芯片加快国产化呼声再起,国产芯片概念股逆势上涨

Release time:2018-04-23
author:新京报
source:新京报
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  美国商务部一纸制裁令,让中国“无芯”的焦虑被重新唤起。

  芯片加快国产化呼声再起,这反应在A股市场,是芯片概念股大涨。4月18日下午,国产芯片概念股逆势上涨,盈方微、文一科技、天邑股份、深科技、紫光国芯、大唐电信、必创科技、北方华创等19只芯片概念股涨停。

芯片加快国产化呼声再起,国产芯片概念股逆势上涨

  根据Choice金融终端的数据,目前,A股中我国的芯片概念股共有69只,总市值约为11265亿元(数据截至2018年4月21日),仅相当于0.4个腾讯。而截至4月21日,美国的高通一家市值就达761.51亿美元,合约4793亿人民币,博通市值达997.55亿美元,合约6279亿人民币,英特尔市值更是达2411.60亿美元,合约15179亿元人民币,仅这三家合计约26251亿元。这意味着,A股芯片概念股总市值不到美国前三大巨头一半。

  据记者统计,与美国相比,我国和芯片相关企业规模普遍较小;此外,与国际巨头动辄数十亿美元的研发投入相比,国产芯片代表之一中芯国际企业研发支出总额少,2017年为4.27亿美元;而A股企业研发投入多的也仅为1亿多美元。

  另外,研发支出占销售额比重与国际巨头差距也不小,美国三大芯片巨头动辄占比20%,而中芯国际也就13.77%。

  盈利能力上,截至4月22日,根据已经披露2017年财报的国产芯片概念股的净利润,初步估算,A股的69只国产芯片概念股全年净利润总额在百亿元左右。而数据显示,2017财年高通实现营收223亿美元,净利润25亿美元。

  十余家细分龙头企业超半数毛利率下滑

  在国产芯片行业,各个细分领域的龙头都是谁呢?据中泰证券研报梳理,国内存储芯片设计龙头是兆易创新、国产GPU龙头是景嘉微、半导体分立器件龙头是扬杰科技、LED芯片龙头是三安光电、国内IDM优质企业是士兰微、国产半导体设备龙头是北方华创、目前国内领先的集成电路芯片设计和系统集成解决方案供应商是紫光国芯、国内高性能计算的龙头企业是中科曙光、嵌入式处理器芯片领先企业是北京君正、国内优质的IC设计公司是中颖电子、全球生物识别芯片领先企业是汇顶科技、国产半导体封测龙头是长电科技……

  记者统计,A股的芯片概念股中,毛利率在30%以下的占57%。这意味着企业产品的技术含量不高,可替代性强。即使国内领先的集成电路芯片设计和系统集成解决方案供应商,紫光国芯,其毛利率也仅为33.14%,而国产芯片的代表公司之一的中芯国际的毛利率也仅为23.9%。而一些国际芯片巨头的毛利率一般都在50%以上。

  记者注意到,紫光国芯、中芯国际毛利率都出现了同比2016年下滑。而在中泰证券梳理的细分领域的龙头的十余家A股企业中,超半数毛利率下滑。

  代表公司研发投入占比与巨头尚有差距

  就现状而言,我国芯片概念股在研发人员和资金的投入上在持续增加,但是总金额数字依然远落后于国际上的同行业优秀企业。根据IC Insights统计,2015年,全球前10大芯片制造商的总研发费用为307亿美元,其中英特尔以121亿美元的研发投入居于首位。IC insights 发布的研发支出调查报告还显示,2016年全球半导体研发经费较2015年增长1%,达到565亿美元,创下历史新高。

  而在港上市的中芯国际净利润2017年营收31亿美元,本公司拥有人应占利润为1.797亿美元,研究及开发开支净额为4.27亿美元,研发支出占比为13.77%。从机构统计数据看,13.77%的数据已超过了行业平均值,但与英特尔、高通、博通20%左右的数据仍有不少差距。

