芯片产业行业怎么样,专业适合你吗

　　关于芯片的一些事实和数据：

　　“第1”

　　中国进口的第一大商品是什么?芯片。2019年全年进口的芯片总量为4451.3亿个，进口金额约为3055.5亿美元(也就是2万亿人民币)。接着才是石油，2413.2亿美元。

　　69亿

　　一个麒麟980芯片上，可以有多少个晶体管?69亿个。

　　7纳米 vs 0.2纳米

　　目前芯片上最小的晶体管大小是多大?7纳米——要知道，一个硅(晶体管的成分)原子直径是0.2纳米。“晶体管7纳米”就意味着晶体管的大小仅仅是几十个原子的数量级了。

　　23%

　　这个行业这几年的年复合增长率是多少?23%——23%也就意味着这个行业几乎每3年半，实现了翻番。

　　芯片在哪里呢?此时此刻，请环视你身边的几平方米，你可能会看到手机、平板电脑，上网设备，扫地机器人，汽车，它们内部都装有大大小小功能各异的芯片。

　　作为一名高中毕业生，选择了理科或者文科的你，或是在新高考省份的你，选考了物理、化学，或者政治、历史，这些学科与芯片产业有可能是什么关系?在相关专业与未来就业的选择上是什么关系?

　　PartA

　　我先来介绍，芯片产业链

　　这是一个很大的话题。我尝试给各位同学简要介绍。

　　01

　　芯片是什么?

　　半导体产品，大致上分两类：集成电路IC(芯片)和分立器件。

　　芯片，特别是中央处理器CPU，把几十亿个晶体管也集成在手指大小的地方上，有点像你的大脑，可以有100亿个神经元;但你的手指的皮肤上，也有神经末梢，类似分立器件。但明显“大脑”是最牛和不能取代和坏掉的。芯片一般是一个手机、一个计算机的“大脑”;哪怕一个路由器，也有它的小芯片——比较小的脑子。厉害和普通的芯片，可以是人脑和鱼脑的区别。从产值上，集成电路(芯片)大概占了半导体产业总产值的8成。

　　图1：芯片——“大脑”，和周边的半导体元件

　　02

　　怎么生产芯片?

　　怎么生产里面，包含着无比高级的“物理、化学和数学”，比你高考考到的最后几道题目，还要难一些吧!

　　首先是材料。第一个是晶圆，类似还没长神经元的大脑皮层。需要生产超级纯的单晶硅，切成硅片。这里用到很多高纯化学试剂，惰性气体，光刻胶，CMP抛光液等等。见下图那个大圆，就是一个大晶圆，里面一格一格是要做的芯片。

　　接着是芯片设计。不同的电子产品，需要不同的芯片，所以需要不同的设计。

　　设计芯片的时候，就需要用到很多的电路知识(高中学了一些基础，但需要升级许多)。这个设计需要用到的工具呢，叫做EDA(Electronic Design Automation)。就像你会打王者荣耀，哪怕你打成了“最强王者”(瑞思拜)，你不一定能开发出来“王者荣耀”这个游戏软件。目前EDA基本被国外3家公司垄断，国产的EDA软件仍然差距巨大，而且人才极为短缺。接下来是“刻”芯片。用软件设计出来的电路版图，用紫外光，“雕刻”到晶圆上面去。为啥用光来刻呢?因为之前提到的，晶体管尺寸在纳米(nm)级别，已经快接近也就硅原子的十倍大小了，除了光，没有什么能用来当工具的。

　　这个机器，就是我们经常会听到的“光刻机”，她的制造，集合了数学、光学、表面物理与化学、自动化、软件、精密仪器、流体力学、高分子物理与化学、机械、图像识别领域顶尖技术。我们知道，人眼可见光的波长是400-780纳米，世界上ZN的光刻机来自荷兰，用波长为10-15纳米的极紫外光(EUV)，来把电路雕刻到晶圆上。目前，我国最强的芯片代工企业，中芯国际，已经可以生产14纳米制程的芯片。但高端光刻机仍高度依赖于进口。

　　图2：晶圆上的芯片制造

　　图3：光刻机

　　最后一步，就是芯片的封装、测试。

　　以上的芯片制作过程介绍，省略了一百万字;相关的配套产业和产品，也省略了一百万字介绍。随着芯片需求的增加，这些相关的产业、职业、专业，在未来10年，都有巨大无比的潜力。

