本文目录一览：
- 1、芯片是设计难,还是工艺更难?
- 2 、cpu是什么做的?
- 3 、半导体系列(三):芯片设计篇之CPU研究,国产CPU到底行不行
- 4、半导体设计公司设计的模块具有什么功能呢?
- 5 、电脑的cpu是怎么制作的?
- 6 、半导体核心环节:芯片设计产业梳理
芯片是设计难,还是工艺更难?
1、设计和工艺都是芯片制造的两大难点 ，两者一定程度上相辅相成 ，在我看来还是工艺相对更难一些。 美国有大量的芯片设计公司，高通 ，AMD ，NVIDIA等等，这些公司都拥有世界一流的芯片设计师 ，AMD曾经还有自己的芯片制造工厂 ，但是迫于巨大的财务压力，把厂子给卖了，就是如今的GF 。
2 、芯片设计和制造 ，它们属于上下游 ，是紧密相关的 。从国内产业的成熟度来讲，数字芯片设计已经取得了不少成就 ，但模拟芯片的设计还需要加倍努力。在芯片制造上 ，先进工艺的挑战还很大 。简单来讲，先进工艺的芯片制造会更有难度 。
3 、硅晶圆的直径常见的有8英寸（2mm）和12英寸（3mm） ，直径越大 ，最终单个芯片成本越低，但加工难度越高。光刻 。首先在晶圆上敷涂上三层材料 。第一层是氧化硅 ，第二层是氮化硅 ，最后一层是光刻胶。
cpu是什么做的?
1、电脑cpu芯片由一种叫“单晶硅 ”的材料制成。未切割前的单晶硅材料是一种薄圆形片，叫“晶圆片 ” ，CPU是在特别纯净的硅材料上制造的 ，一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管，人们在一块指甲盖大小的硅片上，用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管 。
2、CPU的原材料是沙子 。不过不是随便抓一把沙子就可以做原料的 ，一定要精挑细选 ，从中提取出最最纯净的硅原料才行。作为半导体材料，使用得最多的就是硅元素 ，其在地球表面的元素中储量仅次于氧 ，含硅量在272%，其主要表现形式就是沙子（主要成分为二氧化硅） ，沙子里面就含有相当量的硅 。
3 、\x0d\x0a除去硅之外 ，制造CPU还需要一种重要的材料就是金属 。目前为止，铝已经成为制作处理器内部配件的主要金属材料 ，而铜则逐渐被淘汰 ，这是有一些原因的，在目前的CPU工作电压下 ，铝的电迁移特性要明显好于铜。
4 、cpu是硅材料做的 cpu工作原理：冯诺依曼体系结构是现代计算机的基础 。在该体系结构下 ，程序和数据统一存储，指令和数据需要从同一存储空间存取，经由同一总线传输 ，无法重叠执行 。根据冯诺依曼体系 ，CPU的工作分为以下 5 个阶段：取指令阶段、指令译码阶段 、执行指令阶段 、访存取数和结果写回。
半导体系列(三):芯片设计篇之CPU研究,国产CPU到底行不行
1、首先我们来了解一下什么是CPU的生态环境， CPU的生态环境就是一块CPU推出后 ，系统和软件对它的支持和优化有多少 ， 比如国产CPU龙芯就没有一个好的生态，不论是采用MIPS还是自主研发的LoongArch都不能支持Windows系统 。
2 、龙芯老实说不是最早国产U ，也不是最成功的 ，但它偏偏知名度最高，各种电视新闻报道 ，中科院出身 ，血统纯正，名正言顺的成为国产CPU的代表产品 。以计算角度来看 ，龙芯确实是比较纯正的国产CPU ，但指令集依然不是自创的，使用的是MIPS的指令集，并在此基础上发展出了自己的一套规范。
3 、国产的处理器除了假牙“汉芯” 只有方舟处理器和龙芯 ，当然了还有全志等带着玩玩的东西 。处理器不行也不是我们的人母的 。而是我们如果生产处理器 怎么的都会是人家的技术 ，因为现在的处理器理论都是外国的，而我们按照这个理论研发出的东西999%都会在市面上找的到 ，而且还会和国际上的技术交叉。
4、一位从事CPU设计的工程师表示 ，“在没有EDA工具之前，搞电路要靠人手工 ，对于大规模集成电路有上亿晶体管的设计用手工简直是不可为的...可以说有了EDA工具 ，才有了超大规模集成电路设计的可能 ”。
5 、CPU的种类很多，按用途可以分为三类：第一种是做PC用 ，如INTEL公司的奔腾系列 、AMD公司的Athlon系列；第二种是做工作站或服务器用的Alpha芯片、Pow鄄erPc芯片；第三种是做嵌入式控制用的MIPS 、ARM等 。目前CPU已成为全球信息产业的支柱及核心 。 国产CPU研制取得成果。
6 、芯片并不只有CPU ，或者是NPU这些 。我们用到的耳机，指纹识别 ，冰箱 ，电视，电梯等等都会用到大小不同功能不同的芯片，像电源所用的芯片 ，目前代工厂就可以满足国内需求 。 真正存在巨大差距是高端芯片 ，总体来说就是 三方面差距： 设计差距 中国的经济体量巨大，所以我们不缺钱 ，我们缺的是什么？答案就是人才。
半导体设计公司设计的模块具有什么功能呢?