  根据IC Insights统计的数据显示,2017年,英特尔研发支出占销售额的百分比为21.2%,高通为20.2%,博通为19.2%。

  有上市公司借政府补助免于亏损

  一直以来,芯片都属于高新技术,芯片行业也是政府的重点支持领域。

  在已经披露2017年年度财务报告国产芯片概念股中,记者注意到,这些企业在2017年所获得的政府补助金额大多都在1000万元以上,更有甚者,补助金额过亿元。比如兆易创新在2017年获得的政府补助金额约为1.96亿元、三安光电在2017年获得的政府补助金额约为4.86亿元、北方华创获得的政府补助在2015年、2016年、2017年连续3年都在3亿元以上。

  另一方面,记者发现,有个别上市公司正是凭借政府补助才避免了亏损。2017年,长电科技的营业收入约为238.55亿元,归属于上市公司股东的净利润约为3.43亿元。根据财报,长电科技2017年获得的政府补助金额约为3.5亿元。换言之,如果没有政府补助,长电科技2017年归属于上市公司股东的净利润将为负数。而据东方财富数据,其扣非净利润为-2.63亿元。

  更有甚者,连续三年的盈利都是依靠政府补助。2015年、2016年、2017年,北京君正的营业收入分别约为7010.5万元、1.12亿元、1.84亿元,归属于上市公司股东的净利润约为3204.9万元、705.21万元、650万元。根据财报,北京君正2015年、2016年、2017年获得的政府补助金额分别约为4871.38万元、1411.59万元、1035.86万元。而据东方财富数据,其2014年来,扣非净利润连续为负。

  行业短板 规模偏小、设计能力不足

  通常,在半导体芯片行业,企业的模式主要分三种,像英特尔这种,从设计,到制造、封装测试以及投向消费市场一条龙全包的企业,称为IDM(Integrated Design and Manufacture)公司;第二种,有的公司只做设计这块,是没有fab(工厂)的,通常就叫做Fabless。例如ARM公司、AMD、高通博通等;第三种,还有的公司,只做代工、只有fab、不做设计,称为Foundry(代工厂),常见的台积电等。

  作为国产芯片概念股的龙头企业,上述这些个股都在各自的细分领域上努力奔跑着,但是依然存在设计能力和制造能力产业布局不匹配的问题。

  在13家细分领域龙头企业中,只有士兰微是IDM模式的企业,其他均属于Foundry或Fabless模式的企业。

  根据士兰微的官方财报,其2015年、2016年、2017年的营业收入分别约为:19.26亿元、23.75亿元、27.42亿元。作为IDM模式企业的国际龙头,英特尔2017年营收约为628亿美元。我国芯片企业的规模与国际领先公司完全不处于同一个量级。

  在清华大学教授、微电子学研究所所长魏少军所发表的《2017年中国集成电路产业现状分析》一文中,魏少军曾总结道:“尽管芯片制造业快速发展,但主要为海外客户加工;尽管芯片设计业高速增长,但主要使用海外资源。”

  魏少军还指出,设计业能力不足的具体表现是:国内代工厂 IP核供给不足;设计业缺少关键 IP 核的设计能力;SoC 设计严重依赖第三方 IP 核;严重依赖具备成熟IP 核的工艺资源;缺乏自主定义设计流程的能力;还不具备 COT 设计能力;主要依靠工艺技术的进步和 EDA 工具的进步。

  案例

  芯片第一股紫光国芯:增收不增利 资本运作屡屡受挫

  在众多芯片概念股中,号称芯片第一股的紫光国芯近来开启上涨模式。4月16日到4月20日,紫光国芯从47.94元上涨到58.15元,涨幅达21%。最新市值352.86亿元,市盈率(静)/(TTM)达到126.07/128.86倍。而高估值背后却是紫光国芯业绩上增收不增利,以及不断地资本运作。

  据官网介绍,紫光国芯股份有限公司是紫光集团旗下半导体行业上市公司,专注于集成电路芯片设计开发领域。

  从业务上来看,紫光国芯主要涉足集成电路芯片设计与销售,包括智能安全芯片产品特种集成电路产品和存储器芯片产品,分别由北京同方微电子有限公司、深圳市国微电子有限公司和西安紫光国芯半导体有限公司三个核心子公司承担。

