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  • CPU芯片基础知识 CPU芯片工作原理 CPU芯片参数介绍

    万次阅读 多人点赞 2016-11-16 09:52:05
    摘要:cpu芯片相信大家一定不陌生,是整个计算机系统的运算、控制中心,也就是计算机的“大脑”。今天,就跟着买购网小编一起去了解一下这个大脑...CPU是“Central Processing Unit”的英语缩写,中文意思是“中央处
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    摘要:cpu芯片相信大家一定不陌生,是整个计算机系统的运算、控制中心,也就是计算机的“大脑”。今天,就跟着买购网小编一起去了解一下这个大脑是如何运作的吧。

    CPU芯片基础知识 CPU芯片工作原理 CPU芯片参数介绍

    CPU是“Central Processing Unit”的英语缩写,中文意思是“中央处理器”,有时我们也简称它为“处理器”或是“微处理器”。它是整个计算机系统的运算、控制中心,也就是计算机的“大脑”。首先就让买购网小编来带大家看看什么是CPU。

    一、打望CPU

    CPU外形看上去非常简单:它是一个矩形片状物体,中间凸起的一片指甲大小的、薄薄的硅晶片部分是CPU核心,英文称之为“die”。在这块小小的硅片上,密布着数以千万计的晶体管,它们相互配合协调,完成着各种复杂的运算和操作(图1)。CPU主要分为Intel和AMD两类,图1是AMD生产的CPU,我们将在下期细细讲述它们之间的区别。

    图1 CPU正面俯视图

    CPU的核心工作强度很大,发热量也大。而且CPU的核心非常脆弱,为了核心的安全,同时为了帮助核心散热,于是现在的CPU一般在其核心上加装一个金属盖,此金属盖不仅可以避免核心受到意外伤害,同时也增加了核心的散热面积(图2)。

    图2 加装了金属盖的CPU

    金属封装壳周围是CPU基板,它将CPU内部的信号引到CPU引脚上。基板的背面有许 多密密麻麻的镀金的引脚,它是CPU与外部电路连接的通道,同时也起着固定CPU的作用(图3)。

    图3 CPU背面的金属针角

    由于CPU的核心发热量比较大,为了保护核心的安全,如今的CPU都得加装一个CPU散热器。散热器通常由一个大大的合金散热片和一个散热风扇组成,用来将CPU核心产生的热量快速散发掉(图4)。

    图4 P4 CPU散热器

    CPU的工作原理:CPU的内部结构可分为控制、逻辑、存储三大部分。如果将CPU比作一台机器的话,其工作原理大致是这样的:首先是CPU将“原料”(程序发出的指令)经过“物质分配单位”(控制单元)进行初步调节,然后送到“加工车床”(逻辑运算单元)进行加工,最后将加工出来的“产品”(处理后的数据)存储到“仓库”(存储器)中,以后“销售部门”(应用程序)就可到“仓库”中按需提货了。

    二、透透彻彻看参数

    见识了CPU的庐山真面目之后,我们也该跟它好好交流一番才行了,因为要真正透彻地了解CPU,就必须知道CPU的一些基础参数的含义。

    1.体现CPU工作能力的主频、外频、倍频

    (1)CPU的整体工作速度——主频

    主频就是CPU的时钟频率,也就是CPU运算时的工作频率。我们平常经常挂在嘴边的“奔腾4 XXX MHz”讲的就是CPU的主频。

    (2)生产线与生产线的条数——外频与倍频

    与主频相关的还有“外频”与“倍频”这两个概念,“外频”是系统总线的工作频率,而“倍频”则是外频与主频相差的倍数,主频=外频×倍频。我们可以把外频看做CPU这台“机器”内部的一条生产线,而倍频则是生产线的条数,一台机器生产速度的快慢(主频)自然就是生产线的速度(外频)乘以生产线的条数(倍频)了。

    2.CPU的进出口速度——前端总线频率

    前端总线是CPU与主板北桥芯片之间连接的通道,而“前端总线频率”(FSB)就是该通道“运输数据的速度”。如果将CPU看做一台安装在房间中的大型机器的话,“前端总线”就是这个房间的“大门”。机器的生产能力再强,如果“大门”很窄或者物体流通速度比较慢的 话,CPU就不得不处于一种“吃不饱”的状态(图5)。

    图5 “前端总线”图释

    早期CPU的前端总线频率是与CPU的外频同步的。随着CPU工作能力的加强(主频越来越高),原来的那种低频率前端总线已经满足不了CPU的需要,于是人们开始在“前端总线频率”上做起了文章——在不提高系统总线基准频率的前体下,将前端总线单个时钟周期能够传输的数据个数以“倍数”增加。以当前的Pentium 4系列CPU为例,Intel为它设计了一个名为“Quad-pumped”的前端总线,其实质就是该前端总线在一个时钟周期内,可以传输4倍的数据。早期的Pentium 4的外频都是100MHz,而由于采用了“Quad-pumped”技术,这类CPU的前端总线频率便成了“100MHz×4=400MHz”。如今,Pentium 4的前端总线已经达到了800MHz,但其实际的外频是200MHz。

    在认识了这几个参数之后,你应该明白“外频≠前端总线频率(FSB)”了吧。 3.CPU对电源的要求——工作电压 工作电压是指CPU核心正常工作所需的电压。早期CPU的工作电压一般为5V,目前Pentium 4 CPU的核心工作电压仅为1.5V左右。提高CPU的工作电压可以提高CPU工作频率,但是过高的工作电压会带来CPU发热、甚至CPU烧坏的问题。而降低CPU电压不会对CPU造成物理损坏,但是会影响CPU工作的稳定性。因为降低工作电压会使CPU信号变弱,造成运算混乱。为了降低CPU电压、减小CPU发热,适应更高的工作频率,CPU工作电压有逐步下降的趋势。

    4.CPU的内部高速周转仓库——缓存

    随着CPU主频的不断提高,它的处理速度也越来越快,其它设备根本赶不上CPU的速度,没办法及时将需要处理的数据交给CPU。于是,高速缓存便出现在CPU上,当CPU在处理数据时,高速缓存就用来存储一些常用或即将用到的数据或指令,当CPU需要这些数据或指令的时候直接从高速缓存中读取,而不用再到内存甚至硬盘中去读取,如此一来可以大幅度提升CPU的处理速度。

    缓存又分为几个级别:

    L1 Cache(一级缓存):

