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芯片設(shè)計

芯片的版圖設(shè)計就像建筑工程里的施工圖，按照圖紙廠商就可以開始生產(chǎn)。產(chǎn)業(yè)鏈上游的芯片設(shè)計是知識密集型行業(yè)，需要經(jīng)驗豐富的[敏感詞]人才，這個領(lǐng)域的巨頭企業(yè)有美國的高通、英偉達(dá)、超微等。

與設(shè)計階段緊密相連的一個關(guān)鍵工藝是被稱之為“芯片之母”的EAD（電子設(shè)計自動化）軟件，這是芯片設(shè)計過程中必須使用到的軟件，并且EDA軟件的算法會直接決定芯片設(shè)計的優(yōu)劣。

因此EDA軟件也是芯片產(chǎn)業(yè)中最容易被“卡脖子”的關(guān)鍵領(lǐng)域，目前美國企業(yè)楷登電子（Cadence）、新思科技（Synopsys）和明導(dǎo)國際公司（Mentor graphic）是EDA軟件三大龍頭企業(yè)，占據(jù)了全球78%和中國77%的市場份額。

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芯片制造

芯片的制造就是按照版圖設(shè)計，通過上千的工藝步驟，從無到有在硅片上做出芯片（此時還是裸片）。

制造環(huán)節(jié)是投入巨大，進(jìn)入門檻極高的一環(huán)。在這方面占據(jù)全球超一半產(chǎn)能的企業(yè)是中國臺灣的臺積電，目前臺積電[敏感詞]工藝可將制程推進(jìn)到5nm級別，而國內(nèi)以中芯國際為代表的晶圓代工廠能實現(xiàn)量產(chǎn)的制程是14納米。

在制造環(huán)節(jié)，想要將設(shè)計的電路從版圖轉(zhuǎn)移到硅片上，依靠的工藝是光刻，這就少不了另一個關(guān)鍵設(shè)備——光刻機(jī)，其中[敏感詞]端的EUV（極紫外線光刻機(jī)）只有荷蘭的阿斯麥爾（ASML Holding N.V）能生產(chǎn)。

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封裝測試

封測是芯片制造的最后一步，也就是芯片完成封裝保護(hù)和性能測試，至此，一顆芯片制造完成。

國內(nèi)封裝業(yè)起步早、發(fā)展快，目前在全球已經(jīng)具備一定的競爭力。2020年全球前十大封測企業(yè)中，中國大陸企業(yè)長電科技、通富微電和華天科技分別位列3、6、7名。

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碳納米管或者石墨烯等新原理器件

這類器件[敏感詞]的優(yōu)勢是電子在其中的傳輸速度比在硅材料當(dāng)中要更快。這樣，就算不把器件制程做到5納米，器件也能達(dá)到同樣的信息處理效率和低功耗。運用新材料，也可以有效延緩上文中提到的摩爾定律極限逼近。

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可重構(gòu)芯片

所謂“可重構(gòu)”，就是芯片內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)可以根據(jù)適用軟件進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使原本只能用于某個領(lǐng)域的專用芯片適應(yīng)更多不同場景，最終降低生產(chǎn)成本。

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經(jīng)典芯片和量子計算芯片的結(jié)合

先通過算法將大問題分解成小問題，再將小問題交由量子芯片解決，最后把兩個系統(tǒng)的答案拼裝起來，得到最終答案。

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類腦計算

目前芯片通用的運算模式是馮諾依曼體系，特點是數(shù)據(jù)的存儲和運算分開進(jìn)行，不過整個過程的效率非常低，而大腦的運算模式叫做“存算一體”，都在神經(jīng)元中進(jìn)行，并且功耗遠(yuǎn)低于現(xiàn)在的CPU芯片。通過仿照大腦的模式進(jìn)行運算，類腦芯片很有希望實現(xiàn)高性能低功耗的智能運算。