芯片從宏觀到微觀，達到最底層，其實全是晶體管以及連接它們的導線。芯片的制造過程包括芯片設計、晶圓生產和芯片封裝以及測試等環節;

1． 芯片設計：芯片設計是行業的頂端，包含電路設計、版圖設計和光罩制作。設計方面的主要環節是電路設計，需要考慮多方面因素以及涉及多元知識結構。版圖設計和光罩可以借助計算機程序;

2． 晶圓生產：包括了晶圓片生產環節、光罩光刻環節，晶圓處理和測試。其中光罩刻蝕環節最復雜，刻蝕要求越來越高。高純度硅晶片的提純和切割同樣依賴于工藝技術。目前芯片的主要成本在晶圓生產環節;

3． 芯片封裝：芯片封裝是對生產完畢的 IC 晶圓片進行切割和接線焊接以及裝測，處于行業下游，整體工藝和技術不斷發展;

4． 芯片測試：是對成品芯片進行檢測，屬于質量控制環節。

芯片的制造過程、功能分類和企業介紹

芯片設計，也叫集成電路設計，簡稱：IC 設計（integrated circuit），這是整個產業鏈高端的部分，主要由于芯片核心的底層架構（知識產權和技術壁壘）被掌握在少數廠商手中，專利費可能達到設計成本的 50%以上。代表企業有：博通（NASDAQ:AVGO）、高通（NASDAQ:QCOM）、英偉達（NASDAQ:NVDA）和華為企業旗下的海思。

芯片的制造過程、功能分類和企業介紹

芯片設計從功能到布線基本分為五個步驟，在設計過程中涉及芯片硬件設計和軟件協同。

芯片的制造過程、功能分類和企業介紹

1． 功能設計階段：確定產品的應用場合，設定諸如功能、操作速度、接口規格消耗功率等規格制定，作為電路設計的依據。可同時規劃軟件模塊及硬件模塊的劃分。

2． 設計描述和行為級驗證：依據功能將 SOC（System-on-a-Chip，系統級芯片），劃分為若干功能模塊，并決定實現這些功能將要使用的 IP 核。此階段間接影響 SOC 內部架構、各模塊間互動的訊號，及未來產品的可靠性。之后，用 VHDL 或 Verilog 等硬件描述語言實現各模塊的設計，和電路仿真器進行功能驗證。該階段仿真未考慮電路實際延遲，也無法獲得精確結果。

3． 邏輯合成：確定設計描述正確后，使用邏輯綜合工具（synthesizer）進行綜合。綜合過程中，需要選擇適當的邏輯器件庫（logic cell library），作為合成邏輯電路時的參考依據。綜合工具支持的 HDL 語法均是有限的，一些過于抽象的語法只適于作為系統評估時的仿真模型，而不能被綜合工具接受。

4． 門級驗證：門級功能驗證是寄存器傳輸級驗證。主要的工作是要確認經綜合后的電路是否符合功能需求，一般利用門電路級驗證工具完成。注意，此階段仿真需要考慮門電路的延遲。

5． 電路布局與繞線：將設計好的功能模塊合理地安排在芯片上，規劃好它們的位置。各模塊之間的連線通常比較長，因此，產生的延遲會嚴重影響 SOC 的性能，尤其在 0．25 微米制程以上，這種現象更為顯著。目前，這一個行業仍然是中國的空缺。

整個集成電路市場 IC 設計將近 1000 億美元體量，前五名占據 50%的市場份額，其中博通和高通占據 30%。市場集中度非常高。

美國最近升級對華為的打壓措施，禁止華為使用芯片設計中最常用的 EDA 軟件。

EDA，電子設計自動化（Electronics Design AutomaTIon），作為計算機輔助工具，EDA 工具軟件可大致可分為芯片設計輔助軟件、可編程芯片輔助設計軟件、系統設計輔助軟件等三類。可以進行電路設計與仿真，PCB 自動布局布線，可輸出多種網表文件與第三方軟件接口。

作為芯片設計的關鍵軟件技術，沒有 EDA 幾乎就無法研發出芯片，而高端的 EDA 軟件目前被 Cadence、Synopsys、Mentor 三家美國公司壟斷，這三家 EDA 軟件公司占據了國內 95%的市場份額。

根據芯片功能的不同，可以將集成電路可以分為 CPU、GPU、FPGA、AISC、存儲器、模擬電路等：

（1） CPU

中央處理器（CPU，Central Processing Unit）是一塊超大規模的集成電路，是一臺計算機的運算核心和控制核心。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。

CPU 根據架構的不同主要可以分為四類：

X86：適合 windows 系統，專利在英特爾和 AMD 的手中，其他廠商很難取得授權。

ARM：適合手機和平板上的安卓和 IOS 系統，專利在 ARM 公司手中，需要付費使用。

MIPS、RISC-V：開源的指令集，可以免費使用，但是支持的應用生態較少。

PowerPC:PowerPC 架構 CPU 主要被 IBM 用于其小型機上。

從目前的 CPU 市場來看，國內在各類架構的 CPU 均有企業涉足，其中 ARM 架構的 CPU 海思取得了較大成功，MIPS 架構的 CPU 北京君正的在物聯網領域有較大優勢。