    它采用与CPU相同的半导体工艺,制作在CPU内部,容量不是很大,与CPU同频运行,无需通过外部总线来交换数据,所以大大节省了存取时间。

    L2 Cache(二级缓存):CPU在读取数据时,寻找顺序依次是L1→L2→内存→外存储器。L2 Cache的容量十分灵活,容量越大,CPU档次越高。

    L3 Cache(三级缓存):还可以在主板上或者CPU上再外置的大容量缓存,被称为三级缓存。

    5.CPU的制造工艺、封装方式

    制造工艺,也称为“制程宽度”。是在制作CPU核心时,核心上最基本的功能单元CMOS电路的宽度。在CPU的制造工艺中,一般都是用微米来衡量加工精度。从上世纪70年代早期的10微米线宽一直到目前采用的0.13微米线宽,CPU的制造工艺都在不断地进步。制作工艺的提高,意味着CPU的体积将更小,集成度更高,耗电更少。

    图6 CPU封装技术的变迁

    封装是指安装CPU集成电路芯片用的外壳。封装不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强散热功能的作用,而且还是沟通芯片内部与外部电路的桥梁。芯片的封装技术已经历了好几代的变迁,从DIP、PQFP、PGA、BGA到FC-PGA,技术指标一代比一代先进(图6、7)。目前封装技术适用的芯片频率越来越高,散热性能越来越好,引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性也越来越高。

    图7 FC-PGA(反转针栅阵列)封装形式)

    6.CPU的思想灵魂——指令集

    CPU的性能可以用工作频率来表现,而CPU的强大功能则依赖于指令系统。新一代CPU产品中,或多或少都需要增加新指令,以增强CPU系统功能。指令系统决定了一个CPU能够运行什么样的程序,因此,一般来说,指令越多,CPU功能越强大。目前主流的CPU指令集有Intel的MMX、SSE、SSE2及AMD的3D Now扩展指令集。

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  • inter芯片CPU大全

    2011-12-20 16:00:05
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    芯片和CPU有什么不同?


         芯片是“集成电路”的俗称。集成电路有模拟集成电路和数字集成电路,如果一片集成电路(芯片)中既有模拟电路又有数字电路,则称其为数模混合集成电路。

      CPU是中央处理器,包含运算器和控制器,是数字电路。如果将运算器和控制器集成在一片集成电路上,就称之为微处理器。目前人们将中央处理器与微处理器已经混为一谈了。

      因此,CPU是一种数字芯片,只是众多芯片中的一类。

      CPU的制造是一项极为复杂的过程,当今世上只有少数几家厂商具备研发和生产CPU的能力。CPU的发展史也可以看作是制作工艺的发展史。

      CPU(Centralprocessingunit)是现代计算机的核心部件,又称为“微处理器(Microprocessor)”。对于PC而言,CPU的规格与频率常常被用来作为衡量一台电脑性能强弱重要指标。Intelx86架构已经经历了二十多个年头,而x86架构的CPU对我们大多数人的工作、生活影响颇为深远。

      芯片和CPU有什么不同?解析CPU制造全过程

      制造CPU的基本原料

      如果问及CPU的原料是什么,大家都会轻而易举的给出答案—是硅。这是不假,但硅又来自哪里呢?其实就是那些最不起眼的沙子。难以想象吧,价格昂贵,结构复杂,功能强大,充满着神秘感的CPU竟然来自那根本一文不值的沙子。当然这中间必然要经历一个复杂的制造过程才行。不过不是随便抓一把沙子就可以做原料的,一定要精挑细选,从中提取出最最纯净的硅原料才行。试想一下,如果用那最最廉价而又储量充足的原料做成CPU,那么成品的质量会怎样,你还能用上像现在这样高性能的处理器吗?

      芯片和CPU有什么不同?解析CPU制造全过程

      英特尔技术人员在半导体生产工厂内使用自动化测量工具,依据严格的质量标准对晶圆的制造进度进行监测。

      除去硅之外,制造CPU还需要一种重要的材料就是金属。目前为止,铝已经成为制作处理器内部配件的主要金属材料,而铜则逐渐被淘汰,这是有一些原因的,在目前的CPU工作电压下,铝的电迁移特性要明显好于铜。所谓电迁移问题,就是指当大量电子流过一段导体时,导体物质原子受电子撞击而离开原有位置,留下空位,空位过多则会导致导体连线断开,而离开原位的原子停留在其它位置,会造成其它地方的短路从而影响芯片的逻辑功能,进而导致芯片无法使用。这就是许多Northwood PenTIum 4换上SNDS(北木暴毕综合症)的原因,当发烧友们第一次给Northwood PenTIum 4超频就急于求成,大幅提高芯片电压时,严重的电迁移问题导致了CPU的瘫痪。这就是intel首次尝试铜互连技术的经历,它显然需要一些改进。不过另一方面讲,应用铜互连技术可以减小芯片面积,同时由于铜导体的电阻更低,其上电流通过的速度也更快。

      除了这两样主要的材料之外,在芯片的设计过程中还需要一些种类的化学原料,它们起着不同的作用,这里不再赘述。

     

      CPU 是怎么被制造出来的

      ( 1 ) 硅提纯

      生产 CPU 等芯片的材料是半导体,现阶段主要的材料是硅 Si ,这是一种非金属元素,从化学的角度来看,由于它处于元素周期表中金属元素区与非金属元素区的交界处,所以具有半导体的性质,适合于制造各种微小的晶体管,是目前最适宜于制造现代大规模集成电路的材料之一。

     芯片和CPU有什么不同?解析CPU制造全过程

      在硅提纯的过程中,原材料硅将被熔化,并放进一个巨大的石英熔炉。这时向熔炉里放入一颗晶种,以便硅晶体围着这颗晶种生长,直到形成一个几近完美的单晶硅。以往的硅锭的直径大都是 200 毫米,而 CPU 厂商正在增加 300 毫米晶圆的生产。

      ( 2 )切割晶圆

      硅锭造出来了,并被整型成一个完美的圆柱体,接下来将被切割成片状,称为晶圆。晶圆才被真正用于 CPU 的制造。所谓的“切割晶圆”也就是用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片,并将其划分成多个细小的区域,每个区域都将成为一个 CPU 的内核 (Die) 。一般来说,晶圆切得越薄,相同量的硅材料能够制造的 CPU 成品就越多。

     芯片和CPU有什么不同?解析CPU制造全过程

      ( 3 )影印( Photolithography )

      在经过热处理得到的硅氧化物层上面涂敷一种光阻 (Photoresist) 物质,紫外线通过印制着 CPU 复杂电路结构图样的模板照射硅基片,被紫外线照射的地方光阻物质溶解。而为了避免让不需要被曝光的区域也受到光的干扰,必须制作遮罩来遮蔽这些区域。这是个相当复杂的过程,每一个遮罩的复杂程度得用 10GB 数据来描述。

