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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开篇词 (1讲)
开篇词 | 为什么你一定要了解芯片行业
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芯片基础知识 (3讲)
01 | 核心概念:从晶体管到集成电路到摩尔定律
02 | 从一部iPhone手机看芯片的分类
03 | 芯片设计:一颗芯片到底是如何诞生的(上)
说透芯片
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03 | 芯片设计:一颗芯片到底是如何诞生的(上)

邵巍 2021-05-24
你好,我是邵巍。
上一讲我介绍了一下半导体产业都有什么样的产品,并且通过拆解一部 iPhone,给你展示了一部手机都需要用到多少芯片。
那么这一讲我们来聊聊,一颗芯片,是如何诞生的呢?其实一颗芯片项目就是一个标准的产品项目,项目的起点是市场需求分析,接着是设计和制造,如果产品成功完成了商业落地,那么就可以开启下一代产品的迭代升级新周期了。
为了方便大家记忆理解,我做了一张完整的流程图。重点有市场需求分析、芯片设计、晶圆制造、封装测试这四个流程,最后,封装测试好的芯片成品会交给设备厂商,完成电子设备硬件的制造组装和软件安装。
你一定要记住这张图,基本上它对所有的电子设备,从指纹密码锁,到手机、PC、服务器,甚至超级计算机,都是适用的。
因为这个流程比较长,我把它拆成了两部分,这一讲重点放在芯片的设计,下一讲我们再来看芯片的制造。
如果只看芯片设计,它主要包含需求分析、架构设计、逻辑设计、物理实现和验证等几个部分。
如果说芯片项目和其他产品项目有什么不同,那就是芯片项目是人类历史上最细微也是最宏大的工程,研发投入大,项目收益高,试错成本极高
以 iPhone 的 A11 应用处理器为例,这颗处理器包含 43 亿的晶体管,工程师们要在有限的项目时间内,实现手机应用处理器所需要完成的功能任务,还需要在 88mm² 指甲盖大小的面积下放置下 43 亿晶体管和它们自己的连线,再要经过缜密的验证工程,以保证它在 2 亿台手机上都能正常工作 2-3 年。
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精选留言(9)

  • BBQ
    同意:需求做得好不好,决定了这个芯片的价值,如果需求分析做错了,那即使后面工程师能力再强,工艺再先进,也卖不出去。

    我是做软件的, 软件的需求分析也很重要,但是软件有个特点,就是随着需求的变化而不断演进,所以一般开始都开发个MVP试错,不行就再改。

    但是硬件由于其特殊性,造出来之后再演进几乎不可能,所以需求调研尤其重要。

    作者回复: 感谢认同。硬件,特别是芯片,设计周期和代价,在那里,因此需求分析错了,就同时浪费了时间,金钱,错过了市场。

    2021-05-24
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  • 送过快递的码农
    其实这么看起来,华为挺牛逼的,麒麟芯片虽然跑分上落后同时期的A系列芯片,但是其设计实力还是毋庸置疑的,而且就冲着体量,再一条路走到死的芯片设计上,能够紧跟世界先进水平还是厉害的。可惜。。。哎。。。

    作者回复: 华为/海思真是行业之光。

    2021-05-24
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  • 詹姆斯Li
    同意,需求这个阶段闭门造车,一旦做出来的芯片不是下游或者市场需要的,失败的成本太高了,一不小心就被竞争对手超车了。
    有个问题想请教,芯片的研发到量产的过程需要多久,另外一款芯片在市场上的生命周期有多久呢,考虑到手机厂商可能还要做硬件预留,感觉一款手机芯片的需求分析要前瞻好几年吧,这么长周期的预判要怎么做到需求分析的准确判断呢?

    作者回复: 设计时间,看复杂程度和团队经验,最快我听说过2个月TO,也有做了2年放弃设计的。芯片生命周期,也是有长有短,车,MCU,有十多年的。手机应用处理器,周期就短一点,长期预判,有一定的市场研发方向可徇,有行业标准可预计,还有一部分是靠产品部门的研究分析,有“赌”的成分。

    2021-05-24
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  • 彭海民⬆️
    同意,需求分析的过程,也是项目目标的确立过程,目标错了,整个项目实施就只能算是一次演习。
    哈哈,芯片设计中的每一步都值得我们敬畏,我等凡人不该对每一步的价值胡乱排序。

    作者回复: 这个回答也很在理,加🍗。

    2021-05-24
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  • Eric Cartman
    同意,芯片研发周期长,需求分析没做好,等芯片做出来,发现制程和功能都落后了,都没有办法修补和挽回的。

    作者回复: 多谢支持 :)

    2021-05-25
  • Panda
    需求分析就是找到方向 俗话说:磨刀不误砍柴工

    作者回复: :)

    2021-05-24
  • 柯科
    同意,方向对了,后面的努力才有意义

    作者回复: 感谢认同。

    2021-05-24
  • 小杰
    完全同意,需求分析是最重要的,因为它指引了大方向。

    按老师文中所讲,芯片属于研发投入大,项目收益高,试错成本极高的行业。在芯片的很多应用领域,存在着赢家通吃的局面,行业前二有着光明的前景,做到行业第三跟前面也有着不小的差距。

    需求分析在芯片设计之初会对所要面向的应用领域做出详细的调研分析,确定芯片在市场上的竞争策略,算投资回报。如果这里面发生了严重偏差,实际产出的芯片就难以赢得市场。

    作者回复: 可以加10分钟的回复 :)

    2021-05-24
  • springXu
    在这个问题上,我认为是具体问题具体分析的。也就是说在某些项目中需求分析相对于其他环节是最重要的,在某些项目中需求分析却不一定比其他环节最重要的。
    例子如下,MTK在功能机上一站式服务的手机解决方案来说,MTK的芯片设计的需求分析是到位的。 因为原来这种解决方案像IT和飞利浦的手机芯片,必然会有像龙旗这样的方案公司出现。MTK手机方案是解决一整套,它的需求分析就是做的好。
    但像Intel Larrabee项目,需求是显卡一切都用可编程性来解决。最后发现显卡不能完全用软件来实现。这个不是需求分析没做好吧。
    还是intel对于它自身有自己的晶圆厂,它的生产工艺达不到它的设计水平了,再强的需求分析,生产工艺达不到必然也没下文了。题外话,苹果看中intel,选用intel就是它的生产工艺比别家强一代半的时间。

    作者回复: 其实Intel的设计能力也很不错的。

    2021-05-24
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