  紫光国芯增收不增利,盈利能力下滑

  4月21日,紫光国芯一季度报发布,1-3月实现营业收入5.16亿元,同比增长28.28%;但归属于上市公司股东的净利润4739.14万元,同比下降11.31%。

  而根据2017年年报,其实现营业收入18.29亿元,同比增长28.94%;归属于上市公司股东的净利润2.80亿元,同比下降16.73%。

  据此,紫光国芯去年以来营收持续增长,但净利润已持续性下降。东方财富网显示,近年来紫光国芯的营业收入一路上扬,2013年为9.2亿元,到2017年已经翻了近一倍,达到18.3亿。

  不过,紫光国芯的毛利率已经连续三年下滑,2015年为41%,2016年降至38%,去年为33%。其净利率则经历了连续五年下滑,2013年的29.74%一路下降至去年的15%。

  紫光国芯最新市值352.86亿元,市盈率(静)/(TTM)达到126.07/128.86倍。紫光国芯业绩下滑却能享受市场的超高估值,与其频繁的资本运作不无关系。

  2015年11月4日,同方股份公告称,公司为配合清华产业调整和改革的整体部署,拟以70.12亿元总价,将公司持有的同方国芯36.39%的股权出售给紫光集团旗下。自此,紫光国芯从清华控股的同方系划归紫光系,其后又改名为紫光国芯。

  紫光入主第二天,同方国芯公布非公开发行预案,拟以27.04元/股非公开发行29.59亿股,募资总额不超过800亿元,创下A股有史以来最大的非公开融资纪录。

  其中,拟投入600亿元建设存储芯片工厂,37.9亿元用于收购台湾力成25%股权,162.1亿元用于对芯片产业链上下游公司的收购。非公开发行完成后,公司控股股东变更为西藏紫光国芯。

  资本运作屡屡受挫

  2016年1月和2月,紫光国芯分别与台湾力成科技、南茂科技签订《认股协议书》,拟以共计约61.5亿元分别收购力成科技、南茂科技25%的股权,成为力成科技第一大股东、南茂科技第二大股东。

  然而,这两个收购在2016年底开始陆续失败。2016年12月,紫光国芯宣布终止与南茂科技签署的《认股协议书》。2017年1月24日,紫光国芯对力成科技的收购也宣告终止。紫光国芯表示,重组失败是因为未能在约定的期限内取得相关部门核准。

  不过,紫光国芯的资本运作依旧方兴未艾。2018年2月20日,紫光国芯宣布以筹划重大事项而停牌,其后被明确为重大资产重组,收购项目为长江存储科技控股有限责任公司,涉足存储器芯片制造领域。

  公开信息显示,长江存储是国家存储器基地项目实施主体公司,而国家存储基地项目被称为“将填补我国主流存储器领域空白、摆脱芯片受制于人”。项目内容包括芯片制造、产业链配套等,计划5年投资约1600亿元,到2020年实现月产能30万片,2030年实现月产能100万片。

  然而,到了去年7月,这一对长江存储的重大资产重组也宣告失败,紫光国芯表示,原因是长江存储的存储器芯片工厂项目投资规模较大,目前尚处于建设初期,短期内无法产生销售收入,收购尚不够成熟。

  多项资本运作背后紫光集团身影浮现,新京报记者注意到,在紫光国芯的上述多项资本运作中,均有其背后股东紫光集团的身影。

  比如800亿的天量定增案中,存在8家认购机构当中,而其中有5家属于紫光集团旗下,包括紫光东岳、紫光西岳、紫光树人、紫光博翊以及紫光神彩,其分别认购150亿元、150亿元、47亿元、47亿元、100亿元,合计494亿元。