      ( 4 )蚀刻 (Etching

      这是 CPU 生产过程中重要操作,也是 CPU 工业中的重头技术。蚀刻技术把对光的应用推向了极限。蚀刻使用的是波长很短的紫外光并配合很大的镜头。短波长的光将透过这些石英遮罩的孔照在光敏抗蚀膜上,使之曝光。接下来停止光照并移除遮罩,使用特定的化学溶液清洗掉被曝光的光敏抗蚀膜,以及在下面紧贴着抗蚀膜的一层硅。

      然后,曝光的硅将被原子轰击,使得暴露的硅基片局部掺杂,从而改变这些区域的导电状态,以制造出 N 井或 P 井,结合上面制造的基片, CPU 的门电路就完成了。

      ( 5 )重复、分层

      为加工新的一层电路,再次生长硅氧化物,然后沉积一层多晶硅,涂敷光阻物质,重复影印、蚀刻过程,得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构。重复多遍,形成一个 3D 的结构,这才是最终的 CPU 的核心。每几层中间都要填上金属作为导体。 Intel 的 PenTIum 4 处理器有 7 层,而 AMD 的 Athlon 64 则达到了 9 层。层数决定于设计时 CPU 的布局,以及通过的电流大小。

      ( 6 )封装

      这时的 CPU 是一块块晶圆,它还不能直接被用户使用,必须将它封入一个陶瓷的或塑料的封壳中,这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。封装结构各有不同,但越高级的 CPU 封装也越复杂,新的封装往往能带来芯片电气性能和稳定性的提升,并能间接地为主频的提升提供坚实可靠的基础。

      ( 7 )多次测试

      测试是一个 CPU 制造的重要环节,也是一块 CPU 出厂前必要的考验。这一步将测试晶圆的电气性能,以检查是否出了什么差错,以及这些差错出现在哪个步骤(如果可能的话)。接下来,晶圆上的每个 CPU 核心都将被分开测试。

      由于 SRAM (静态随机存储器, CPU 中缓存的基本组成)结构复杂、密度高,所以缓存是 CPU 中容易出问题的部分,对缓存的测试也是 CPU 测试中的重要部分。

      每块 CPU 将被进行完全测试,以检验其全部功能。某些 CPU 能够在较高的频率下运行,所以被标上了较高的频率;而有些 CPU 因为种种原因运行频率较低,所以被标上了较低的频率。最后,个别 CPU 可能存在某些功能上的缺陷,如果问题出在缓存上,制造商仍然可以屏蔽掉它的部分缓存,这意味着这块 CPU 依然能够出售,只是它可能是 Celeron 等低端产品。

      芯片和CPU有什么不同?解析CPU制造全过程

      当 CPU 被放进包装盒之前,一般还要进行最后一次测试,以确保之前的工作准确无误。根据前面确定的最高运行频率和缓存的不同,它们被放进不同的包装,销往世界各地。

     

      cpu芯片的制作工艺

      随着生产工艺的进步, CPU 应该是越做越小?可为什么现在 CPU 好像尺寸并没有减少多少,那么是什么原因呢?实际上 CPU 厂商很希望把 CPU 的集成度进一步提高,同样也需要把 CPU做得更小,但是因为现在的生产工艺还达不到这个要求。

      生产工艺这 4 个字到底包含些什么内容呢,这其中有多少高精尖技术的汇聚, CPU 生产厂商是如何应对的呢?

      晶圆尺寸

      硅晶圆尺寸是在半导体生产过程中硅晶圆使用的直径值。硅晶圆尺寸越大越好,因为这样每块晶圆能生产更多的芯片。比如,同样使用 0.13 微米的制程在 200mm 的晶圆上可以生产大约 179个处理器核心,而使用 300mm 的晶圆可以制造大约 427 个处理器核心, 300mm 直径的晶圆的面积是 200mm 直径晶圆的 2.25 倍,出产的处理器个数却是后者的 2.385 倍,并且 300mm 晶圆实际的成本并不会比 200mm 晶圆来得高多少,因此这种成倍的生产率提高显然是所有芯片生产商所喜欢的。

      然而,硅晶圆具有的一个特性却限制了生产商随意增加硅晶圆的尺寸,那就是在晶圆生产过程中,离晶圆中心越远就越容易出现坏点。因此从硅晶圆中心向外扩展,坏点数呈上升趋势,这样我们就无法随心所欲地增大晶圆尺寸。

      总的来说,一套特定的硅晶圆生产设备所能生产的硅晶圆尺寸是固定的,如果对原设备进行改造来生产新尺寸的硅晶圆的话,花费的资金是相当惊人的,这些费用几乎可以建造一个新的生产工厂。不过半导体生产商们也总是尽最大努力控制晶圆上坏点的数量,生产更大尺寸的晶圆,比如 8086 CPU 制造时最初所使用的晶圆尺寸是 50mm ,生产 PenTIum 4 时使用 200mm 的硅晶圆,而 Intel 新一代 Pentium 4 Prescott 则使用 300mm 尺寸硅晶圆生产。 300mm 晶圆被主要使用在 90 纳米以及 65 纳米的芯片制造上。

      蚀刻尺寸

      蚀刻尺寸是制造设备在一个硅晶圆上所能蚀刻的一个最小尺寸,是 CPU 核心制造的关键技术参数。在制造工艺相同时,晶体管越多处理器内核尺寸就越大,一块硅晶圆所能生产的芯片的数量就越少,每颗 CPU 的成本就要随之提高。反之,如果更先进的制造工艺,意味着所能蚀刻的尺寸越小,一块晶圆所能生产的芯片就越多,成本也就随之降低。比如 8086 的蚀刻尺寸为 3 μ m, Pentium 的蚀刻尺寸是 0.90 μ m ,而 Pentium 4 的蚀刻尺寸当前是 0.09 μ m ( 90 纳米)。 2006 年初 intel 酷睿发布,采用 65nm 蚀刻尺寸,到 2008 年酷睿 2 已经发展到 45nm 蚀刻尺寸, 2010 年 1 月英特尔发布第一代 Core i 系列处理器采用 32nm 的蚀刻尺寸, 2012 年 4 月,英特尔发布第三代 Core i 系列处理器采用 22nm 蚀刻尺寸, 2015 年初第五代 Core i 系列处理器采用 14nm 蚀刻尺寸,直到 2016 年第七代 Core i 系列 KabyLake 架构的处理器还在延续使用 14nm 蚀刻尺寸。

