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芯片的生产分为设计和制造两个环节。设计环节负责企划芯片产品，最终形成具体设计版图。而制造环节就是根据版图，使用光刻机等制造设备对硅片进行刻蚀，从而在硅片上形成电路，这种电路还不是芯片，只能称为Die。一片晶圆上可以刻蚀出成千上万个Die，因此光刻之后还需要被分割。芯片的制造过程称为流片。广义的制造还包括封装测试环节。将一个或多个功能不同的Die放在一个外壳中，称为封装；将Die的金属引线延伸到封装之外，以便将芯片焊接到电路板上，称为打线。带有封装的Die才能称为芯片。封装后的芯片不能直接出售，为保证其质量，还需要经过功能和性能测试，称为量产测试。在检测芯片功能正常后，才能包装发货。
芯片的研发过程需要大量的资金投入，无论是设计环节还是制造环节，都需要花费大量资金。从关键性和技术垄断性来看，制造环节无疑是更为重要的，其对基础科学和加工精度的要求很高，研发投入和资金消耗也更大，目前我国无法研发的关键技术中最被重视的也是这一领域。
鉴于芯片生产的这一特征，芯片公司一般分为两类，一类是自身拥有制造能力的企业，即将设计与制造合为一体（Integrated Design and Manufacture，IDM）的企业，另一类是只有设计能力而没有制造能力的纯设计企业（Fabless）。
由于制造环节有着较高的门槛，多数企业属于Fabless，它们需要依托专门的制造工厂才能生产出完整的芯片。专门的制造工厂即没有设计环节，专业从事制造环节工作的工厂（Foundry）。由于其需要通过代替芯片设计公司制造芯片来获利，因此也被称为代工厂。
著名的IDM公司有英特尔、三星、德州仪器等，而很多著名的芯片厂商，如英伟达、高通、联发科、华为海思、苹果等，均为Fabless。一些著名的Foundry有台积电、中芯国际、海力士、格罗方德等。
目前，由于美国的技术封锁，一些国内的Fabless（如华为海思）有望转型为IDM企业，以应对这一局面。从数量和公司规模上看，IDM企业和Foundry都是资金实力雄厚的大型企业，其数量较少。Fabless由于门槛相对较低，因而既有大型公司，又有为数众多的中小型公司，它们在无数的芯片细分领域开展研发活动，依靠创意和技术积累争夺市场，彼此竞争，共同促进芯片设计水平的不断提升。这些大大小小的Fabless是芯片研发领域中最为活跃的一股力量。
芯片设计的基本流程如图1-1所示。
设计芯片时首先需要有芯片企划，通过企划可以回答为什么要研发这款芯片、打算让这款芯片具备什么样的特点、目前市场上的竞争对手有哪些、市场是否容易开拓等问题。
正式启动研发过程后，需要架构师确定芯片架构和知识产权核（Intellectual Property Core，IP Core）（以下简称IP）的选型，规划软硬件的分工，采购必要的IP。对于原理性较强的芯片，首先要开启预研，即研究哪些方案或算法对于最终的实现效果更好。待各工种的任务都明确之后，开始启动实际研发流程。
研发的主力是数字芯片开发工程师和数字芯片验证工程师。开发工程师会被分配设计电路模块或者修改IP的任务。验证工程师的任务是验证数字电路中的所有模块，包括自主研发的和外购的，还要验证这些模块在实际工作中的相互关系是否正确。数字电路还有与之相配合的模拟电路，这种数模协同工作的场景也是验证工程师的工作内容之一。
当开发工程师完成了全部的电路设计，并且验证工程师也基本完成了对这些电路的验证工作后，设计就会进入综合（Synthesis）和后端布局布线（Place and Route，PR）阶段。
综合的任务是将抽象的以Verilog或VHDL为载体的描述性电路表达翻译为实际的门电路，门电路也称标准元器件（Standard Cell），但是这种翻译往往缺少元器件的位置信息，即某个元器件在版图上处于哪个位置，而且Verilog或VHDL缺少连接各元器件的金属线走向、层次、宽度等信息。这些信息将在布局布线阶段最终补充完成。布局就是补充元器件的位置信息，布线就是补充元器件连线的信息。
图1-1 芯片设计的基本流程
布局布线后的版图需要经过一系列步骤才可作为设计阶段的成品提交到制造环节，这些步骤有：后仿验证、静态时序分析（Static Timing Analysis，STA）、电路设计规则检查（Design Rule Check，DRC）、版图与原理图（Layout Versus Schematics，LVS）一致性检查。
上述流程是数字电路设计的一般流程，对于占据市场主流的SoC芯片设计来说，软件工程师也是与芯片开发工程师和芯片验证工程师同等重要的角色。在进行整体仿真时，需要软件工程师提供驱动软件，使CPU运行实际业务。在芯片的测试和应用中，软件无处不在，甚至芯片中有设计缺陷时也需要软件工程师想办法在不重新流片的情况下尽量补救，因而软件工程师的工作量很大。芯片开发工程师和芯片验证工程师的工作主要集中于流片前，而软件工程师的工作贯穿芯片研发及应用的整个生命周期，因而很多公司的软件人员需求量远超芯片硬件人员需求量。软件在芯片完整生命周期中的职能如图1-2所示。
图1-2 软件在芯片完整生命周期中的职能
许多芯片在上述流程之外，加入了可测性设计（Design For Test，DFT），它可以帮助人们更快、更全面地检查出芯片在制造环节引入的错误，通过快速挑选出残次芯片保证出货质量。DFT的插入需要在两个工序上做设计：一个是在设计电路时加入DFT相关的特殊设计，另一个是在综合阶段进行DFT相关的综合。
模拟电路的设计流程比数字电路的设计流程要短一些。首先是由模拟开发工程师设计电路原理图（Schematics），然后进行原理图仿真，即前仿，接下来由版图工程师按照原理图绘制版图，再提交给模拟开发工程师进行版图仿真，即后仿。
数字的开发工程师和验证工程师，对应模拟的开发工程师，模拟一般没有专职的验证工程师。数字的后端工程师对应模拟的版图工程师。两者对比见表1-1。
由于模拟的设计方式是手工设计，而数字使用的是自动布局布线，因此限制了模拟电路的设计规模。多数芯片中，数字电路中元器件的数量远远多于模拟电路中元器件的数量，但数字电路总面积并不一定会大于模拟电路总面积，因为某些模拟元器件面积很大，比如大功率MOS管、巴伦等。
表1-1 数字与模拟的岗位和流程对比
数字和模拟是相依共生的，模拟的重要领域有电源、数/模转换、时钟发生、功率控制等，这些是数字电路无法替代的，而计算和数据处理领域，数字电路具有绝对的优势。