半导体芯片产业链是个高度复杂且分工精细化的产业体系，按照上中下游的产业逻辑可划分为：

上游是半导体生产材料、生产设备及设计工具等支撑性领域。

中游是最为核心的芯片制造环节，包括芯片设计、晶圆制造和封装测试三大工序。

下游则是消费电子、计算机、汽车等芯片等终端应用方。

为了大家更透彻地理解产业链，这次讲解产业链不按从上游切入的惯例，而是从中游切入，先拆解芯片制造最核心的三个环节，再一一解析每个环节背后的上游支撑要素。

【中游环节1】芯片设计：给芯片「画图纸」

芯片设计又被称为IC设计，这个环节就像是盖房子前的设计规划，设计好芯片的「施工图纸」。

目前芯片设计主流采用「自顶向下」的设计思路，需要经过规格设计、架构设计、逻辑设计、物理设计四个关键步骤，但实际操作过程非常复杂，设计周期通常需要1-3年甚至更长的时间，要知道一颗CPU里集成的晶体管数量可达上百亿级别，有极高的设计难度。

→芯片设计对应的上游环节

支撑芯片设计的上游主要是EDA软件和IP服务。

EDA软件是芯片设计的必备工具，从集成电路的逻辑设计、仿真验证到布局布线，均需依赖其完成，是设计效率的决定性因素，其全球市场被Synopsys、Cadence、Siemens EDA三大厂商主导，虽然国内也有一些EDA企业，但市场份额较小，EDA软件仍是半导体领域的卡脖子环节。

IP服务则是预先设计好的、可复用的设计模块，企业可直接通过采购并集成这些模块来实现某项功能，能有效避免重复劳动、缩短设计周期。

【中游环节2】晶圆制造：硅片上「建城市」

如果说设计是「画图纸」，那晶圆制造就是按图施工「建城市」，将设计好的电路图案转移到晶圆上，通过一系列精密的工艺，打造出芯片的层层立体结构。

要在晶圆上造成芯片，首先需要制备晶圆，晶圆通常是指由高纯度单晶硅制成的圆形薄片，需要将石英砂经过高温提纯、拉单晶硅、切割、化学机械抛光等多个环节的处理，最终形成晶圆。

接下来便进入芯片前道工艺阶段，这是芯片加工制造的核心环节，大致步骤是：

1. 对晶圆表面进行氧化处理，形成一层二氧化硅保护膜；

2. 涂覆光刻胶，再通过光刻机将掩模上的电路图案精准投射到晶圆表面；

3. 经刻蚀工艺去除未被光刻胶保护的材料；

4. 通过离子注入技术掺入杂质，构建PN结；

5. 之后采用薄膜沉积技术形成金属互连层、绝缘层等薄膜层。

上述步骤需循环数十次甚至上百次，中间还需要多次清洗、抛光。整个晶圆制造步骤就像建房子一样，一层层建上去，最终搭建起复杂的立体架构。

→晶圆制造对应的上游环节

支撑晶圆制造的上游可以分为晶圆制造材料和晶圆制造设备两大块，价值密度极高，部分关键核心技术是我国正在下大力气寻求突破的领域。

第一，晶圆制造材料方面，需用到硅片、光刻胶、电子特种气体、光掩膜等，其中EUV光刻胶、高纯度电子级硅材料等关键材料技术门槛极高。从市场结构看，硅片、电子特气和光掩膜占据了主要规模。

第二，晶圆制造设备方面，光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备等是重要组成部分，市场规模占比大、技术难度高、价值高，尤其是EUV光刻机全球仅荷兰ASML公司能商用量产，全球先进芯片厂均需依赖其EUV设备。

半导体芯片产业链的环节繁多、覆盖面广，受限于篇幅，更多半导体芯片产业链的内容，敬请关注「一文贯通半导体芯片全产业链」下篇！