　　数据显示

　　我国未来需要70万半导体人才

　　而目前只有不到30万

　　03

　　芯片，除了技术之外

　　芯片的产业链是世界上最细分、最庞大的网络。有的公司只做其中某种惰性气体，有的公司只做光刻机上的镜头，有的公司只做某种芯片的设计，有的公司囤积和销售某一种芯片... 这数以十万计的公司，分布在每一个国家，并形成全球协作网络。有的做工具，有的用工具来生产，有的用生产出来的新芯片搭建电子产品，有的销售电子产品，有的在电子产品上做短视频APP。

　　最理想的状态，当然是世界上的这些公司，通力合作。但“天下大势，合久必分，分久必合”。无论分分合合，行业总在进步，职业机会总在增加，大学专业总在开设。

　　这里面需要的职业，除了技术，也有贸易、销售、企业管理、法律、财务、投资、政策制定等等。

　　PartB

　　介绍完产业链，再说说，你最关心的大学专业

　　中国高校总共有13个门类，92个专业类，专业则有上千个。门类和专业类的名字固定，但专业的名字就很多了。

　　01

　　最直接的专业类

　　电子信息类，没有之一。包含的专业有：电子信息工程、电子科学与技术、通信工程、微电子科学与工程等等，不同学校可能叫法不一样。这些是最为直接的专业类。

　　02

　　产业链上的相关专业类

　　基于以上介绍的芯片生产过程，涉及的专业就多了，同样需要大量人才。但注意：不代表着这些专业类，以及之后的研究和工作方向，就一定和芯片有关。并且，本科学习主要是每一个专业的基础知识，到了研究生，才会细分到具体的专业研究领域。

　　这样的专业类有：计算机类、自动化类、仪器类、材料类、电气类(电气是强电，电子是弱电)、化工类等。这些专业类里面又有不同专业和芯片产业链有不同关系，因为篇幅原因不再打开，小辰老师后续会邀请更多的嘉宾来介绍。

　　03

　　基础学科类

　　数学类、物理类和化学类，都是科技进步的更底层。在芯片的制造过程中，可以看到使用到的基础学科有多少。例如：5G通信技术，源于十多年前土耳其的阿勒坎教授的一篇数学论文;光刻技术里面的极紫外光是应用物理学领域;单晶硅晶片的制备、外延、氧化、化学气相沉积、光刻蚀等是化学反应过程。同样注意：不代表着这些基础学科类专业，以及之后的研究和工作方向，就一定和芯片有关。

　　04

　　相关的经济、管理、法学类专业

　　不一定是技术类和基础学科类，才与芯片产业相关。在贸易、销售、企业管理、法律、财务、投资、政策制定等等，都可以有关联。

　　PartC

　　了解产业链和大学专业，更重要的，判断是否适合自己

　　首先，介绍生涯决策通用的方法，分为四步：认识外部世界，认识自己，做决策，然后你的人生会不断回到第一步，加深认识持续迭代自己的认知和决策。

　　例如，判断电子信息工程是否适合自己。第一步认识外部世界的部分(芯片产业、行业)，本文做了总体的概述。

　　第二步认识自己的部分，就要了解自己的潜能、倾向、兴趣、性格等等。简单的办法，请看下图：

　　这个公式是“傅里叶变换”，在电子信息专业的专业课里会学习到。在信号处理中，傅里叶变换的典型用途是将任何信号分解成频率谱 —— 显示与频率对应的幅值大小。用数学完成了“时间域”向“频率域”的变换，并用电子器件来实现相关应用。是不是很酷?!

　　分析下自己。兴趣：是否对芯片和这些公式很有好奇心?学会这些并付诸应用，是否兴奋和自豪?潜能：未来的自己，(不是现在的自己)，是否能应对类似这样的数学?职业倾向：自己是否是“研究型”?性格：是否足够“内倾”，耐得住寂寞深度思考和跟自己对话?

　　建 议

　　以下仅仅是建议：

　　如果你是一个数理化高手，对自己的物理和数学，有非常强的自信。那么，去这个行业攻克一个个难题，做出一个个应用的时候，是非常有成就感的。

　　如果觉得碰数学和物理头疼，那么就不要强迫自己;

　　如果在电脑前和实验室里坐不住，必须与很多人沟通才快乐，那也不适合;

　　如果是艺术型和感性的，那也不一定适合。

　　另外，就算不适合深入技术，未来的你仍然可以是芯片公司(当然也可以是另外一个行业)的销售经理、法律顾问或者财务经理。只要是适合自己的，工作起来就有成就感，不管累不累。

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