了不起的芯片

王健（筆名“溫戈”），畢業於西安電子科技大學，曾就職於全球頂級芯片測試公司Teradyne，現為AMD數字芯片設計經理。成功參與多款高性能CPU、GPU、服務器等超大規模SoC芯片產品的流片。在芯片設計、可測性設計、芯片測試及應用開發等領域具有豐富的實戰經驗。 知乎平臺芯片（集成電路）、中央處理器（CPU）話題優秀答主，數碼鹽究員。騰訊新聞特約撰稿人，四川衛視《了不起的分享》節目嘉賓，微信公眾號“OpenlC”主理人。累計創作內容高達百萬字，涉及科技熱點解讀、芯片科普、技術分享、職場成長等主題，深受讀者好評，全網關註人數超過30萬，閱讀量過億。

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 什麼是半導體 11
1.1.2 半導體和集成電路、芯片之間的區別 17
1.1.3 為什麼半導體適合做芯片 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 什麼是指令集 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為什麼很少損壞 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 什麼是光刻機 144
4.2.2 光刻機和核彈相比，哪個更難造 146
4.2.3 為什麼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納米到底指什麼 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“矽谷” 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——穩紮穩打 205
7.1.5 中西部地區——不甘落後 206
7.1.6 臺灣省——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 因特網公司逐鹿“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 後矽時代的材料舞臺 299
9.5 本章小結 301
參考文獻 302