（2） GPU

圖形處理器（英語：Graphics Processing Unit，縮寫：GPU），又稱顯示核心、視覺處理器、顯示芯片，是一種專門在個人電腦、工作站、游戲機和一些移動設備（如平板電腦、智能手機等）上圖像運算工作的微處理器。目前，在桌面 GPU 市場，全球市場份額基本被英偉達和 AMD 占據，在手機 GPU 市場，以蘋果、高通和 ARM 的 GPU 為主。

（3） FPGA

FPGA 是現場可編程門陣列，是指一切通過軟件手段更改、配置器件內部連接結構和邏輯單元，完成既定設計功能的數字集成電路，又稱為“萬能芯片”。FPGA 的一大特點是可以通過編程實現任意芯片的邏輯功能，包括 ASIC、DSP 甚至 PC 處理器等。目前，FPGA 市場已經被 Xilinx 和 Atlera 兩大巨頭壟斷，合計占據 90%市場，擁有 6000 多項專利對后來者形成了巨大的專利壁壘。我國目前 FPGA 領域的參與者主要有紫光同創（紫光集團的子公司）、高云半導體、上海安路、京微齊力，與國際巨頭還有較大差距，主要以中低密度 FPGA 為主，國內市場占有率不足 3%。

（4） AISC

AISC 是一種為專門目的而設計的集成電路，特點是面向特定用戶的需求，ASIC 在批量生產時與通用集成電路相比具有體積更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增強、成本降低等優點。

（5） 存儲芯片

與前面幾種相比，存儲芯片每個存儲單元基本相同，設計環節難度較小、主要在制造環節難度較大。目前全球存儲芯片市場上，DRAM 基本被三星、海力士和美光壟斷，國內紫光集團、長江存儲、福建晉華、兆易創新、合肥長鑫在進行 DRAM 相關的研發，未來隨著產能釋放有望實現國產化替代。

（6） 模擬芯片

模擬電路是處理模擬信號的電路，如話筒里的聲音信號，電視信號和 VCD 輸出的圖像信號、溫度采集的模擬信號和其它模擬量的信號處理的集成模塊。與數字電路不同，模擬芯片研發周期較長、更新換代較慢，設計軟件較少，注重設計人員的經驗。從全球的模擬芯片企業來看，目前全球前 10 大企業均為國外公司，還沒有中國公司入圍。

芯片的制造過程、功能分類和企業介紹

國內 IC 設計產品主要應用于：消費電子、通信、智能卡、計算機、多媒體、導航、功率、模擬芯片。

國內主要的芯片設計公司：

芯片的制造過程、功能分類和企業介紹

?海思半導體

海思半導體成立于 2004 年 10 月，總部位于深圳，在北京、上海、美國硅谷和瑞典設有設計分部。前身是創建于 1991 年的華為集成電路設計中心。海思的產品覆蓋無線網絡、固定網絡、數字媒體等領域的芯片及解決方案，成功應用在全球 100 多個國家和地區;在數字媒體領域，已推出 SoC 網絡監控芯片及解決方案、可視電話芯片及解決方案、DVB 芯片及解決方案和 IPTV 芯片及解決方案。2017 年，國內 IC 設計規模達到 2073．5 億元，年增 26．1%。華為海思半導體以 361 億的銷售額排在第一。2017 年約有 7000 萬臺手機搭載海思芯片，以去年全球發貨量達到 1 億 5300 萬臺而言，搭載海思芯片的手機占了 45%。

? 紫光展銳

紫光集團于 2013 年收購展訊通信，2014 年收購銳迪科，并于 2016 年將兩者整合為紫光展銳。整合后的紫光展銳致力于移動通信和物聯網領域的 2G/3G/4G 移動通信基帶芯片、射頻芯片、物聯網芯片、電視芯片、圖像傳感器芯片等核心技術的自主研發。目前在全球設有 16 個技術研發中心及 7 個客戶支持中心。2017 年收入 110 億元，僅次于華為海思半導體。

紫光展鋭加速向中、高端產品線布局，針對移動通信提出全新的芯片品牌“虎賁”，物聯網芯片新品牌名稱為“春藤”。

?北京豪威是全球前三大圖像傳感器供應商，2018 年收入 100 億元，同比增長 10．5%。

被韋爾股份（SH:603501）收購。上海韋爾半導體股份有限公司主營業務為半導體分立器件和電源管理 IC 等半導體產品的研發設計，以及被動件（包括電阻、電容、電感等）、結構器件、分立器件和 IC 等半導體產品的分銷業務，這些產品廣泛應用于移動通信、車載電子、安防、網絡通信、家用電器等領域。