      此外,每一款 CPU 在研发完毕时其内核架构就已经固定了,后期并不能对核心逻辑再作过大的修改。因此,随着频率的提升,它所产生的热量也随之提高,而更先进的蚀刻技术另一个重要优点就是可以减小晶体管间电阻,让 CPU 所需的电压降低,从而使驱动它们所需要的功率也大幅度减小。所以我们看到每一款新 CPU 核心,其电压较前一代产品都有相应降低,又由于很多因素的抵消,这种下降趋势并不明显。

      我们前面提到了蚀刻这个过程是由光完成的,所以用于蚀刻的光的波长就是该技术提升的关键。目前在 CPU 制造中主要是采用 2489 埃和 1930 埃( 1 埃 =0.1 纳米)波长的氪 / 氟紫外线,1930 埃的波长用在芯片的关键点上,主要应用于 0.18 微米和 0.13 微米制程中,而目前 Intel 是最新的 90 纳米制程则采用了波长更短的 1930 埃的氩 / 氟紫外线。

      以上两点就是 CPU 制造工艺中的两个因素决定,也是基础的生产工艺。这里有些问题要说明一下。 Intel 是全球制造技术最先进且拥有工厂最多的公司( Intel 有 10 家以上的工厂做 CPU),它掌握的技术也相当多,后面有详细叙述。 AMD 和 Intel 相比则是一家小公司,加上新工厂 Fab36 ,它有 3 家左右的 CPU 制造工厂。同时 AMD 没有能力自己研发很多新技术,它主要是通过战略合作关系获取技术。

      在 0.25 微米制程上, AMD 和 Intel 在技术上处于同一水平,不过在向 0.18 微米转移时落在了后面。在感觉无法独自赶上 Intel 之后, AMD 和摩托罗拉建立了战略合作伙伴关系。摩托罗拉拥有很多先进的电子制造技术,用于 Apple 电脑 PowerPC 的芯片 HiPerMOS7(HiP7) 就是他们完成的; AMD 在获得授权后一下子就拥有了很多新技术,其中部分技术甚至比 Intel 的 0.13 微米技术还要好。现在 AMD 选择了 IBM 来共同开发 65 纳米和 45 纳米制造技术。它选择的这些都是相当有前景的合作伙伴,特别是 IBM ,一直作为业界的技术领袖,它是第一个使用铜互连、第一个使用低 K 值介电物质、第一个使用 SOI 等技术的公司。 AMD 获得的大多数技术很先进,而且对生产设备的要求不高,生产成本控制的很低,这也是 AMD 的优势。

      图为 AMD 的新工厂 Fab36 中采用的 APM 3.0 (Automated Precision Manufacturing) 技术,可进一步实现制造的自动化,效率化。同时 AMD 还建造了自己的无尘实验室。

      金属互连层

      在前面的第 5 节“重复、分层”中,我们知道了不同 CPU 的内部互连层数是不同的。这和厂商的设计是有关的,但它也可以间接说明 CPU 制造工艺的水平。这种设计没有什么好说的了, Intel 在这方面已经落后了,当他们在 0.13 微米制程上使用 6 层技术时,其他厂商已经使用 7 层技术了;而当 Intel 准备好使用 7 层时, IBM 已经开始了 8 层技术;当 Intel 在 Prescott 中引人 7层带有 Low k 绝缘层的铜连接时, AMD 已经用上 9 层技术了。更多的互连层可以在生产上亿个晶体管的 CPU( 比如 Prescott) 时提供更高的灵活性。

      我们知道当晶体管的尺寸不断减小而处理器上集成的晶体管又越来越多的时候,连接这些晶体管的金属线路就更加重要了。特别是金属线路的容量直接影响信息传送的速度。在 90 纳米制程上, Intel 推出了新的绝缘含碳的二氧化硅来取代氟化硅酸盐玻璃,并同时表示这可以增加 18% 的内部互连效率。

      封装测试过程

      接下来的几个星期就需要对晶圆进行一关接一关的测试,包括检测晶圆的电学特性,看是否有逻辑错误,如果有,是在哪一层出现的等等。而后,晶圆上每一个出现问题的芯片单元将被单独测试来确定该芯片有否特殊加工需要。

     芯片和CPU有什么不同?解析CPU制造全过程

      而后,整片的晶圆被切割成一个个独立的处理器芯片单元。在最初测试中,那些检测不合格的单元将被遗弃。这些被切割下来的芯片单元将被采用某种方式进行封装,这样它就可以顺利的插入某种接口规格的主板了。大多数intel和AMD的处理器都会被覆盖一个散热层。在处理器成品完成之后,还要进行全方位的芯片功能检测。这一部会产生不同等级的产品,一些芯片的运行频率相对较高,于是打上高频率产品的名称和编号,而那些运行频率相对较低的芯片则加以改造,打上其它的低频率型号。这就是不同市场定位的处理器。而还有一些处理器可能在芯片功能上有一些不足之处。比如它在缓存功能上有缺陷(这种缺陷足以导致绝大多数的CPU瘫痪),那么它们就会被屏蔽掉一些缓存容量,降低了性能,当然也就降低了产品的售价,这就是Celeron和Sempron的由来。

      在CPU的包装过程完成之后,许多产品还要再进行一次测试来确保先前的制作过程无一疏漏,且产品完全遵照规格所述,没有偏差。

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  • 一种8位微机芯片CPU内核.pdf
  • 富士通新款MPEG解码芯片CPU主频闪亮登场.pdf
  • CPU芯片资料

    2013-11-15 16:58:12
    复旦CPU芯片有4种组合: 一、 PBOC2.0标准的纯CPU芯片(8K字节容量); 二、 PBOC2.0标准的兼容M1芯片(1K字节M1加7K字节CPU); 三、 建设部标准的纯CPU芯片(8K字节容量) 四、 建设部标准的兼容M1芯片(1K字节M1...
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    相关内容的科普放在最前面:
    笔记本CPU和台式机CPU区别:
    https://blog.csdn.net/azj2019/article/details/105981673
    CPU怎么选:(待更新)


    不知道,你是否曾今存在过以下疑问:
    CPU是什么?干什么的?
    听则就听得多,但是他是干嘛的?
    CPU就是芯片吗?芯片就是CPU吗?
    手机CPU、电脑CPU都是一回事吗?是不同种类吗?
    CPU种类这么多,有什么区别?
    我知道这是很重要的东西,可是他是怎么做的,为什么中国造不出?
    我们如何选择CPU?