  而在紫光国芯对长江存储的收购中,紫光集团不仅是收购方紫光国芯的大股东,也是长江存储的控制者。

  据官网介绍,紫光集团是清华大学旗下的高科技企业,是中国最大的综合性集成电路企业,全球第三大手机芯片企业。2016年始,紫光集团相继在武汉、南京、成都开工建设总投资额近1000亿美元的存储芯片与存储器制造工厂。而在此前,其先后通过巨资收购讯通信、锐迪科和新华三,引发外界关注。


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芯片Layout中的Guard Ring是什么?
  在芯片设计中,Guard Ring(保护环) 是一种环绕在敏感电路或器件(如模拟电路、高精度器件、存储器单元、I/O驱动器等)周围的版图结构,形成关键的“隔离带”。它的核心使命是提高电路的可靠性、性能和抗干扰能力,是复杂芯片(尤其是混合信号芯片、高可靠性芯片)成功量产的关键因素之一。  Guard Ring的物理构成  Guard Ring并非单一结构,而是由多个精心设计的物理组件协同构成:  1衬底接触环  采用高掺杂的P+区域(P型衬底)或N+区域(N型衬底/深N阱)。其核心作用是提供到半导体衬底的低阻连接。它能有效收集衬底中不需要的少数载流子,防止其干扰被保护电路,稳定衬底电位,减少衬底噪声耦合,并为潜在寄生电流提供泄放路径。  2阱接触环标题  采用高掺杂的N+区域(N阱)或P+区域(P阱)。它提供到阱的低阻连接点,稳定阱电位并收集阱中产生的少数载流子。在双阱工艺中,N阱接触环本身就能阻挡衬底中的少数载流子(空穴)进入N阱。  3隔离结构  通常指浅沟槽隔离或深沟槽隔离。它在物理上分隔保护环内外的区域,阻止表面漏电流路径,增加载流子从外部扩散进入保护区域的难度,是防止闩锁效应的关键物理屏障。  4连接线  通过通孔和金属层将衬底接触环和阱接触环连接到指定电位(VSS或VDD)。确保这些连接具有极低的电阻至关重要。  Guard Ring的核心作用  Guard Ring通过其物理结构实现多重关键保护功能:  1防止闩锁效应  这是Guard Ring最核心的作用。闩锁效应由芯片内部寄生的PNPN结构意外触发引发,可导致大电流、功能失效甚至芯片烧毁。Guard Ring通过提供低阻的阱和衬底接触,有效收集触发闩锁的寄生载流子,在其达到触发浓度前将其泄放。同时,隔离结构增加了载流子横向流动的阻力。它对包含NMOS和PMOS相邻放置的电路(如CMOS反相器、I/O驱动器)的保护尤为关键。  2抑制衬底噪声耦合  芯片上不同模块(尤其是数字模块与敏感的模拟/射频模块)工作时产生的噪声会通过公共硅衬底传播。连接到干净VSS的衬底接触环作为一个低阻抗的“汇”,能吸收和分流试图进入保护区域的衬底噪声电流,为被保护电路提供局部的“安静地”,显著降低噪声干扰。  3阻挡少数载流子注入  芯片某些区域(如开关状态的NMOS源/漏、反向偏置的PN结)可能向衬底注入少数载流子(电子或空穴)。这些载流子扩散到敏感区域(高阻节点、存储节点、精密基准源)会引发漏电流、电压偏移或数据错误。Guard Ring(尤其是反向偏置的阱接触环,如N阱环接VDD阻挡空穴)能收集这些扩散载流子,阻止其到达敏感区域。  4提高器件隔离度与可靠性  在需要高隔离度的应用(如RF电路、混合信号电路)中,Guard Ring有助于减少相邻器件间通过衬底的串扰。通过综合防止闩锁、减少噪声干扰和漏电流,Guard Ring显著提升了被保护电路的长期工作可靠性和稳定性。  设计与实现考量  Guard Ring的设计需结合具体工艺和电路需求:  必要性:为MOS器件提供衬底/阱电位(Bulk端)的Guard Ring是必不可少的。用于隔离噪声或防止Latch-up的Guard Ring则需评估实际需求(是否存在噪声源或对噪声敏感)。  结构选择:根据保护对象(PMOS/NMOS/DNW器件)选择对应的NWring、PSUBring或DNWring结构。