了不起的芯片

本書是一本芯片科普書，內容系統全面、循序漸進。第一篇著重介紹芯片的前世今生及發展歷史，包括 x86、ARM、RISC-V 三大主流指令集及其應用和市場現狀。第二篇主要介紹芯片從設計、製造到封測出廠的全過程，並從技術和應用等層面解讀人們關心的諸多問題。第三篇介紹我國的芯片發展歷史，並分析了現階段國內半導體產業的現狀和格局。第四篇介紹芯片工程師群體的工作日常，以及如何成為一名合格的芯片工程師，並展望未來芯片的發展方向。

第0章 緒論 1
0.1 芯片是人造物的巔峰 1
0.2 芯片是信息科技的基石 4
0.3 芯片改變生活 6
0.4 本章小結 8

第一篇 芯片的前世今生
第1章 半導體發展簡史 11
1.1 半導體百科 11
1.1.1 什麽是半導體 11
1.1.2 半導體和集成電路、芯片之間的區別 17
1.1.3 為什麽半導體適合做芯片 18
1.2 晶體管的誕生 20
1.2.1 晶體管小史 20
1.2.2 晶體管的分類 24
1.3 集成電路的發明 27
1.4 半導體巨頭的鼻祖——仙童半導體 30
1.5 摩爾定律：真的是定律嗎 34
1.6 半導體舞臺上的美、日、韓 37
1.7 半導體產業沒有夕陽 43
1.7.1 半導體技術的發展 43
1.7.2 芯片的國產替代化和市場需求 46
1.8 本章小結 47
第2章 三分天下的指令集 48
2.1 什麽是指令集 48
2.2 寶刀未老的x86 51
2.3 異軍突起的ARM 54
2.4 擁抱未來的RISC-V 58
2.5 決鬥吧！指令集 61
2.6 兩強相爭還是三分天下 64
2.7 本章小結 67

第二篇 一顆芯片的誕生
第3章 高深且藝術——芯片設計面面觀 71
3.1 芯片設計流程 71
3.1.1 市場調研 72
3.1.2 架構定義 75
3.1.3 前端設計及驗證 76
3.1.4 可測性設計 79
3.1.5 後端設計 80
3.1.6 SoC設計 85
3.2 EDA——芯片設計之母 86
3.2.1 EDA領域的三足鼎立 88
3.2.2 國產EDA的突圍 90
3.2.3 EDA的核心 95
3.3 芯片中的上百億晶體管是如何設計的 96
3.4 芯片設計之難 98
3.5 CPU為什麽很少損壞 100
3.6 電腦如何計算1+1=2 103
3.7 CPU是如何識別代碼的 110
3.8 異構集成之路 113
3.9 “X”PU芯片競技場 115
3.10 人工智能與芯片設計 127
3.10.1 人工智能芯片設計 127
3.10.2 人工智能賦能芯片設計 132
3.11 芯片設計中的藝術 133
3.12 本章小結 137
第4章 隱秘而偉大——芯片製造 138
4.1 芯片製造流程 139
4.2 工業皇冠——光刻機 144
4.2.1 什麽是光刻機 144
4.2.2 光刻機和核彈相比，哪個更難造 146
4.2.3 為什麽最好的光刻機來自荷蘭，而不是美國 147
4.3 芯片中的5納米、3納米到底指什麽 154
4.4 More Moore與More Than Moore 158
4.5 本章小結 160

第5章 慎終亦如始——芯片封裝與測試 161
5.1 花樣百出的芯片封裝類型 161
5.2 封裝新貴——2.5D封裝和3D封裝 166
5.3 芯片是如何進行出廠測試的 168
5.3.1 芯片測試概述 168
5.3.2 芯片測試分類 170
5.3.3 芯片測試流程 173
5.4 我國的封測現狀 177
5.5 軍用芯片與商用芯片 179
5.6 本章小結 180

第三篇 中國的“芯”路歷程
第6章 早期的中國半導體產業 185
6.1 半導體學科的發展 185
6.2 早期的光刻機 188
6.3 國內芯片製造的領航者——中芯國際 189
6.4 中國芯片商海先驅 191
6.5 半導體領域那些了不起的她 192
6.6 本章小結 199
第7章 中國“芯”再出發 200
7.1 中國半導體產業佈局地圖 200
7.1.1 中國的“硅谷” 201
7.1.2 長三角地區——走在前沿 203
7.1.3 環渤海地區——協同跟進 204
7.1.4 珠三角地區——穩扎穩打 205
7.1.5 中西部地區——不甘落後 206
7.1.6 台灣省——實力雄厚 206
7.2 手機廠商自研芯片 208
7.2.1 華為海思 208
7.2.2 OPPO哲庫 213
7.2.3 小米玄戒 215
7.3 互聯網公司逐鹿“芯”賽道 216
7.3.1 百度昆侖 216
7.3.2 阿裡巴巴平頭哥 217
7.3.3 騰訊 219
7.3.4 字節跳動 220
7.4 GPU賽道百舸爭流 220
7.5 本章小結 223

第四篇 攜手共創“芯”未來
第8章 成為芯片工程師 226
8.1 瞭解芯片設計工程師 226
8.1.1 芯片設計工程師的日常 227
8.1.2 芯片設計工程師的特點 229
8.2 芯片設計工程師技能樹 232
8.2.1 數字芯片前端設計 232
8.2.2 數字芯片設計驗證 235
8.2.3 數字芯片可測性設計 237
8.2.4 數字芯片後端設計 252
8.2.5 模擬芯片設計 255
8.2.6 模擬版圖設計 258
8.3 芯片工程師的工匠精神 260
8.3.1 性能篇 260
8.3.2 面積篇 261
8.3.3 功耗篇 263
8.4 芯片工程師的職業發展路線 270
8.4.1 職業發展路線概覽 270
8.4.2 技術路線 274
8.4.3 管理路線 277
8.4.4 深度工作 281
8.4.5 終身學習 284
8.4.6 架構師之路 288
8.5 熱愛芯片行業是一種怎樣的體驗 292
8.6 本章小結 294
第9章 未來的芯片 295
9.1 生物芯片 295
9.2 碳基芯片 296
9.3 量子芯片 297
9.4 後硅時代的材料舞臺 299
9.5 本章小結 301
參考文獻 302