    当你阅读完本文,你这些疑惑都能解决了。我将会以通俗易懂的语言给你回答这些问题。(受篇幅长度限制,本文只解答CPU的基本知识,专业知识只给出超链接)


    首先,什么是CPU呢?

    名词解释:中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心(Control Unit)。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
    CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等,英文Logic components;运算逻辑部件,可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作,也可执行地址运算和转换。

    其实简单的说,他就是大脑,一颗电子大脑。

    通俗来讲,计算机的cpu就相当于人类的大脑,虽然不是主动指挥,但是通过遵循放置在计算机内存中的指令来实现指挥,其中包含指示它执行这些操作的代码。它也做算术运算,如加法,减法,乘法等,可以作出决定和选择。

    我们常说cpu是手机,电脑等电子设备最重要的元件之一,在现实中我们很多用户都喜欢以CPU为标准来判断性能。我们使用电脑/手机之所以有声音,有图像,能运行微信让你愉快聊天,能运行游戏让你一展身手,我们使用的扫地机器人能走遍你家为你服务,这都是通过一个叫做CPU的芯片来完成的。如果你想更深入更准确的去了解,可以通过百度百科超链接继续深入了解。

    目前我们使用的CPU是由运算器、控制器、寄存器、高速缓存及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。作为整个系统的核心,CPU也是整个系统最高的执行单元,因此CPU已成为决定性能的核心部件。(听不懂?没关系,知道什么都归他管,他很重要就行)

    那么CPU就是我们平时说的芯片吗?

    不是,CPU是芯片的一种,但芯片不一定就是CPU。用数学的包含关系来说,芯片包含CPU,但不等于。

    CPU是超大规模的集成电路的一种,而集成电路都可以叫做芯片。如果说CPU是大脑,那么电子产品里面其他芯片就相当于小脑、脑干之类的,这个比喻不是很准确,反正就是负责内容不一样吧,有些芯片负责记忆,有些芯片负责升压降压(改变电源电压),而CPU只是相当于大脑思考的那部分,CPU不会记东西哦。(所以说电子产品里面有很多零配件,是很复杂的,一时半会儿我没办法全部讲清楚,等我慢慢更新完善吧。)

    概念上不是一回事,但是口语中我们常说的芯片通常在指代CPU(因为他太重要了),很多电子设备中,主要的芯片,被叫做主控芯片=主芯抄片,往往都是CPU,或者是和CPU概念很类似的SoC,MCU。

    也是因为这样,我们说华为能造芯片了指的也是麒麟芯片(CPU的一个“系列”,归属华为百分百控股的海思半导体公司)【注:华为能造其实与自产自销自足还远着,具体的我有时间会另外补充相关文章】
    我们常说的AMD,英特尔,其实是造芯片的厂家(和海思一样)i5/i7/r7什么的都是产CPU的这些公司的一个系列罢了。

    CPU种类那么多,怎么区分?

    首先遇见最多的问题是,电脑CPU的问题了,因为很多小伙伴都是买电脑,手机的时候才会遇见CPU这个词。

    笔记本CPU和台式机CPU区别(篇幅有限,请跳链接)https://blog.csdn.net/azj2019/article/details/105981673

    想知道CPU种类,首先要知道CPU有一种核心的东西,叫做架构,看完你就知道手机CPU和电脑CPU是不是一样,能不能通用了。

    【未完待续…】

    附上一些知识超链接(我认为都是讲的很好的)

    关于光刻机的视频链接:https://www.ixigua.com/i6840602212909974019/
    在此视频里你可以知道DUV、EUV、光刻机、为什么中国光刻机落后、光刻机技术难点在哪、为啥光刻机这么难搞? 为什么说光刻机是人类智慧的结晶? 中国又应该怎么办?

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    芯片cpu制造流程 芯片 芯片属于半导体,半导体是介于导体和绝缘体之间的一类物质。元素周期表中的硅、锗、硒的单质都属于半导体。除了这些单质,通过掺杂生成的一些化合物,也属于半导体的范畴。这些化合物在常温...

    芯片和cpu制造流程

    芯片

    芯片属于半导体,半导体是介于导体和绝缘体之间的一类物质。元素周期表中的硅、锗、硒的单质都属于半导体。除了这些单质,通过掺杂生成的一些化合物,也属于半导体的范畴。这些化合物在常温下可激发载流子的能力大大增强,同时弥补了单质的一些缺点,因此在半导体行业中也广泛应用,如砷化镓、磷化铟、碳化硅、氮化镓等。这几天集成电路概念股大涨,看到有人又炒作石墨烯,估计想趁机炒作一把。石墨烯其实不能算作半导体,虽然它可能通过掺杂实现半导体,但目前主要还是当导体使用,比如在充电电池中的应用。在这些半导体材料中,目前只有硅在集成电路中大规模应用,充当着集成电路的原材料。在自然界中,硅是第二大丰富的元素,比如沙子,就含有大量的二氧化硅。所以说制造芯片的原材料是极大丰富,取之不尽的。
    
    如何从沙子中提取单质硅呢,这就牵涉到一系列化学反应,具体不表。提取的硅纯度越高,质量越高。提取出的单晶硅根据不同的需求和工艺,做成不同的尺寸,常见的如6寸、8寸、12寸等。
    
    接下来,把这些硅棒像切黄瓜一样,切成一片一片的。每一片我们称为:晶圆(wafer)或者翻译为晶元。晶元是设计集成电路的载体,我们设计的电路,最后就要在晶元上实现。每一个晶元上,可以实现上百上千个芯片电路,如下图,每一个小格子都可以看作是一个芯片电路的实现。接下来还要将这些芯片电路切割、封装、引出管脚,才能焊接到我们的开发板上,做成整机产品。
    
    那在晶元上是如何实现电路的呢?将晶元拿到显微镜下观察,你会发现,里面全是密密麻麻的3D电路,犹如一座巨大的迷宫:
    
    要想弄明白在晶元上是如何实现我们设计的电路,就需要一点电子电路的基础知识了。电路都是由大量的三极管、二极管、CMOS管、电容等元器件组成的,我们搞懂了一个CMOS管是如何在硅片上实现的,也就搞懂了整个电路在晶元硅片上的实现原理。这些元器件的实现原理,其实就是PN结的实现原理。而PN节的工作原理也是半导体的基本工作原理。PN结是构成二极管、二极管等半导体器件的基础。想要了解PN节的导电原理,还需要稍微了解一下金属的导电原理。
    
