卡脖子（qiǎ bó zi），意思是指用雙手掐住別人的脖子，多比喻抓住要害，致對方于死地。

又指中國仍依賴發(fā)達國家的多項關鍵核心技術和設備，如光刻機、操作系統(tǒng)等。

我國的芯片技術一直都在被國外“卡脖子”，早有很多報道指出我國的芯片行業(yè)具體卡脖子在光刻機上，而對于業(yè)內來說，我國的芯片行業(yè)的各個環(huán)節(jié)都是在卡脖子。

首先來簡單了解下芯片從設計到成品的幾個環(huán)節(jié)：

1. 設計

2. 制造

3. 封裝測試

芯片制造過程類似于蓋房子的步驟，先打好地基，在往上層層疊加，然后產生所需要的芯片。而蓋房子的這個步驟中，除了必要的建造工人外，房子的設計師也是的部分。設計師設計出的設計圖是芯片建造的依據(jù)。因此，芯片設計是芯片制造的前提。那么，芯片設計中的“建筑師”又有哪些呢？

在芯片生產制造流程中，芯片設計一般都由設計公司進行規(guī)劃和設計。根據(jù)2020年第二季芯片設計公司營收排名可以看出，芯片設計大廠博通、高通、英偉達等均為美國企業(yè)，而以中國為代表的聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠等企業(yè)也都集中在中國臺灣省。

這些大廠已有多年的設計經驗與工程技術，他們都自行設計各自的芯片，然后根據(jù)芯片不同的規(guī)格、效能供給下游廠商選擇，由于是由各廠工程師自行設計，所以工程師的技術直接影響著企業(yè)的價值。那么，芯片設計究竟有哪些過程？

步：規(guī)格制定

設計師會根據(jù)芯片的實際應用要求定制芯片的規(guī)格，這就好比在設計房子之前，室內設計師會根據(jù)客戶具體的需求，如家庭人口數(shù)量或者是客戶的實際要求設計房子相應的室內圖紙，或是三室一廳或是兩室一廳等等。同樣的，芯片設計也有一定的規(guī)格。一般來說，芯片設計的越大芯片規(guī)格越高，性能越強。

比如一顆PC芯片和手機芯片的設計標準就不同，一顆標準的CPU大小在一百平方毫米以上是正常的，而CPU和高強處理器大小達到二百多毫米也是正常的事。

由于PC的體積較大，因而散熱的環(huán)境較好，因此做大芯片的規(guī)格來提升芯片的性能是常有的方法。

但對于手機芯片來說，手機內部原本的空間就比較狹小，因而芯片的規(guī)格控制在幾十毫米以內就已經是較好的結果，過大的芯片自然也就不能適用于手機內部。

第二步：繪制藍圖

設計師根據(jù)已經做好的規(guī)劃，在電腦上將規(guī)劃畫出平面設計圖。在IC設計中，邏輯合成這個步驟至關重要。將確定無誤的程式碼放入電子設計自動化工具中，用電腦將程式碼轉換成邏輯電路產生電路圖，反復進行修改Z終確認正確。

然后將合成完的程式碼再放入另一套電子設計自動化工具中，進行電路布局與繞線。在經過不斷的檢測后，Z后形成縱橫交錯的電路圖。藍、紅、綠、黃等不同顏色，每種不同的顏色就代表著一張光罩。

層層光罩，疊起一顆芯片。

首先已經知道一顆IC會產生多張的光罩，這些光罩有上下層的分別，每層有各自的任務。

下圖中，左邊就是經過電路布局與繞線后形成的電路圖，在前面已經知道每種顏色便代表一張光罩。右邊則是將每張光罩攤開的樣子。

制作是，由底層開始，逐層制作，Z后便會產生期望的芯片了。

說完光罩，再說下晶圓。我們經常會聽到很多晶圓廠，如臺積電、聯(lián)華電子、三星、中芯國際等等，都是晶圓制作的大廠。而晶圓尺寸常以6寸、8寸、12寸等規(guī)格進行劃分，這里闡述下什么是晶圓，這里的6寸、8寸、12寸指的又是什么？

