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芯片設計

芯片的版圖設計就像建筑工程里的施工圖，按照圖紙廠商就可以開始生產。產業鏈上游的芯片設計是知識密集型行業，需要經驗豐富的[敏感詞]人才，這個領域的巨頭企業有美國的高通、英偉達、超微等。

與設計階段緊密相連的一個關鍵工藝是被稱之為“芯片之母”的EAD（電子設計自動化）軟件，這是芯片設計過程中必須使用到的軟件，并且EDA軟件的算法會直接決定芯片設計的優劣。

因此EDA軟件也是芯片產業中最容易被“卡脖子”的關鍵領域，目前美國企業楷登電子（Cadence）、新思科技（Synopsys）和明導國際公司（Mentor graphic）是EDA軟件三大龍頭企業，占據了全球78%和中國77%的市場份額。

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芯片制造

芯片的制造就是按照版圖設計，通過上千的工藝步驟，從無到有在硅片上做出芯片（此時還是裸片）。

制造環節是投入巨大，進入門檻極高的一環。在這方面占據全球超一半產能的企業是中國臺灣的臺積電，目前臺積電[敏感詞]工藝可將制程推進到5nm級別，而國內以中芯國際為代表的晶圓代工廠能實現量產的制程是14納米。

在制造環節，想要將設計的電路從版圖轉移到硅片上，依靠的工藝是光刻，這就少不了另一個關鍵設備——光刻機，其中[敏感詞]端的EUV（極紫外線光刻機）只有荷蘭的阿斯麥爾（ASML Holding N.V）能生產。

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封裝測試

封測是芯片制造的最后一步，也就是芯片完成封裝保護和性能測試，至此，一顆芯片制造完成。

國內封裝業起步早、發展快，目前在全球已經具備一定的競爭力。2020年全球前十大封測企業中，中國大陸企業長電科技、通富微電和華天科技分別位列3、6、7名。

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碳納米管或者石墨烯等新原理器件

這類器件[敏感詞]的優勢是電子在其中的傳輸速度比在硅材料當中要更快。這樣，就算不把器件制程做到5納米，器件也能達到同樣的信息處理效率和低功耗。運用新材料，也可以有效延緩上文中提到的摩爾定律極限逼近。

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可重構芯片

所謂“可重構”，就是芯片內部的電路結構可以根據適用軟件進行動態調整，使原本只能用于某個領域的專用芯片適應更多不同場景，最終降低生產成本。

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經典芯片和量子計算芯片的結合

先通過算法將大問題分解成小問題，再將小問題交由量子芯片解決，最后把兩個系統的答案拼裝起來，得到最終答案。

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類腦計算

目前芯片通用的運算模式是馮諾依曼體系，特點是數據的存儲和運算分開進行，不過整個過程的效率非常低，而大腦的運算模式叫做“存算一體”，都在神經元中進行，并且功耗遠低于現在的CPU芯片。通過仿照大腦的模式進行運算，類腦芯片很有希望實現高性能低功耗的智能運算。