说透芯片
邵巍
前 ARM 中国区服务器与生态系统市场总监 前阿里平头哥高级产品经理
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说透芯片
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02 | 从一部iPhone手机看芯片的分类

你好,我是邵巍。在上一讲中,我给你介绍了三个半导体行业的基本概念,让你知道晶体管和集成电路是支撑半导体行业发展的两个基础发明,摩尔定律是丈量行业进步的重要尺子。
这一讲,我想和你聊聊半导体,也就是芯片的分类,来看看芯片可不只是你脑袋里想象的小硅片,它的类型非常多。
在正式开始这一讲之前,我想要问你个问题,“你知道芯片和集成电路是什么关系吗?有人说,芯片和集成电路就是一回事,只是两个不同的名字罢了,你认同吗?”
这个问题很重要,我建议你先停下来花一分钟想想你的答案。
过去几年里,总是会有同事、朋友问我这个问题。不信你随便一搜,网上怎么说的都有。放心,今天,我给你的答案,绝对是最准确和客观的。
首先,我可以负责任地告诉你,芯片肯定不全是集成电路。芯片里面,大约只有 80% 属于集成电路,其余的都是光电器件、传感器和分立器件,行业内把这些器件称为 O-S-D(Optoelectronic, Sensor, Discrete)。
集成电路你已经学过了,它是由大量晶体管组成的。那光电器件、传感器、分立器件又是什么呢?一下子整出来这么多概念,是不是很晕。
哈哈,别急,下面会讲到。做这节课的时候,编辑就和我说了,老师,咱们可别孤零零地讲概念,用户没办法记住。我们讨论之后,决定拿你最熟悉的手机来举例子,以帮助你建立直观的认识。
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本文以iPhone手机为例,深入介绍了半导体芯片在手机中的应用和分类。通过对iPhone手机的拆解,详细介绍了其中使用的各种芯片产品,包括A11处理器、DRAM和NAND Flash存储芯片等。文章通俗易懂,结合实际例子,帮助读者初步了解半导体芯片的主要产品品类,以及iPhone手机所使用的各种芯片产品。此外,还介绍了数字集成电路、CPU等相关概念,并对模拟IC和数字IC的区别进行了解释。整体而言,本文为读者提供了对半导体行业的直观认识,使读者能够更好地理解手机中各种芯片的作用和分类。

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    ARM 和高通? 如果是制造商的话,一般都会有几家,不能完全掌握出货量,所以得往上游找。 只能是像ARM 这种 授权的方式,或者是专利授权? 只要是ARM架构的手机,ARM应该都知道出货量。 高通号称 专利流氓,苹果,华为也得给高通交专利费。网上查了一下,一般每一部智能手机都要给高通交3%-5%的专利费,所以他应该清楚全球手机的出货量。

    作者回复: 满分,优秀。

    2021-05-21
    2
    45
  • 谁家内存泄露了
    老师好,我是从事于智能汽车领域的研发人员,我有几个问题,请老师有空回复下: 1 我们行业中区分MCU和MPU的标准貌似是芯片之上是否运行操作系统?看您的描述,是有出入的,能否明确下呢? 2 目前智能驾驶的芯片选型会涉及到算力计算,能否请老师简单讲讲一个CPU的算力是如何计算的呢? 3 目前的算力有的是通过浮点计算作为单位的(FLOPS)有的是通过OPS作为单位的,如TOPS,GOPS等等,烦请老师在后续的课程中描述下? 以上三个问题在工作中经常会遇到,百思不得其解,请老师指点一二。

    作者回复: 1,MCU和MPU的分类,确实是是否运行rich OS来区分的。我那里是行业市场研究机构统计的分类,把MCU和MPU的数据合并了成为处理器的一个大类,也有分开统计的。 2,CPU,其实并不是以算力为标志的。CPU做逻辑判断比较多,一般会以IPC (instructions per cycle)做绝对指标,但是IPC其实只是一个理论值,真实应用根本达不到。 Spec2017/Spec2006,或者应用层的QPS等 benchmark数据才做CPU的性能参考比较数值。 算力,一般是GPU,NPU这种做计算的处理器用的指标。 3,抱歉,后面也没有讲。FLOPS/TOPS/GOPS,其实更IPC很类似,就是每秒理论上可以做多少对应精度的操作。 例如很多AI处理器,往往用int8,来算TOPs,这样数值高么。 我推荐 Nvidia的白皮书 ,有 GPU的频率,各种计算单元的个数, 例如 CUDA Cores / GPU=X,每个 CUDA Cores 可以做1次或者2次 Int8, X* 1/2 * GPU频率,就是int8的TOPs。 https://images.nvidia.com/aem-dam/en-zz/Solutions/design-visualization/technologies/turing-architecture/NVIDIA-Turing-Architecture-Whitepaper.pdf

    2021-05-22
    16
  • Geek_0cf33d
    邵按你好,我看了一下两个link的细节https://www.techinsights.com/blog/apple-iphone-8-plus-teardown 和 https://www.techinsights.com/blog/apple-iphone-x-teardown ,看起来在原始文章里ap的cost大约在50多美元,这和你文章里给出的27美元的cost有比较大出入,是我的理解有偏差么?