    我们知道,一个原子由质子、中子和核外电子组成:中子不带电,质子带正电,原子带负电,整个原子显中性。根据电子的能级分布,一个原子的最外层电子数为8时最稳定。对于钠原子,核外电子层分布为2-8-1,最外层1个电子,能量最大、受原子核的约束力小,所以最不稳定,受到激发容易发生跃迁,脱离钠原子,成为自由移动的电子。这些自由移动的电子在电场的作用下,就会发生自由移动,形成电流,这就是导体导电的原理。很多金属元素最外层的电子数小于4个,容易丢失电子,所以容易导电,是导体。而对于氯原子,最外层7个电子,倾向于捕获一个电子,形成最外层8个电子的稳定结构,氯原子不能产生自由移动的电子,所以不能导电,是绝缘体。
    
    半导体元素,一般最外层4个电子,比较特殊:这些原子之间往往通过“共享电子”的模式存在,多个原子之间分别共享其最外层的电子,通过共价键形成稳定的结构。
    
    但是稳定也不是绝对的,当这些电子收到能量激发时,也会发生跃迁,成为自由移动的电子,同时在共价键中留下相同数量的空穴。这些自由移动的电子非常少,在电场的作用下,也会发生移动,形成电流;同时,临近空穴的的电子也很容易跳过去填补这个空穴,造成空穴的移动,空穴带正电荷,空穴的移动也会形成电流。
    
    因此,半导体导电有两种载流子:自由电子和空穴。但是因为硅元素的特性,只能生成极少数的自由电子和空穴,这就决定了半导体无法像金属那样导电,但也不像绝缘体那样一点也不导电。然而正是这种特性,才促成了半导体的飞速发展。
    
    既然半导体内自由电子和空穴浓度很小,导电能力弱,那我们能不能想办法增加两种载流子的浓度呢?浓度上去了,导电能力不就增强了吗?办法是有的,那就是掺杂。我们可以在一块半导体两边掺入两种不同的元素:一边掺入三价元素,如硼、铝等。硼的电子分布为2-3,最外层3个电子,在和硅的最外层的4个电子生成共价键时,缺少一个电子,于是从临近的硅原子中夺取一个电子,因此产生一个空穴位。这种掺杂的半导体称为空穴型半导体,简称P型半导体。
    
    我们在半导体的另一边掺杂一些五价元素,比如磷元素。磷原子最外层有5个电子,在和硅原子的最外层4个电子生成共价键时,多出来一个电子,成为自由移动的电子,这种半导体称为电子型半导体,简称N型半导体。
    
    我们在一块导体的两边掺入不同的元素,使之成为不同的半导体,一边为P型,一边为N型。
    
    在两者的交汇处,就会形成一个特殊的界面,称为PN结。理解了PN结,你也就理解了半导体的核心原理,接下来我们看看PN结里到底有什么名堂。
    
    首先,由于一块半导体两边空穴和自由电子浓度不同,因此在边界处会发生相互扩散。分别越过边界,扩散到对方区域的空穴和自由电子在边界处互相中和掉,P区边界处的空穴被扩散过来的自由电子中和掉后,剩下的都是不能自由移动的负离子;同样,在N区边界处留下的都是正离子,这些正负离子由于不能移动,形成了空间电荷区和耗尽层。同时会在这个区域内形成一个内建电场。这个内建电场阻止P区的空穴继续向N区扩散,同时阻止N区的自由电子向P区扩散,多子的扩散和和少子的漂移从而达到一个平衡。这个区域就是我们所说的PN结。载流子的移动此时已达到平衡,因此流过PN结的电流也为0。
    
    这个PN节看起来也没啥,但它有一个特性:单向导电性。正是这个特性,树立了它的牛X地位,也构成了整个半导体大厦的基础。我们先看看这个特性是怎么实现的:当我们在PN结两端加正电压时,P区接正极,这时候就会削弱PN结的内建电场,平衡破坏,空穴和自由电子向两边扩散,形成电流,呈导电特性。当我们加反向电压时,内建电场增强,阻止了载流子的扩散,不会形成电流,所以呈现高阻特性,不导电。
    
    无论二极管、三极管还是MOSFET场效应管,其内部都是基于PN结原理实现的,我们搞懂了PN结的原理,接下来我们就看看如何在一个晶元上实现PN结:
    
    这就涉及到集成电路工艺的方方面面了,包括光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉淀等步骤。为了简化流程,方便理解,我们就讲讲核心的两个步骤,光刻和离子注入。离子注入就是掺杂,根据前面的理解,就是在硅中掺入三价元素硼和五价元素磷,生成PN结构成的各种元器件和电路。光刻就是在晶元上给后续的离子注入操作开凿各种掺杂窗口。
    
    原理很简单,但如果我们在一个硅衬底上,要实现千万门级的电路,上亿个晶体管,难度就比较大了。尤其是纳米级的电路,比如28nm、14nm,要将千万门级晶体管都刻在一个小小的晶元上,这就要求每个元器件尺寸要非常小,这时候光刻机登场了,光刻机主要用来将你设计的千万门级电路映射到晶元上。这对光刻机的要求非常高,要非常精密。因此光刻机非常贵,最牛逼的就是最近网上热炒的荷兰光刻巨头ASML,一台光刻机1亿欧元,很多代工巨头比如台积电、三星、Intel都是其客户。
    
    光刻机的作用就是根据掩模,开凿各种掺杂窗口,然后通过离子注入,生成PN节,构建千千万万个元器件。电路中的元器件都是通过这种复杂的工艺、生成不计其数的PN结构成的。同时,离子注入也是一门大学问,网上PO一张关于离子注入的公式,感受一下它的魅力:
    
    这些工艺完成后,在一个晶元上就会有成百上千个芯片的原型:芯片电路,用专业术语就叫Die。
    
    然后还要经过切割、封装,引出管脚、测试,才会变成市面上我们看到的芯片的样子
    

    cpu

    前面一段,我们了解了芯片的制造过程,也就是如何从沙子中提取硅、把硅切成片,在片上通过离子注入实现PN结、实现各种二极管、三极管、CMOS管、从而实现千万门级大规模集成电路的大致流程。接下来,我们继续了解一下,一款CPU是如何设计出来的。集成电路设计一般分为模拟IC设计、数字IC设计以及数模混合等。而数字IC设计,比如设计一款ARM Soc CPU芯片的基本流程如下:
    
