网友提问:
设计芯片和生产芯片哪个难度更大?
优质回答:
题主问的这个问题里面有一个小问题,就是生产芯片指的是制作芯片还是封装芯片。不过这并不影响问题的答案,毫无疑问,设计芯片是最难的。那为什么中兴事件发生后,国内舆论一片哗然,似乎都把注意力放在了芯片的制作工艺如何复杂和制作设备如何昂贵上了。这个问题稍后再论。舆论的注意力似乎表明芯片的制作是最难的,其实不然。
芯片产业按照产业链的先后顺序分为设计、制作和封装,其难度也是递减的。目前,中国大陆的芯片企业大多还是停留在芯片的封测上。台湾地区和日、韩在芯片的制作上有很强的竞争力。
先说芯片的封装,说的直白一点就是给芯片接上引脚,加上外壳,难后进行各种测试,包括功能和性能测试。这个环节在芯片产业链中是最容易的,这也很容易理解。
接下来说芯片的制作。芯片的制作工艺用一个比喻来形容就是把石头变成金子的过程。随着芯片集成度的提高,其工艺是越来越复杂,所需的投入也是十分巨大的。中兴事件发生后,又一个传闻就是芯片制作工艺中有一种叫光刻机的设备是对我们国家禁运的。这个传闻后来被辟谣了。但是光刻机设备确实非常昂贵,全世界只有荷兰一家企业在商用生产。除了这个工艺,还有什么蚀刻、掺杂等等复杂。不管哪个环节的工艺,洁净度的要求都非常的高,一旦一个环节出问题,就得重新来。
然后来说说芯片的设计。芯片的设计为什么说是最难的。用过芯片的人都知道,我们在使用芯片的过程中接触的更多的是软件,有固件、指令集、编译器、寄存器配置。初学者光是想用好一个并不复杂的功能芯片就感到有点吃力了,何况设计呢?所有这些都是有无数聪明的脑袋经历无数白天黑夜的努力设计出来的。我们国家芯片设计人才总体来说是非常缺乏的,有一个很重要的原因就是没有相应的产业来培养,教育环节与产业环节脱节比较严重。
最后来说说,为什么舆论的注意力都放在了芯片的制作上呢?其实,这跟我们目前社会普遍存在的“重物轻人”观念有关。芯片的制作需要在“物”上有巨大的投入,自然吸引了很多人的目光。芯片的制作从其工艺的复杂程度来说,确实是有难度的。但是一项工艺一旦被研发出来,便可用来生产无数种类型的芯片。理论上,工艺是可以复制的,而芯片的设计人才的培养难度就大多了。
其他网友回答
这个问题和下列2个问题有异曲同工之妙:设计汽车和制造汽车那一个难?设计飞机和制造飞机那一个难?芯片制造推给光刻机,汽车,飞机的制造呢?该拿什么来背锅?
其他网友回答
设计芯片难度已很大,但是建立生产芯片的体系难度更大。
设计芯片的难度主要在于设计工作本身,需要高度专业的设计师以及大量的经验积累,其外部关系较为简单清晰,主要涉及设计软件、知识产权(专利授权)等。
而生产芯片涉及的产业链链条很长。下面我们来看一下芯片在设计完成以后,其生产链条上的主要节点。
硅锭制备及晶圆切割:我们从半导体产业的名称就可以看出芯片行业的最基础的材料“半导体”,这就是硅。生产所有芯片都是在硅这个材料上进行。芯片生产要使用纯度达到99.9999%以上的硅锭(晶圆),把晶圆切割成切割成直径6英寸、12英寸或是18英寸的硅片,就可以在这个硅片上开始光刻流程了。
光刻:这是集成电路/芯片生产中的一个关键工艺。通过光刻机对半导体晶片表面的掩蔽物(如二氧化硅)进行开孔,进行杂质的定域扩散。这一步要用到技术极为先进的设备光刻机,后面还会又进一步说明。
蚀刻:按照掩模图形或设计要求对半导体衬底表面或表面覆盖薄膜通过选择性腐蚀或剥离而制出芯片的基本结构。刻蚀技术是半导体器件和集成电路的基本制造工艺。
分层:通过重复光刻和蚀刻,形成芯片的多层结构。至此芯片核心的加工基本完成。
封装:上一道工序产生的芯片核心非常脆弱,而且还不具备和外部信号连接的腿脚或是触点。本道工序就是要给芯片装上外壳及连接用的线路,达到对芯片的固定安放、密封保护、增强导热性能的目的,而且还要给芯片装上连接内、外电路的线路。至此芯片的生产基本完成。
测试:看了上述几个主要工序,相信大家一定明白了芯片生产的复杂程度。在这么复杂的工序之后,为确保芯片满足设计的各项功能,正常可用,在出厂前进行周密测试是必须的。
其实芯片生产工序复杂还不是半导体行业最大的问题,芯片生产的最大问题(难点)还在于这个链条长度太长,且专业化差别巨大、分工细致。上述整个芯片生产的链条,即便不算高纯度硅片提取制备的专业化,后续几道工序都是极为专业的技术,基本上都是有专业的生产节点(公司)完成。
除了英特尔基本具备芯片生产的全部工序和能力之外,其它厂商几乎都是只具备部分工序的能力。比如很明显的例子就是华为和苹果都是最领先的芯片设计公司,但是这两家公司却不具备芯片制造生产能力。而最领先的芯片生产厂台积电,又不具备设计能力。
还有一个典型例子是光刻工序使用的光刻机,就这一台设备的生产就是超高难度的。鉴于专业度太高,全球就没有几家光刻机生产厂商,而顶级的14nm、7nm及更先进的光刻机目前全球只有荷兰ASML一家。这一部光刻机就整合了全球上百家公司的10万个尖端零部件,几乎涉及到各个领域的顶级技术。
整个芯片生产的产业链条,每一个节点都是有相当难度的,所以整体上看,芯片生产要比芯片设计难度更大。其主要难度就是链条太长,涉及技术领域太多。
以上观点对您有参考价值,请点个赞支持下,谢谢!欢迎留言参与讨论,或关注我了解更多科技资讯。
其他网友回答
近期,芯片又再成为热议话题,这是因为在当今社会,芯片已经成为不可或缺的核心技术产品,大到航空,小到电灯,几乎是各行各业都有芯片应用的身影。
那么,究竟是设计芯片难度大,还是生产芯片难度大呢?
以建筑行业为例,顶级的建筑师能设计出让人赞叹不已的伟大建筑,但是如果没有优秀的施工机械与施工团队,再伟大的设计也仅仅会停留在蓝图层面。
设计芯片与生产芯片同样如此,芯片属于高精密产品,优秀的芯片设计很重要,但是如果缺乏生产芯片的高端光刻机,同样难以符合芯片设计的预期,就更别说量产了。
可见,以执行层面来做考量的话,生产芯片会更具有技术难度。
其他网友回答
设计芯片与制造芯片都是难度很大的工作,你说相比较二者那个又难些,我觉得各有各的难度,能制造不一定会设计,能设计也不一定就会制造,相互尊重密切配合才能成就一番事业。