其版图实现需严格遵循特定工艺的设计规则(Design Rule),例如有源区(AA/OD)与注入层(SP/PP/SN/NP)的包围关系、接触孔(CT/CONT)的尺寸和间距、金属层(M1)的连接等。  增强防护:有时会采用双层Guard Ring结构,以进一步降低阱/衬底的寄生电阻压降,增强隔离效果,更有效地降低Latch-up风险。  面积权衡:添加Guard Ring必然增加芯片面积。设计时必须在防护效果和成本(面积)之间进行仔细权衡。  Guard Ring是芯片版图设计中基础而关键的防护结构。其本质是通过在敏感电路周围精确构建阱接触环、衬底接触环和隔离结构,并将它们连接到合适的电源/地网络,共同形成一个高效的载流子收集阱和噪声隔离带。它从根本上防止了致命的闩锁效应,有效抑制了衬底噪声耦合,并阻挡了有害的少数载流子注入,从而极大提升了芯片的鲁棒性、性能和可靠性。
2025-10-30 14:49 reading:366
全球首款,我国芯片研制获重大突破!
  据《科技日报》报道,近日,清华大学电子工程系方璐教授团队在智能光子领域取得重大突破,成功研制出全球首款亚埃米级快照光谱成像芯片“玉衡”,标志着我国智能光子技术在高精度成像测量领域迈上新台阶。相关研究成果在线发表于学术期刊《自然》。  科研团队基于智能光子原理,创新提出可重构计算光学成像架构,将传统物理分光限制转化为光子调制与计算重建过程。通过挖掘随机干涉掩膜与铌酸锂材料的电光重构特性,团队实现高维光谱调制与高通量解调的协同计算,最终研制出“玉衡”芯片。“玉衡”光谱成像芯片概念图。图片来源:清华大学  “玉衡”芯片仅约2厘米×2厘米×0.5厘米,却可在400—1000纳米的宽光谱范围内,实现亚埃米级光谱分辨率、千万像素级空间分辨率的快照光谱成像,能在单次快照中同步获取全光谱与全空间信息,其快照光谱成像的分辨能力提升两个数量级,突破了光谱分辨率与成像通量无法兼得的长期瓶颈,为高分辨光谱成像开辟了新路径。  方璐表示,“玉衡”攻克了光谱成像系统的分辨率、效率与集成度难题,可广泛应用于机器智能、机载遥感、天文观测等领域,以天文观测为例,“玉衡”的快照式成像每秒可获取近万颗恒星的完整光谱,有望将银河系千亿颗恒星的光谱巡天周期从数千年缩短至十年以内,凭借微型化设计,它还可搭载于卫星,有望在数年内绘制出人类前所未有的宇宙光谱图景。
2025-10-16 14:25 reading:424
全球首款1.8纳米芯片发布!
  正在努力扭转艰难处境的老牌芯片厂英特尔,周四(10月9日)展示了即将亮相的新一代先进制程PC芯片,开始向苹果、高通、AMD、台积电等竞品发起反击。  公司发布的照片显示,今年3月履新的CEO陈立武站在亚利桑那工厂门口,捧着一块代号为Panther Lake的新一代酷睿处理器晶圆。这是首款采用英特尔18A工艺(18埃米,即1.8纳米)的芯片。  英特尔特别强调,18A工艺也代表着芯片行业两大创新技术的应用:全环绕栅极晶体管以及背面供电网络。与Intel 3相比,18A能够提供15%的频率提升,且晶体管密度提高1.3倍,或者在同等性能水平下降低25%的功耗。  据悉,新一代芯片与被称为“英特尔CPU能效巅峰之作”的Lunar Lake相比,相同功耗下性能提升50%。而在性能相同时,相较上一代Arrow Lake-H处理器功耗降低30%。  公司也在周四表示,除了个人电脑外,Panther Lake还将拓展至机器人在内的边缘应用领域。基于18A工艺的至强6+服务器处理器也将于2026年上半年发布。  英特尔世界首款 1.8nm 要点  1、世界首款:预览三代酷睿 Ultra(Panther Lake),首款 18A 制程客户端 SoC;  2、生产进展:Panther Lake 已投产,按计划推进,有望成热门 PC 平台;  3、服务器新品:首展至强 6+(Clearwater Forest),18A 制程,功耗性能大进;  4、核心制程:Intel 18A 是英特尔最先进半导体节点(1.8nm);  5、制造保障:亚利桑那 Fab 52 已运营,今年晚些时候 18A 量产,巩固领先。
2025-10-10 15:24 reading:410