晶圓（Wafer）是芯片制作的基礎。正如前文提到的芯片制造過程類似于蓋房子的步驟，先打好地基。而晶圓就是這個地基，在這個地基上層層疊加，達到自己期望的造型，不同的造型對應的不同的應用芯片。因此，打好地基（造好晶圓）是造出優(yōu)質芯片的基礎。

說到這里就需要回顧下晶圓的制作過程《你真的懂芯片嗎？一文帶你深入探尋芯片的奧秘?！?/span>

晶圓又稱硅晶圓，無論前面的電路設計是什么樣子，Z終都要疊加在晶圓上。

而通過他的名字“硅晶圓”不難看出其主要成分就是“硅”（Si）。硅也是極為常見的一種元素，然而它極少以單質的形式在自然界出現(xiàn)，而是以復雜的硅酸鹽（R(SiO3)n）或二氧化硅（SiO2）的形式，廣泛存在于巖石、砂礫、塵土之中。

硅在宇宙中的儲量排在第八位。在地殼中，它是第二豐富的元素，構成地殼總質量的26.4%，僅次于的氧（49.4%）。

從上面的數(shù)據(jù)看，自然界硅的含量不少。但上文同時也指出硅是極少以單質的形式出現(xiàn)的，也就是說，制作晶圓所需的硅是需要從砂石中提純的，含硅的石頭不少，但是提純的技術卻不易，這項技術是我們的卡脖子之一。

芯片制作的部分二——光刻機。光刻機（Mask Aligner) 又名：掩模對準曝光機，曝光系統(tǒng)，光刻系統(tǒng)等，是制造芯片的核心裝備。它采用類似照片沖印的技術，把掩膜版上的精細圖形通過光線的曝光印制到硅片上。

如果說晶圓是地基的話，那么光刻就是造主體。地基打好了，要將之前設計好的電路圖信息內容傳遞到晶圓上，這時候就需要光刻這項技術，光刻也是制造芯片的Z關鍵技術，他占芯片制造成本的35%以上。也就是我們要有光刻機才能對晶圓進行光刻，而作為我國半導體“卡脖子”技術的光刻機，在世界范圍內的擁有者也是。

用于生產芯片的光刻機是中國在半導體設備制造上Z大的短板，國內晶圓廠所需的光刻機依賴進口。

半導體制造由于超高的精度，無法通過手工和機器裝配，只能通過激光來刻蝕，而光刻機就是這個設備，是半導體制造的關鍵，無論臺積電、三星還是中芯國際都會受制于光刻機技術。

由于光刻機是生產大規(guī)模集成電路的核心設備，制造和維護需要高度的光學和電子工業(yè)基礎，世界上只有少數(shù)廠家掌握：

ASML

尼康

佳能

歐泰克

上海微電子裝備

SUSS

ABM, Inc.

以上列舉的是為數(shù)不多的光刻機制造商。我國光刻機的Z高水平代表要屬上海微電子的光刻機，制程工藝為90nm，而ASML早在15年前就已經量產了90nm。這就好比，2021年了，別人已在用iPhone13的時候你還在使用初代iPhone3GS，別人已經博士后的時候，你還在上初中。

從造晶圓到光刻再到摻雜Z后到封裝測試，困難貫穿于整個步驟。到達Z后，將做好的芯片用精細的切割器從晶圓上切下來，焊接到基片上裝殼密封，Z后測試包裝才是成品。（關于芯片的制作詳細內容可回顧之前的文章：你真的懂芯片嗎？一文帶你深入探尋芯片的奧秘。）

通過介紹不難看出芯片的制作過程之復雜、困難，而我國在芯片事業(yè)的關鍵技術上自始至終都面臨著巨大的挑戰(zhàn)，不管是芯片設計還是芯片制作，所有核心環(huán)節(jié)都缺少關鍵技術和人才。

隨著我國科學實力與經濟實力的不斷壯大，盡管我們在諸多方面已經有了巨大的飛躍，但是國際半導體大廠的技術實力仍然令我們望其項背。

如今的中國不缺“糧草”，更多的是對半導體領域專業(yè)人才的渴求。