農(nóng)業(yè)立國(guó)、制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，自第一次工業(yè)革命至今，制造業(yè)都是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)作為世界工廠，制造業(yè)產(chǎn)值全球矚目，然而在高端制造業(yè)領(lǐng)域，卻一直比較落后。特別是在消費(fèi)電子領(lǐng)域，芯片制造一直是國(guó)內(nèi)制造業(yè)的短板。以華為為例，在手機(jī)、筆記本電腦、5G 基站領(lǐng)域無(wú)往而不利，結(jié)果卻因?yàn)闊o(wú)法與臺(tái)積電繼續(xù)合作而功敗垂成。

臺(tái)積電究竟有什么了不起，它為什么能決定華為的“生死”，臺(tái)積電、三星、英特爾有什么區(qū)別，它們與芯片制造又有什么關(guān)系？小黑這篇文章將為大家解讀！

從一顆沙子到一顆芯片

小黑記得，初中生的課本上就講過(guò)，芯片的制程材料是硅，與沙子的主要成分一致。然而，從一顆沙子到一顆芯片，卻是這個(gè)世界上最為艱難的“旅程”，涉及全球數(shù)百家頂級(jí)公司，哪怕有一個(gè)環(huán)節(jié)失衡都會(huì)功虧一簣。

芯片的誕生過(guò)程主要分為IC設(shè)計(jì)、IC制造和IC封測(cè)三大環(huán)節(jié)。IC 設(shè)計(jì)，顧名思義就是畫(huà)圖紙，指導(dǎo)工廠如何制造芯片。可能有的小伙伴不了解，畫(huà)圖紙有什么難的，隨便拉來(lái)一個(gè)工科大學(xué)生都會(huì)畫(huà)。

其實(shí)，IC 設(shè)計(jì)遠(yuǎn)沒(méi)有這么簡(jiǎn)單。一顆芯片最大不過(guò)小拇指指頭大小，其中卻包含了近百億晶圓，如此龐大的晶圓需要細(xì)致地畫(huà)出圖紙，即使世界上最小的筆也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因而IC 設(shè)計(jì)需要EDA 工具來(lái)輔助設(shè)計(jì)。

EDA 又叫電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，在EDA工具誕生之前，設(shè)計(jì)人員必須手工完成集成電路的設(shè)計(jì)、布線等工作。隨著上世紀(jì)七十年代集成電路復(fù)雜程度與日俱增，開(kāi)發(fā)人員嘗試將整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化，通過(guò)編程語(yǔ)言來(lái)輔助設(shè)計(jì)，芯片的功能設(shè)計(jì)、綜合、驗(yàn)證、物理設(shè)計(jì)、布局、布線、版圖、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查等都可以通過(guò)EDA 工具來(lái)模擬。

▲ EDA工具

由于EDA工具極為復(fù)雜，市場(chǎng)基本只有少數(shù)企業(yè)能夠完成，Synopsys、Cadence和Mentor是目前主流EDA工具廠商，所有IC 設(shè)計(jì)廠家都離不開(kāi)他們。

有了EDA工具之后，就可以從容進(jìn)行IC 設(shè)計(jì)，華為海思就是一家IC 設(shè)計(jì)廠商，通過(guò)不斷設(shè)計(jì)、優(yōu)化，讓芯片發(fā)揮更大的功效。以前，IC 設(shè)計(jì)分為PC端與移動(dòng)端（或者說(shuō)手機(jī)端），蘋(píng)果、華為、高通、三星、聯(lián)發(fā)科在智能手機(jī)芯片設(shè)計(jì)上處于領(lǐng)先地位，英特爾與AMD 在PC端處于領(lǐng)先地位。然而，上個(gè)月蘋(píng)果發(fā)布的M1 PC端芯片打破了這一格局，目前蘋(píng)果橫跨PC端與移動(dòng)端，技術(shù)明顯領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)者。

▲ M1 芯片MacBook

眾所周知，蘋(píng)果的研發(fā)實(shí)力舉世罕見(jiàn)，不過(guò)蘋(píng)果芯片強(qiáng)大的實(shí)力背后，還有臺(tái)積電的鼎力支持。蘋(píng)果M1 芯片震撼世人，臺(tái)積電至少有一半功勞。很多人都知道臺(tái)積電是代工廠，但是大部分人都不知道，臺(tái)積電與蘋(píng)果所有的代工廠都不一樣，它獨(dú)有的技術(shù)甚至可以改變世界。