芯片的分类以及IC设计的基本概念介绍
  什么是芯片?  “芯片”(Chip)是“集成电路”(Integrated Circuit, IC)的俗称,是一种微型化的电子器件。它将大量的晶体管、电阻、电容、电感等电子元器件以及它们之间的连接线路,通过半导体制造工艺(主要是光刻技术),集成在一块微小的半导体材料(通常是硅,Silicon)基片上,形成一个完整的、具有特定功能的电路系统。  ▌核心材料  硅(Silicon)。硅是一种半导体材料,其导电性介于导体和绝缘体之间,可以通过掺杂等方式精确控制其电学特性。  ▌制造过程  在晶圆(Wafer,即一大片圆形的硅片)上,通过复杂的光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积等数百道工序,将电路图形一层一层地“雕刻”上去。  ▌最终形态  制造完成后,晶圆被切割成一个个独立的小方块,这就是裸芯片(Die)。裸芯片再经过封装(Package),加上引脚和保护外壳,就成为了我们通常看到的、可以焊接到电路板上的芯片。  ▌简单比喻  可以把芯片想象成一个“微型城市”。硅片是土地,晶体管是城市里的“开关”或“门卫”,负责处理信息(开/关,1/0);导线是城市的“道路”,连接各个区域;整个集成电路就是这个城市的“规划图”,规定了所有建筑(元器件)和道路(连接)的布局,使其能协同工作。  芯片的分类  ▌按功能分类  数字芯片 (Digital IC):  特点:处理离散的数字信号(0和1)。逻辑清晰,抗干扰能力强,易于大规模集成。  代表:  微处理器 (Microprocessor, MPU,GPU,CPU等)  计算机、手机等设备的“大脑”,执行指令和处理数据(如Intel CPU, Apple M系列芯片)。  微控制器 (Microcontroller, MCU)  集成了处理器、内存、I/O接口等功能的“单片机”,常用于嵌入式系统(如家电、汽车电子)。  存储器 (Memory)  用于存储数据和程序。  逻辑门电路/可编程逻辑器件 (PLD)  如FPGA(现场可编程门阵列)、CPLD(复杂可编程逻辑器件),用户可以自行编程实现特定逻辑功能。  RAM (随机存取存储器)  如DRAM(动态RAM,主内存)、SRAM(静态RAM,高速缓存),断电后数据丢失。  ROM (只读存储器)  如Flash(闪存,U盘、SSD、手机存储)、EEPROM,断电后数据不丢失。  模拟芯片 (Analog IC):  放大器 (Amplifier)  如运算放大器(Op-Amp),用于放大微弱信号。  电源管理芯片 (Power Management IC, PMIC)  负责电压转换(升压/降压)、稳压、充电管理、电源分配等(手机、电脑中常见)。  数据转换器 (Data Converter)  如ADC(模数转换器,将模拟信号转为数字信号)、DAC(数模转换器,将数字信号转为模拟信号)。  射频芯片 (RF IC)  处理高频无线信号,用于通信(如手机、Wi-Fi、蓝牙模块)。  特点:处理连续变化的模拟信号(如电压、电流、温度、声音)。设计难度高,对噪声和干扰敏感。  混合信号芯片 (Mixed-Signal IC):  特点:在同一芯片上同时集成了数字电路和模拟电路。现代芯片大多是混合信号芯片。  代表:很多传感器接口芯片、通信芯片(如基带处理器)、SoC(见下文)。  ▌按集成度分类  SSI (Small-Scale Integration, 小规模集成电路)  :集成几十个晶体管(如简单的逻辑门)。  MSI (Medium-Scale Integration, 中规模集成电路)  :集成几百个晶体管(如计数器、译码器)。  LSI (Large-Scale Integration, 大规模集成电路)  :集成几千到几万个晶体管(如早期的微处理器、存储器)。  VLSI (Very Large-Scale Integration, 超大规模集成电路)  :集成几十万到几百万个晶体管(现代大多数芯片都属于此范畴)。  