    作者回复: 首先感谢你的认真,其次所有的价格都是推测的,苹果从来没有确认过。 我是比较了几个BOM之后,取的IHS的数据,因为这个数值比较接近 wafer cost / 按die size 算出来的可以切割出来的die数目。

    2021-05-30
    5
  • Demon.Lee
    学习总结: - 芯片里面 82.2% 属于集成电路,其余的都是光电器件(Optoelectronic)、传感器(Sensor)和分立器件(Discrete)。 - 集成电路(IC)分为:数字 IC(70.4%)和模拟 IC(11.8%),数字 IC 强调运算速度,模拟 IC 强调高信噪比、低失真、低耗电和高稳定性;数字 IC 进一步拆分为逻辑 IC 和 存储器。 - CPU、GPU、MPU和手机应用处理器(AP)等处理器标准度非常高,划分到于逻辑 IC 中进行单独统计,其中 CPU 是重中之重;而把 ASIC(Application Specific IC,为解决特定问题而定制的集成电路) 这类应用相关度高的芯片算作逻辑芯片, SoC(系统级芯片,System-on-Chip) 是 ASIC 的一种。 - 存储芯片包括:DRAM (内存条,存储运行时数据)、NAND Flash(固态硬盘,持久化数据)和 NOR Flash(NOR Flash闪存是随机存储介质,用于数据量较小的场合;NAND Flash闪存是连续存储介质,适合存放大的数据)等。 - 计算机中的 0 和 1 是数字信号,而声音、光、气压、无线电信号(又称射频信号)这些现实中的信号,基本都是连续的,它们则属于模拟信号。 - 模拟 IC 就是为处理模拟信号而设计的,其数量超过数字 IC,但单价不高,所以总价值占比不高。另外,模拟 IC 的设计自动化程度没有数字 IC 高,对工程师的经验等各方面能力要求更高。 - 模拟 IC 三大产品:射频器件、电源管理装置和模数/数模转换器。其中的模数/数模转换器,实现模拟信号和数字信号相互转换。 - O-S-D器件:AMOLED 手机屏、图像传感器、激光发射器和接收器等(光电器件);陀螺仪、电子罗盘、颜色传感器、气压传感器等(传感器);单独封装的晶体管:开关晶体管、功率晶体管和二极管等(分立器件,目前找不到确切的数字)。 - 自己设计芯片,可以降低成本,以 iPhone X 为例,一颗 A11 处理器可以节约 50 美金左右。 - 重点:半导体产业分类图

    作者回复: 强

    2021-07-14
    3
  • sugar
    老师,这节课讲到的sensor方面,我一直想问 手机里到底有没有一个重力传感器 / 重力计 这样的东西存在呢?如果没有,难道我们手机横屏模式的切换 还有拍摄照片时横过来 倒过来拍等姿势的感应,都是靠陀螺仪+罗盘 间接计算出来的吗? 这个问题之前google过很多次 没找到很权威的说法… 特来请教一下

    作者回复: 真是不好意思,我不是sensor的方面的,而且周围的朋友也不是(汗颜一下)。 至少查iphone,是没有重力sensor的,应该是软件算的。 Android 也以是有软件重力sensor,不知道是不是有手机会有带物理的重力传感器。

    2021-05-22
    6
    3
  • fy
    一个是ARM,主要是现在手机基本都是ARM架构的,我特意去查了查ARM架构就像乐高给你一堆积木。一个芯片领域,全是手机,还有手机全是一个系列的,电池,屏幕,处理器,不懂耶

    作者回复: 理论上arm的IP确实像积木。实际上,即使搭积木,也是可以比赛看谁垒得高的:)。 是啊,手机是个复杂系统,做好了极不容易。

    2021-05-21
    2
  • vampire
    购买arm的架构授权后,还需要给royalty吗,不是一次性买断的吗

    作者回复: Royalty是一直要付的,也是大家一起分担风险一起分享成功的一种方式

    2021-10-28
    1
  • Go🐳森
    老师,请问baseband processor和ap有什么区别呢

    作者回复: baseband processor重点是处理5g/4g这种空口信号。 AP是拿CPU,GPU,一起处理应用程序的。

    2021-10-26
    1
  • Kevin
    老师,在iphoneX 物料成本分析表中,成本最大的就是屏幕了,但在半导体产业分类图里,屏幕所在的光电器件却不是占比最大的,就有点疑惑,麻烦老师给解答下,谢谢

    作者回复: 只有高档屏贵吧,但是用高档屏的手机比例不高……这是我能给出的解释了。

    2021-07-28
    2
    1
  • 蔡雪阳
    ARM和高通啦。 想问老师对于NPU和ASIC这样的垂直领域细分芯片怎么看,如果是为了给CPU减负,也需要友好的开发环境,如果没有足够的方案商和开发者环境,感觉新的芯片和平台出产品会很困难。

    作者回复: 正解。 同意,再好的硬件,也需要软件支持。DPU,或者ASIC在一家大厂内部就很好搞起来,想推广开,就难。

    2021-06-25
    1
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