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芯片设计

芯片的版图设计就像建筑工程里的施工图，按照图纸厂商就可以开始生产。产业链上游的芯片设计是知识密集型行业，需要经验丰富的[敏感词]人才，这个领域的巨头企业有美国的高通、英伟达、超微等。

与设计阶段紧密相连的一个关键工艺是被称之为“芯片之母”的EAD（电子设计自动化）软件，这是芯片设计过程中必须使用到的软件，并且EDA软件的算法会直接决定芯片设计的优劣。

因此EDA软件也是芯片产业中最容易被“卡脖子”的关键领域，目前美国企业楷登电子（Cadence）、新思科技（Synopsys）和明导国际公司（Mentor graphic）是EDA软件三大龙头企业，占据了全球78%和中国77%的市场份额。

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芯片制造

芯片的制造就是按照版图设计，通过上千的工艺步骤，从无到有在硅片上做出芯片（此时还是裸片）。

制造环节是投入巨大，进入门槛极高的一环。在这方面占据全球超一半产能的企业是中国台湾的台积电，目前台积电[敏感词]工艺可将制程推进到5nm级别，而国内以中芯国际为代表的晶圆代工厂能实现量产的制程是14纳米。

在制造环节，想要将设计的电路从版图转移到硅片上，依靠的工艺是光刻，这就少不了另一个关键设备——光刻机，其中[敏感词]端的EUV（极紫外线光刻机）只有荷兰的阿斯麦尔（ASML Holding N.V）能生产。

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封装测试

封测是芯片制造的最后一步，也就是芯片完成封装保护和性能测试，至此，一颗芯片制造完成。

国内封装业起步早、发展快，目前在全球已经具备一定的竞争力。2020年全球前十大封测企业中，中国大陆企业长电科技、通富微电和华天科技分别位列3、6、7名。

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碳纳米管或者石墨烯等新原理器件

这类器件[敏感词]的优势是电子在其中的传输速度比在硅材料当中要更快。这样，就算不把器件制程做到5纳米，器件也能达到同样的信息处理效率和低功耗。运用新材料，也可以有效延缓上文中提到的摩尔定律极限逼近。

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可重构芯片

所谓“可重构”，就是芯片内部的电路结构可以根据适用软件进行动态调整，使原本只能用于某个领域的专用芯片适应更多不同场景，最终降低生产成本。

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经典芯片和量子计算芯片的结合

先通过算法将大问题分解成小问题，再将小问题交由量子芯片解决，最后把两个系统的答案拼装起来，得到最终答案。

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类脑计算

目前芯片通用的运算模式是冯诺依曼体系，特点是数据的存储和运算分开进行，不过整个过程的效率非常低，而大脑的运算模式叫做“存算一体”，都在神经元中进行，并且功耗远低于现在的CPU芯片。通过仿照大脑的模式进行运算，类脑芯片很有希望实现高性能低功耗的智能运算。