半导体设计公司设计的模块具有广泛的功能 ，这些功能涵盖了系统级芯片（SoC）的各个方面 。这些模块包括但不限于处理器、逻辑电路、随机存取存储器（RAM）以及图形引擎等辅助功能 。处理器模块是整个SoC的核心，负责执行指令 、处理数据以及控制整个系统的操作。它的设计直接影响到系统的性能 、功耗和成本 。
模块化：IGBT模块包含在单一封装中的多个IGBT和相应电路 ，这让电力系统设计更加模块化 。 内置保护：许多IGBT模块内置有过流、过压或短路保护 ，帮助防止因异常条件而导致的损坏。 强大的电流载流能力：双极性晶体管结构提供了较高的电流承受能力，适合用于高功率应用 。
IPM模块（Intelligent Power Module）：IPM模块是一种更高级的功率集成模块 ，集成了IGBT 、二极管 、驱动电路、保护电路和其他功能块 。与PIM模块相比 ，IPM模块通常还包括了智能控制功能，能够在系统中实现更高级的电机控制 、逆变和保护。IPM模块通常用于电机驱动 、家电和工业自动化等需要智能控制的应用。
保护电路：IPM 还包含了多种保护功能 ，以确保器件在异常情况下不会受到损坏 。这些保护功能可以包括过流保护、过温保护 、短路保护等 。 集成设计：IPM 模块通常是紧凑的 、模块化的设计 ，便于集成到各种电机控制和逆变器系统中。
半导体 IP 核是预先设计、验证 、并可重复使用的功能模块，处于芯片设计产业链的上游，服务于芯片设计 ，提升效率 、缩短周期、降低成本 。IP 核形式多样 ，包含 HDL 语言、网表 、版图三种存在形式，交付方式分为软 IP 、固 IP、硬 IP 三种类型 。
电脑的cpu是怎么制作的?
1 、首先 ，通过将硅原料高温融化 ，科学研究人员们将溶化后的液体硅倒入一个体积很大的 、经过加热后的石英容器中，经过加工 ，最终使这种溶液达到能够用于制作处理器芯片的材料程度。再经过制作 ，将溶液制成二氧化硅层，并在上面覆上一个感光层 。
2、切割晶圆用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片 ，并将其划分成多个细小的区域 ，每个区域都将成为一个CPU的内核(Die) 。一般来说，晶圆切得越薄 ，相同量的硅材料能够制造的CPU成品就越多。
3 、第5步 重复 分层 重复多遍 ，形成CPU的核心 。为了加工新的一层电路，再次重复上面的过程，得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构 ，这个3D的结构才是最终的CPU的核心 。每几层中间都要填上金属作为导体 ，根据CPU设计时的布局以及通过的电流大小不同，层数也会不一样。
4 、cpu制作过程：沙子脱氧后变成硅元素 先找一堆沙子 ，然后用仪器设备脱氧 ，脱氧脱到最大限度 。得到的亮晶晶的东西就是传说中的硅 。沙子和石英脱氧到最后有25%的硅元素，这就是半导体的基础了。
5、cpu制作流程有：硅提纯 、切割晶圆 、影印（Photolithography）、蚀刻（Etching） 、重复 、分层、封装、测试。测试为一个CPU制造的重要环节 ，也是一块CPU出厂前必要的考验 。这一步将测试晶圆的电气性能 ，以检查是否出了什么差错，以及这些差错出现在哪个步骤 ，接下来晶圆上的每个CPU核心都将被分开测试 。
6 、中央处理器(CPU ，central processing unit)作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理 、程序运行的最终执行单元 ，是运算和处理数据的核心 ，又称为“微处理器 ”。现如今，对于 PC ，甚至手机而言 ，CPU的规格与频率甚至直接被用来衡量电脑及手机性能强弱重要指标 。
半导体核心环节:芯片设计产业梳理
1、芯片设计环节负责设计芯片电路图 ，包括电路设计 、版图设计和光罩制作等 。芯片设计模式分为两种：IDM模式和Fabless模式。IDM模式的厂商承担设计 、制造、封测的全部流程，投资大 、门槛高；而Fabless模式则专注于芯片设计 ，将制造和封测环节外包 ，具有轻资产优势 。
2 、半导体上游支撑产业链 半导体设备 设备是半导体产业发展的基石，包括氧化炉、涂胶显影设备 、光刻机 、刻蚀机、离子注入机 、清洗设备 、质量检测设备、电学检测设备、CMP设备 、CVD设备 、PVD设备等 。光刻机、刻蚀机 、薄膜沉积设备为核心设备 ，分别占比24% 、20%、20%。测试设备和封装设备占比相对较低 。
3 、半导体芯片产业链分为三个环节：IC设计 、晶圆制造及加工、封装及测试 。产业链上包括IP设计 、IC设计 、IC制造、晶圆制造 、封装测试等。IC芯片生产从设计图转移到半导体晶圆 ，经过程序形成集成电路，切割成裸片 ，最后封装测试形成最终产品 。
4 、半导体产业链中 ，封装测试是关键环节，分为封装和测试两部分 。封装主要负责将芯片电路与外部器件电气连接 ，实现电路保护、应力缓解、尺寸调整等功能。测试环节则通过性能和功能测试确保芯片良率和成本控制 ，同时为芯片设计和封装工艺改进提供依据。
5 、芯片产业链由设计 、制造、封测三大环节与半导体设备及材料两大支柱组成 。本文按此框架梳理芯片行业产业链 。设计环节涉及软件与设计公司，制造环节包括制造厂 、设备 、材料与辅料，封测环节则包含封测厂、设备与辅材。芯片设计像房地产图纸 ，制造则如施工建房 ，封测则将毛坯房变为精装房 。
标签： 半导体芯片设计中的处理器设计技术
