自2020年底以来，全球芯片短缺问题日益严重，此前，只有汽车行业芯片短缺，但目前芯片短缺问题已经蔓延到全球智能手机和游戏机行业。
全球芯片稀缺
早前，美国对中国企业采取芯片禁令和制裁措施后，全球芯片供应链已被彻底打乱，各国面临芯片供应不足的问题。本以为这状况要一直持续下去，但美国却好像想通了。
最近，美国正在考虑要放松对于中国有关企业的芯片管制，即使目前已经买到了DUV光刻机，
在汽车芯片供应方面，中汽协副秘书长陈士华表示，芯片短缺是全球性的问题，第一季度对我们国家的影响最严重，预估对一季度产量的影响约在5%-10%，但不同车企受影响的情况不同。不过目前芯片短缺的情况是短期的，二季度就会有所缓解。
芯片制造是一种精密制造，对于一般集成度不高的芯片，制造难度并不是很大，数字电路中讲的各种逻辑芯片它们属于低端芯片，制造起来相对容易一些，由于电子技术发展很快，对芯片的性能要求也越来越高，高性能的芯片就预示着集成度也会提高，集成度越高的芯片它制作的难度就越大，
为什么芯片制造如此之难呢？
芯片诞生需要“浴火重生，凤凰涅槃”的经历过程
我们经常听一句话叫“巧妇难为无米之炊”，制作芯片的原材料就是我们众所周知的半导体材料，又叫作硅，我们知道在大自然中硅元素含量非常丰富，但是它们都是以化合态的状况下存在的，由于芯片的制作必须用非常纯的硅晶体在可以，因此人们就打起了沙子的注意，由于沙子非常容易取得，并且它的主要成分主要是硅，因此沙子就是作为制作芯片的初始原材料了。
要想把沙子变成制作成纯度较高的单晶硅体是一件极其困难的事情，首先要把沙子经过一番“浴火重生，凤凰涅槃”才能制造出来高纯度的硅单晶体，它的纯度要比24k纯金还要纯，它的纯度要达到十一个九的纯度，那就是纯度达到99.999999999%，这是制作芯片第一关的难点，不过，这才刚刚开始，难的还在后面呢。
一般要制作如此纯度的单硅晶体需要特殊的工艺，自1951年半导体晶体管进入实用阶段以来，在制作高纯度硅时所采用的是牵引法，但随着半导体制作技术的不断进步，现在每家芯片生产厂商在制作高纯度硅晶体时的工艺方法可能是不一样的，对于核心的工艺技术都是保密不外传，总之，不管用什么方法都需要经过净化熔炼得到单硅晶体，经过冷却变成硅锭。
高纯度的硅锭形成之后，下一步就是开始制作硅晶片，然后对它加工处理。首先我们要把单晶硅锭切割成薄片，这样就形成了晶片，也叫晶圆。
这一步的难点在于我们要把它切割的非常平，我们可以用完美无瑕来形容它，几乎达到理想化的平面这样的程度，如何控制晶圆的平度是芯片制作中的又一个难点。
光刻胶涂好后还要在硅晶圆片上面放上一层掩膜，我们所要雕刻的电路图案就是要画在这个掩膜上的，接下来就是进行光刻或蚀刻阶段了，这一阶段是要把光刻胶层透过掩模使它曝光在紫外线之下，也就是通过掩膜去照射下面的晶圆，我们知道由于光刻胶遇到光（一般用紫外线）会产生化学反应，其性质会发生变化，在曝光的地方发生了化学反应了，这部分就会留了下来，对没有照射的地方进行蚀刻，最终这个电路图就转移到了硅晶圆片上面了，从这里看，这个过程有点像我们以前用胶片去照相的意味，芯片上的电路就是通过这样的方法，一层一层地光刻在硅晶片上得到的。
在这个阶段主要的难度是产生光刻的设备，我们叫它光刻机。目前来说能生产5纳米到7纳米的光刻机基本上被荷兰的一家生产厂家（大家都知道）所垄断，光刻机是目前世界上最精密的机器设备，它是生产高端芯片的核心设备，我国在这方面也只能生产14纳米到28纳米的光刻机，能够生产3纳米的光刻机短时期内还无法突破。
我们国家在制作芯片的这个阶段可圈可点的技术是蚀刻机生产技术，有关半导体芯片生产企业在蚀刻机制造技术方面有较雄厚的技术基础，它所生产的蚀刻机在世界上是处于领先地位的。
在芯片光刻和蚀刻制作这一阶段来说，难度是光刻机的制作，因为只有能生产出高质量的光刻机，比如有了3纳米和5纳米的光刻机，才能在有限的芯片内集成更多的类似三极管的半导体器件，我们知道芯片内集成的晶体管越多，这个芯片的性能就越优越。比如在处理速度、计算速度与存储容量等方面就越突出。高端光刻机的制作也是制约我国生产高端芯片的瓶颈之一。
