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(huán)節(jié);

1． 芯片設計：芯片設計是行業(yè)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(huán)節(jié)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(huán)節(jié)、光罩光刻環(huán)節(jié)，晶圓處理和測試。其中光罩刻蝕環(huán)節(jié)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(huán)節(jié);

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(yè)下游，整體工藝和技術不斷發(fā)展;

4． 芯片測試：是對成品芯片進行檢測，屬于質量控制環(huán)節(jié)。

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(yè)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(yè)有：博通（NASDAQ:AVGO）、高通（NASDAQ:QCOM）、英偉達（NASDAQ:NVDA）和華為企業(yè)旗下的海思。

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(xié)同。

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(guī)格消耗功率等規(guī)格制定，作為電路設計的依據?？赏瑫r規(guī)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(tǒng)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(tǒng)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(guī)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(yè)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(tǒng)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(fā)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(guī)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(tǒng)，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(tǒng)，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(tài)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(yè)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(yōu)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(chuàng)（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(yōu)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(huán)節(jié)難度較小、主要在制造環(huán)節(jié)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(chuàng)新、合肥長鑫在進行 DRAM 相關的研發(fā)，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(fā)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(yè)來看，目前全球前 10大企業(yè)均為國外公司，還沒有中國公司入圍。

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：

?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(chuàng)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(qū);在數字媒體領域，已推出SoC網絡監(jiān)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(guī)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(fā)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(fā)。目前在全球設有16個技術研發(fā)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(yè)務為半導體分立器件和電源管理IC等半導體產品的研發(fā)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(yè)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(chuàng)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(jiān)控芯片

?納斯達：打印機芯片

?萬盛股份：收購硅谷數模，數?；旌闲酒?/p>

?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?；旌霞呻娐芳跋到y(tǒng)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(jiān)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(yè)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(fā)射衛(wèi)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(wèi)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?；旌闲盘?、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(fā)以及系統(tǒng)集成與系統(tǒng)平臺的建設與開發(fā)，客戶主要分布于中國大陸、臺灣、南美等地區(qū)。公司大股東為創(chuàng)業(yè)板上市公司思創(chuàng)醫(yī)惠。

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

?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(yè)，經過幾年的發(fā)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(fā)、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(chuàng)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(yè)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(fā)、設計、測試、銷售。已經摘牌。

?宏晶科技 （ 832193．OC ） ，位于合肥高新區(qū)，主營業(yè)務為芯片設計、開發(fā)、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(yè)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(chuàng)板。

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