ULSI (Ultra Large-Scale Integration, 特大规模集成电路)  :集成上千万甚至数十亿个晶体管(如现代高性能CPU、GPU)。  ▌按应用领域分类  通用芯片  设计用于广泛的应用场景,如CPU、GPU、标准存储器。  专用集成电路 (ASIC - Application-Specific Integrated Circuit)  为特定应用或客户定制设计的芯片,性能和功耗优化,但开发成本高。  系统级芯片 (SoC - System on Chip)  将一个完整系统的大部分甚至全部功能(如CPU、GPU、内存控制器、DSP、I/O接口、射频模块等)集成在单一芯片上。这是现代电子设备(尤其是移动设备)的核心,如手机的主控芯片(如高通骁龙、苹果A系列)。  IC设计的基本概念  IC设计是创造芯片的“蓝图”和“规划”的过程,是一个高度复杂、多学科交叉的工程。这里主要介绍数字IC的设计,分为两大阶段:  ▌前端设计 (Front-End Design)  专注于功能的定义、验证和逻辑实现。  规格定义 (Specification)  明确芯片需要实现的功能、性能指标(速度、功耗)、接口标准等。  架构设计 (Architecture Design)  设计芯片的整体结构,如采用何种处理器核心、总线结构、存储层次等。  RTL设计 (Register-Transfer Level Design):  使用硬件描述语言(HDL),如Verilog或VHDL,编写代码来描述芯片的行为和数据在寄存器之间流动的方式。这是前端设计的核心,将功能需求转化为可综合的逻辑描述。  功能验证 (Functional Verification):  通过仿真(Simulation)等手段,确保RTL代码在各种输入条件下都能正确实现预期功能。  这是设计过程中耗时最长、成本最高的环节之一,目标是“把错都找出来”。  逻辑综合 (Logic Synthesis):  使用EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化)工具,将RTL代码自动转换为由标准单元库(如与门、或门、触发器等)构成的门级网表(Netlist)。这个过程会考虑时序、面积和功耗的约束。  ▌后端设计 (Back-End Design)  专注于物理实现,将逻辑设计转化为可以在晶圆上制造的物理版图。  物理实现 (Physical Implementation):  布局 (Placement)  将门级网表中的所有标准单元在芯片版图上进行物理摆放。  布线 (Routing)  根据网表连接关系,在布局好的单元之间铺设金属导线。  静态时序分析 (Static Timing Analysis, STA)  在不进行仿真的情况下,分析电路中所有可能的时序路径,确保信号能在时钟周期内稳定传输,满足建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)的要求。  物理验证 (Physical Verification):  设计规则检查 (Design Rule Check, DRC)  确保版图符合晶圆厂的制造工艺规则(如最小线宽、最小间距)。  版图与电路图一致性检查 (Layout vs. Schematic, LVS)  确保最终的物理版图与原始的门级网表在电气连接上完全一致。  电气规则检查 (Electrical Rule Check, ERC)  检查版图中的电气连接是否正确(如避免悬空引脚)。  寄生参数提取 (Parasitic Extraction)  提取布线产生的寄生电阻、电容等参数,用于更精确的时序和功耗分析。  最终交付  生成符合晶圆厂要求的GDSII或OASIS格式的版图文件,交付给晶圆厂进行制造。
2025-10-10 09:59 reading:652
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