光刻这道工序完成之后，下一步就是蚀刻的步骤了，所谓蚀刻就是使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，而剩下的光刻胶则保护着不应该蚀刻的部分。当蚀刻完成后，那么光刻胶的任务就已经完成了，就可以把光刻胶去掉了。
下一步应该是第六个大步骤了，我们把这道工艺叫参杂，就是把纯净的硅晶圆变成N型半导体或者P型半导体，有的也叫离子注入法。在离子注入之前我们要再次浇上光刻胶，然后光刻，并洗掉曝光的部分，剩下的光刻胶还要用来保护不会被离子注入的那部分材料。
掺杂的过程一般是在真空中进行，我们用经过加速的、需要掺杂的原子的离子照射需要注入的材料，这样就在被注入的区域形成了特殊的注入层，这个注入层的完成就实现了把不变的物质变成了可变的物质了，通过参杂就改变了这些区域中硅的导电性。这是形成半导体晶体管的必须条件。完成好了掺杂任务后需要再次清除光刻胶，这样就形成了N型半导体或P型半导体了。
以上这六个步骤要很好地组合起来，对于现代的芯片的制作，要完成一批芯片需要300到500个工序步骤，所以要经过许多次这样的重复步骤才可以完成上亿个集成的晶体三极管。晶体管完成后还要把晶体管互连起来，这就需要电镀的操作步骤了。
我们以六个晶体管的组合为例，它大约500纳米。在这里我说一下，集成芯片中的纳米是指晶体管栅极的长度，为了说明问题，我这里所举的例子集成度并不高，这六个晶体管它们之间要形成复合互连的金属层，具体如何连接主要是看芯片所需要的不同功能了。我们用眼睛观察的话，芯片表面看起来是非常的平滑，但是它实际上有可能包含几十层复杂的电路，我们在显微镜下观察的话，可以看到芯片内部有着极其复杂的电路网络，就好像多层高速公路网一样。
抛光处理完成后就要对晶圆芯片进行切割了，一般晶圆级别的尺寸直径为300毫米。将这些晶圆切割成块，每一块就是一个芯片的的内核(Die)。一般芯片的内核大约是大约10毫米约合0.5英寸。
我们从晶圆上切割下来的单个内核，测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃，留下完好的准备进入下一步。
接合好之后就是封装了，封装的目的一是保护芯片不受外部的损害，二是对芯片的功能起辅助作用同时的话也便于携带合运输。封装是将衬底(基片)、内核、散热片堆叠在一起形成各种封装形式的外观，比如中央处理器的芯片封装好之后就形成了我们看到的处理器的样子。
芯片制造难度的原因
通过以上的述说，我这里只是简单地给朋友们分享一些关键的步骤。我们能从这些关键的步骤中看出芯片制造的复杂性。我们从中可以得出芯片从沙子到成品每一步都有它的制作难点，并非每一个国家都能制造出高端的芯片来，正像有人将的那样“中国制造在西方国家的商场里；德日制造在中国的工厂里；美国制造在中国的实验室里”，的确如此我们实验室中的电脑处理器大部分都是美国制造的，还有一些DSP芯片、图像处理芯片等等都是美国制造的。我们对美国的芯片达到如此依赖的程度也从一个侧面说明了芯片制造的难度。
我们从芯片的制造过程可以看到，芯片的制造就是一个精密制造的过程，比如它的分辨率要达到纳米级，比如从28纳米到14纳米的芯片，它们虽然在性能上差别不大，但是要想跨越每一步都要付出很大的心血才可以，从世界范围来说现在高端芯片正向3纳米挺进。
另外芯片的研制周期也非常的长，比如我们中国所研制的“龙芯”处理器，从立项到研制出样品需要200科研人员花费2年才能搞出来，至于真正达到量产并商业化使用，它需要10年的时间，从所用时间之长来看它也是芯片制造难度的体现吧。
通过以上对芯片制造过程出现的难点以及在研发和所需精密设备等各方面来看，制造高端芯片堪比难于上青天。
在未来，我们期待我们的国产芯片产业能够飞黄腾达，为更多企业解决燃眉之急，在通往科技强国的路上，能够为各个高校贡献自己的微薄之力，星星之火可成燎原之势，多学点芯片方面的知识，才能够为未来的科技发展和民族复兴提供坚实保障，加油，目前为中国科技努力做贡献的科技人。
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