?中興微電子是中興通訊的控股子公司，是全球少數能提供通信云、管、端全領域芯片的廠商。中興微 2018 年營收 61 億元，同比下降了近 20%。

?華大半導體在新型顯示方面的觸控及 OLED 芯片技術全球領先。

?格科微的主要產品為 CMOS 圖像傳感器。

?紫光國微是國內領先的安全芯片供應商。

?兆易創新（SH:603986），產品以 MCU 和 NAND 及 NORFalsh 閃存芯片為主。

?匯頂科技（SH:603160），是安卓陣營全球指紋識別芯片第一供應商，市占率全球領先。

?北斗星通：導航芯片

?國科微：高清監控芯片

?納斯達：打印機芯片

?萬盛股份：收購硅谷數模，數模混合芯片

?盛科網絡：以太網交換仙品

?國微技術：視密卡設計

?景嘉微：GPU 芯片

?紫光國芯 存儲芯片、智能芯片、FPGA

? 全志科技 AP

?中穎電子 顯示屏驅動芯片、小家電 MCU 芯片、電源管理芯片

?東軟載波 載波通信芯片、智能集中器

?上海貝嶺 模擬和數模混合集成電路及系統解決方案

?盈方微 SoC 芯片

?圣邦股份 模擬 / 混合信號集成電路芯片

? 國民技術 安全芯片和通訊芯片

?北京君正 32 位嵌入式 CPU 芯片、智能視頻芯片

?中科曙光 高端計算機、存儲等設備，大數據、云計算。

?富瀚微 視頻編解碼 SoC 和圖像信號處理器芯片

? 國科微 廣播電視系列芯片和智能監控系列芯片

?瑞芯微 AP

?3545．TW 敦泰 顯示芯片、觸控芯片

新三板上的芯片設計企業有：

?司南導航（OC:833972）：北斗導航芯片，包括射頻芯片和基帶芯片，射頻芯片負責接受和發射衛星信號，而基帶芯片負責信號處理和解碼。司南導航在多模寬帶射頻芯片排名第一 。詳細分析文章見：《掘金新三板之司南導航：憑什么吸引中國衛星導航總工程師加盟？》

?艾為電子 （ 833221．OC ） ，一家專注于高品質、高性能的模擬、數模混合信號、射頻等 IC 設計，聚焦在手機、人工智能、物聯網、汽車電子、可穿戴和消費類電子等領域 。目前，艾為推出了聲、光、電、射、手五大產品線，四百余款自主知識產權的產品廣泛應用于國內外手機及 IoT 品牌。

?鉅芯集成 （ 838981．OC ） ，致力于多媒體處理芯片、MCU 微控制芯片、RF 射頻芯片的設計與開發以及系統集成與系統平臺的建設與開發，客戶主要分布于中國大陸、臺灣、南美等地區。公司大股東為創業板上市公司思創醫惠。

?明波通信 （ 430368．OC ） ，主要從事數字電視領域大規模集成電路 （ IP/ASIC ） 及移動、車載多媒體芯片研究開發。

?力生美（OC:837169）：專注于電源管理集成電路的設計、銷售與技術服務企業，經過幾年的發展和沉淀，目前已形成覆蓋 0～75W 以下的多種電源解決方案的集成電路產品線。

?華芯微 （ 871451．OC ） ，致力于開發、設計與銷售具有自主知識產權的芯片產品，主要產品涵蓋了 MCU、馬達驅動、射頻、智能遙控、傳感器芯片、電源管理等多種電子產品領域，產品廣泛應用于安防、小家電、智能家居、傳感器等多種消費類電子生活場景。

下面這些曾經在新三板掛牌，現在已經摘牌。

?834203 華瀾微 ：存儲控制器芯片，已經摘牌。

?芯朋微（OC:430512）：電源管理和驅動芯片，已經轉科創板了。

?833220 思比科：圖像傳感器芯片，已經摘牌。

?中感微 （ 835399．OC ） ，音頻傳感網芯片系列、視頻傳感網芯片系列和電池電源管理芯片系列。已經摘牌。

?納芯微 （ 838551．OC ） ，國內首款面向工業傳感器領域的 NSX2860 系列高性能、高集成度傳感器信號調理變送芯片和國內首款面向汽車前裝市場的 NSX9260 系列汽車壓力傳感器調理芯片。已經摘牌

?想實電子 （ 839648．OC ） ，主要從事高精度芯片的深度開發、設計、測試、銷售。已經摘牌。

?宏晶科技 （ 832193．OC ） ，位于合肥高新區，主營業務為芯片設計、開發、銷售及相關技術服務，主要產品 MS9282 是目前市面上唯一一顆單芯片的 VGA/YPBPR-HDMI 視頻處理芯片。已經摘牌。

可見，新三板上的芯片設計企業數量挺多，但是大部分都做的是競爭激烈技術門檻低的低端市場，盈利能力很差，因此不少都摘牌了。也有少數不錯的，比如芯朋微（KCB:A03823），上了科創板。

審核編輯 黃昊宇