    1)设计芯片规格:根据需求,设计出基本的框架、功能、模块划分。有些复杂的芯片可能还需要建模、使用MATLAB等工具进行仿真。
    
    2)HDL代码实现:使用VHDL或Verilog语言将要实现的硬件功能描述出来、通过EDA工具不断仿真、修改,验证直至逻辑功能完全正确。这种仿真我们一般称为前仿,只验证逻辑功能是否正确,不考虑延时。这个阶段也是最重要的阶段,一般会花费大量的时间、验证工程师不断验证芯片功能的正确性。有时候为提高效率,也会使用硬件仿真,通过FPGA平台进行验证。当然,这也是数字IC验证工程师干得活。
    
    3)逻辑综合:仿真验证通过后,再使用专门的EDA工具将HDL代码转换成逻辑门电路。专业术语叫做将HDL代码翻译成门级网表(netlist)。在综合过程中,需要设定一些约束条件,让综合出来的电路在面积、时序等参数上满足要求。这个阶段的仿真一般称为后仿,要考虑延时等因素,跟实际芯片已经很接近了。
    
    网表文件用来描述电路中元器件之间的连接关系。有数字电路基础的同学可能都会知道,任何一个逻辑关系或运算都可以转化为相应的门级电路来实现。而网表就是用来描述这些门级实现电路的连接信息。
    
    还需要注意的一个地方是:门级电路是由不同的晶圆厂,也就是芯片代工厂以工艺库的形式提供的,比如中芯国际、台积电等。如果你设计的芯片要台积电代工制造,工艺要求是28nm,那么你在设计芯片时,台积电会提供给你28nm级的工艺库,你综合后生成的电路参数跟台积电生产芯片使用的工艺参数是一致的。
    
    4)仿真验证:对生成的门级电路进行各种静态时序分析、验证。通过后,整个前端设计就结束了:从RTL代码到生成门级网表电路。
    
    5)后端设计
    
    通过前端设计,我们已经生成了门级网表电路,但这跟实际的芯片电路还有一段距离,我们还需要对其不断完善和优化,进一步设计成物理版图,也就是代工厂做掩膜需要的版图。后端设计包括很多步骤,一般包括:
    
    DFT:designed for test,可测性设计。芯片内部往往会自带测试电路,在设计中插入扫描链。
    
    布局规划:各个IP模块电路的摆放位置、时钟线综合、普通信号线的布线
    
    版图物理验证:设计规则检查、连线宽度、间距是否符合工艺要求、电气规则简则等等。
    
    物理版图验证ok后,会将这个物理版图以GDSII文件格式交给芯片代工厂(foundry),至此,整个芯片设计仿真验证流程结束,我们称为tap-out。
    
    物理版图是由我们设计的电路转化而成的一系列几何图形,如上图,跟PCB版图类似,也分为好多层。物理版图包含集成电路尺寸大小、各层的拓扑关系等。代工厂会根据这些信息来制造掩模、然后使用光刻机,通过这些掩模在晶元的硅片衬底上开凿出掺杂窗口,接着就对硅片进行离子注入,掺杂不同的三价元素和五价元素,生成PN,进而构成各种元器件、电路。再通过刻蚀等工艺,可以在晶圆硅片上生成多层立体的3D电路结构。
    
    好了,到了这里,我们已经把整个芯片设计、制造的大致流程给大家讲解完了,看起来很简单,其实集成电路设计制造的每个环节,都有极高的技术含量,集成电路行业是一个高度专业分工的行业,每个环节都有不同的行业巨头把守,从芯片设计、制造、各种EDA工具、IP核、光刻机、刻蚀机,每个环节都有非常专业的制造商、服务商、EDA工具商,精确严谨地配合,同时也分享着IC设计产业链上的超额利润。
    
    设计一款CPU到底有多难?
    
    网上很多媒体甚至用表格列举了中国芯片的依赖率及自给率,除了消费电子领域的应用处理器AP外,其它很多领域的自给率都是0%。这也从一个角度说明:我们集成电路发展的空间无比巨大、可以想象的空间很广阔。
    
    差距比较大的地方,主要在模拟、射频、AD转换等领域,这些基本上被欧美一些巨头垄断,更悲催的是,很多核心领域现在已经禁止华人从事这方面的工作,可见美国政府对这些高精尖的领域技术保护非常重视。而在一些消费电子领域,由于ARM的IP授权模式,大大降低了SOC的设计门槛,再加上半导体产业成熟严格的分工体系:设计、代工、封装测试一条龙,所以中国最近几年在消费电子领域SOC设计方面发展迅速,涌现出了很多芯片和公司,比如海思、展讯、联芯、全志、瑞芯微等。从手机基带、RF到AP都慢慢缩小了与国际半导体巨头的差距。比如海思的麒麟系列,对标高通的骁龙系列,性能其实已经不相上下。
    
    在ARM构建的生态和商业模式下,SOC芯片设计企业可以跟这些芯片巨头有同台竞争的机会,至少能参与进来:你牛X,可以拿到ARM的指令集授权,做自己的微架构,我没这个实力,搞个低端领域的,搭个积木还是绰绰有余的。嵌入式市场,不像PC X86一统天下,它是分散的、多需求的、难以垄断的。所以这也就给很多做ARM AP芯片的公司很多机会,你做手机、我做平板、智能电视、网络盒子、游戏机、挖矿机,只要找准一个方向,用低成本优势,就可以活下来,再图技术慢慢积累和发展。所以在ARM AP这一块,你会看到有很多公司,以后还会出现很多公司,这方面应该最快能满足芯片的自给,当然,这也给嵌入式开发者提供大量的工作岗位。
    
    在PC和服务器领域,可能就没这么容易突破了。我们知道,在X86领域,是Intel和AMD的天下。设计一款X86架构的芯片,到底难不难呢?其实不算难,国内能找出不少公司可以设计出来。那难的是什么呢?是生态和专利授权。Intel在X86领域可以说是一家独大,在它的专利保护下,基本上就封死了你想自己设计X86架构CPU的道路,钱再多也不让你做,不给你专利授权。AMD公司还是美国为了防止垄断,才促使Intel跟其专利交叉授权,达到一个平衡,不过AMD现在貌似也过得不轻松,在CPU这块被Intel压得也是步履维艰。除此之外,还有一家公司,台湾的威盛电子:VIA,就是电脑一开机显示VIA标志的,VIA也有一些X86专利,也获得Intel专利授权,但是做CPU貌似也很艰难,在芯片方面的盈利还不如旗下的酒店业务赚得钱多。其实这也没办法,赢者通吃,后面的可能连汤都喝不到。看网上的新闻好像跟上海国资合股成立兆芯,研究X86 CPU和显卡,国家砸了不少钱,不知道能不能趟出一条路来。
    
