眾所周知，芯片多年來一直是我國卡脖子的一個重大痛點。尤其是當前我國正在發展的5G、大數據、人工智能等領域，更是離不開芯片的支撐。為此，我國多年來一直在加大政策支持和資金投入的力度，很多立志振興我國芯片產業的莘莘學子們也躍躍欲試想要投身到行業中去。這篇文章，我們將為大家介紹一下芯片產業目前的現狀，供畢業生們擇業時參考。
1.研發芯片有多燒錢
首先，讓我們瞭解一下，研發一款芯片要花多少錢。
目前，一款高端芯片的研發費主要包括如下5部分，1）IP（知識產權、圖紙）授權購買費，授權費加版稅約合20億元；2）自研部件費用，約10億元；3）高通專利費，約5億元；4）研發工程師工資獎金，累計約15億元；5）流片（試生產）費用，約2億元。總共需要50億人民幣左右，這還不算構架開發、生態搭建等費用。而且隨著最新的5nm、3nm工藝推進，研發成本還將大幅增加。
當然，像存儲芯片等相對簡單的芯片，研發總成本大約需要1.5億元左右。
2.研發芯片到底有多難
大家知道，芯片就是大規模集成電路。那規模有多大呢？想象一下，70億個晶體管微縮在指甲蓋大小的硅片上是什麼感覺就知道了。不要說製造，就是讓你找出其中某一部分出現了什麼細微的問題都是極難的事情。所以，一款芯片研發的各環節對可靠性的要求都是非常嚴苛的，整個過程大約需要3000-5000道工序，需要幾百上千名研發人員研發幾年。
這些還只是芯片研發難度的一部分，像各種需要突破的技術難關，則更加要命。光刻機領域的龍頭，ASML公司，當年由於遲遲不能突破第五代EUV光刻機的高功率極紫外激光器、超高精度反射鏡和透鏡的技術難關，研發週期硬是從最初預計的5年，延長至了最終的17年！研發成本自然也是成倍的飆升。當然，該公司的光刻機技術至今也是沒有任何一家公司能夠超越。
正是因為如此高的研發難度和研發成本，芯片公司從早期的一家公司包攬設計、製造全過程（IDM模式），逐漸演化為專做芯片設計的公司（Fabless模式）和只代工生產芯片的公司（Foundry模式）。
其中高端芯片領域，僅剩下龍頭老大Intel公司採用IDM模式，連行業二哥AMD公司都賣掉了生產線，專心做起了Fabless。中低端領域，比如存儲芯片，由於複雜程度相對不高，所以仍以IDM模式為主。
3.芯片設計都有哪些環節
芯片設計大致可分為規格定製→硬件語言描述→繪製邏輯電路圖→繪製佈局與走線電路圖→製作光罩，等步驟。
l 其中，規格定製就是明確該款芯片的功能、功率、需要符合的IEEE規則等。
l 硬件語言描述，就是用類似程序一樣的計算機語言將之前規格定製的要求清晰的表述出來。
l 邏輯電路圖，就是我們從課本上經常能看到的那種電路圖，由代表電子元件的符號和代表電路的線條組成。
l 佈局走線電路圖，就是類似於實際印刷電路板上的樣子，只有拿到了這種圖，廠家才能夠開始生產。
l 光罩，類似於油漆工人要往牆壁上噴出圖形時，在牆壁前墊上的那層紙，紙上已經刻好圖案，噴漆後，牆壁上就會留下相應的圖案。
目前，主流的芯片設計公司包括，Intel、AMD、高通、博通、英偉達、美滿、賽靈思、Altera、華為海思、聯發科、紫光展銳、中興微電子、華大、大唐、智芯、匯頂、敦泰、士蘭、中星、格科等。
另外，EDA軟件是現代芯片設計過程中必不可少的工具軟件，就像機械設計中的CAD、UG等。EDA軟件使用費相當昂貴，都是以百萬美元每年來計算的。Synopsys，Cadence，Mentor，三家美國公司幾乎壟斷了全球EDA市場。
4.芯片的生產都有哪些環節
芯片生產大致可分為晶圓製作→光刻→蝕刻、離子注入→封裝測試，等步驟。
l 其中，晶圓製作，是在超高純度的單晶硅熔融液體中拉出晶棒，然後切割成單晶硅薄片作為芯片的基板。然後像堆樂高積木一樣，一層層的把電路堆積在基板之上，形成完整功能。所以芯片也叫做IC（integrated circuit積體電路）
l 光刻，是通過光刻機把前面提到的光罩上的電路圖形轉移到硅晶圓上，形成一層光阻材料。這個步驟相當於正式鋪好了噴油漆前的那張紙，如果檢測時發現問題，還可以將光阻材料清洗掉，重新塗。
l 蝕刻、離子注入，是使用蝕刻機對硅晶圓上未被光阻材料保護的部分進行侵蝕，然後結合離子注入形成預期的電路溝槽，構建電器元件。這一步就是不可逆的了，一旦出錯，將造成整片晶圓報廢。
l 封裝測試，最終銷售的芯片不是晶圓上一個挨一個的一整片，而是切割、接線、封裝後的，我們在電腦主板上見到的樣子。封測環節就是芯片銷售前的最後封裝、檢驗過程。
目前，主流的芯片生產廠家包括，臺積電、三星電子、Intel、格羅方德、Tower Jazz、Dongbu、美格納、IBM、富士通、英特爾、海力士、聯電、中芯國際、力晶、華虹、德茂、武漢新芯、華微、華立、力芯等。
在芯片生產領域，臺積電近幾年已經坐上了行業龍頭的位置，三星緊隨其後。在大陸，中芯國際是實力最強的生產廠家，不過與國際前幾名相比，還差的比較遠。
另外，離子注入機70%的市場份額是美國應用材料公司的。光刻環節中，塗感光材料的“塗膠顯影機”90%的市場份額日是本東京電子公司的。光刻膠等輔助材料，也幾乎被日本信越、美國陶氏等公司壟斷。
封測環節是臺灣公司的天下，擁有日月光、矽品、力成、南茂、欣邦、京元電子等眾多主流公司。大陸的三大封測巨頭也表現不俗，長電科技、華天科技、通富微電，佔領了約1/4的市場份額。
令人振奮的是，我國中微半導體公司成功研製出了世界首臺5nm蝕刻機，在蝕刻領域領先全球！並且於近期正式投入臺積電公司的芯片生產線使用。
振奮之餘，大家仍然不難看出，我國在芯片製造領域的絕大多數環節都處於劣勢。不過話又說回來了，弱項也正是我國需要加大投入的地方，是需要人才建功立業的地方，畢業生朋友們你們說是這個道理吧？
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