    跟兆芯对标的国内芯片公司,有一家比较有名:龙芯。龙芯走的是MIPS路线。MIPS跟ARM、X86一样,也是一种指令集,也是当前世界上还在存活状态的指令集,跟ARM、X86可以说是三足鼎力吧。据说,龙芯当年500万拿到MIPS指令集的永久授权,然后自己不断添加、完善指令集,形成了自己的指令集。龙芯的优势是MIPS有了一定的生态市场,可以不必从零开始搭建自己的生态,有利于自己CPU的推广。最新研发的微架构GS464E根据网上的相关资料,已经超越Intel的i3架构,跟i5稍有差距,但同时已经超越了同时期的Intel Atom、VIA Nano、ARM Cortex-A57等低功耗架构。
    
    这里得给大家普及一下什么是指令集和微架构。指令集,大家学过汇编语言的可能都知道一些汇编指令,这些汇编指令其实就是指令集的助记符,我们设计一个CPU架构,肯定要设计一系列指令,这些指令集可以看做是一个标准,我们在设计CPU硬件电路时就是根据这些指令集,去设计一些指令译码、执行电路,执行我们的指令集。那这个根据指令集设计的CPU硬件电路就是微架构。不同的CPU架构,指令集是不一样的,这就导致了,不同的CPU架构,需要的编译环境、开发环境是不一样的。比如ARM架构,我们需要开发一个编译器,将我们的C语言程序翻译成ARM的指令集,然后才能在ARM架构的CPU上运行。而对于X86平台,我们需要开发另外一个编译器,将C语言程序翻译成X86指令,然后才能在X86平台上运行。为什么在X86平台上不能运行ARM指令呢?很简单,因为CPU硬件电路在设计时是根据X86指令集设计的,只支持X86指令的运行,不支持ARM指令,无法运行。
    
    由此,我们可以看到,不同的指令集,不同的CPU架构,就需要不同的编译器和开发环境,由此也就形成了不同的软件生态。对于很多芯片设计者来说,开发一个指令集并不难,现在国外甚至已经有开源的了,大家到Linux内核源码的arch目录下面可以看看,有太多的架构了。根据这些指令集设计一个微架构,设计出一个CPU也不难。难的是什么呢?难的是你要构建出跟你的CPU配套的一系列生态,比如编译器,你要自己开发,大量的应用软件你也要自己开发,否则谁会用你的CPU呢?这天大的工作量根本不是一个公司或团队能完成的,需要一个产业链的完美配合。所以,我们可以看到,就算你研发出了自己的CPU,要想推广起来,构建自己的生态,非常困难。推广困难就难以盈利,难以盈利就很难继续迭代下一代的产品,由此形成负反馈,如果没有背后资金或者国家支持,真的很难坚持下去。比如以前在学校曾参与过一个项目:设计一款基于某种自主架构的SOC。那这个项目需要多少人配合呢?芯片设计这方面的人不说,光软件方面就需要不少:编译器工具需要自己开发,这个工作量就忒巨大,芯片流片成功后,Linux内核、android系统需要自己移植,各种库,比如C库也需要自己移植,包括上面的应该程序、Java虚拟机等等,工作量巨大。后期系统软件,从驱动层、中间层到应用层,还需要不断针对这种架构进行优化。就算优化完美,没有大问题,还要推广,如果没有很多日常的应用加持,构建生态也很难。赚不到钱,性价比不划算,别人跟着一起构建生态的欲望也就不大。
    
    综上,我们可以看到,设计一个CPU,从技术上讲并不难。但从商业或者说生态上想成功就很难:别人已经构建好的生态红利,会通过专利壁垒不让你进;而你从零开始构建全新的生态,没有了这种先发优势,很难很难。折中之策就是你想办法兼容这个生态。比如android手机,现在绝大多数APP都是基于ARM平台,Intel想推广自己的atom平台,那就需要大量的APP可以运行到自己的atom平台上,这就需要它自己的X86平台去兼容这些app。包括前几年,Intel这么牛逼的行业巨头也肯放下高贵的身姿跟深圳的一些白牌、山寨厂商打成一片,主要原因就是,Intel对ARM构建的生态也是无从下手,深挖洞、广积粮、树技术壁垒、单打独干已不适应行业玩法,也想自己构建这个生态,市场效果如何,还有待时间检验。
    
    设计一款CPU,除了后续推广、生态构建比较艰难外,在设计过程中,其实很多核心IP、技术模块、EDA开发环境也需要外援,比如设计一款手机芯片,CPU需要向ARM公司授权,各种控制器IP如果自己研发不了,也需要购买,这些研发IP的公司一般分布在北美、欧洲、以色列等国家,而中国、台湾和韩国的主要厂家主要基于ARM架构和各种IP搭建应用处理器SOC,所以搞嵌入式的往往会看到,很多处理器都是东亚国家、美国设计,但是其实那些背后卖IP的公司倒赚了不少,因为很多做SOC设计的购买IP授权其实要交很多钱,它们只是赚了一些“组装费”。这还不算,在设计CPU的过程中,各种仿真设计、包括前端、后端设计、前仿后仿、都需要EDA开发环境支持,都需要花钱购买,或者花钱买培训。以前工作过的一家公司,貌似什么后端设计还是后端仿真的一款EDA软件,使用的是欧洲一家公司开发的,光软件版权费不说,他们过来培训,一个小时就是3000欧元,吃饭时间也要算在内,就这么刁,没办法。就此一家,不买拉倒。由此可以看到,芯片行业我们现在还相当于富士康阶段,赚取一个“加工费”而已,后面的道路,再加上各大芯片巨头的技术壁垒和封锁,任重而道远。
    
    与此同时,半导体行业也是一个忒烧钱的行业,不像搞互联网,一台电脑一根网线,就可以开干。芯片行业处处都需要钱、各种仪器、设备、EDA软件、流片、封装测试都需要大把的钱,而且流片风险很大,很多芯片前几次流片还不一定成功,需要不断修改bug,不断完善。而流一次片就需要几百万,所以对于很多小公司来说,如果没有足够的资金支持,前几次流片不成功的话,基本上就黄了。所以,这也是为什么除了国家大基金,很多民间资本不愿意进入的原因:投资周期长、风险大。不如投资互联网、金融P2P,共享单车,搞搞外卖:风险小、收益快、容易割韭菜、容易收割各种智商税。然而,对于一个国家来说,如果人人都想短平快,搞金融,玩庞氏资本游戏,不肯投入时间、精力和资本去从事基础领域的研究,那未来会有更多的地方被卡脖子,就像中兴一样,一剑封喉。
    
    
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