別攔我，我要做晶元！

川爺的大棒砸醒了不少人，也讓晶元行業讓更多人了解。藉助這波浪潮來騙補貼的一定大有人在，不可避免，國內就好這口，註冊個殼子公司引入xx博士海龜，申請經費然後說項目失敗，晶元本來就很容易失敗，正中下懷，我失敗我有理，錢就到手了。這都是既定套路。沒技術有門路的弄到錢走人，有技術沒門路的只能喝風，最終只能靠有技術也有門路的鳳毛麟角。

很多公司都借著這波風潮宣稱「我要搞晶元！」，乍一看就像郭德綱相聲《我要xxx》一樣，這裡面魚龍混雜，不好琢磨。本文冬瓜哥就嘗試淺談一下晶元的搞法。

晶元設計門檻在哪。目前晶元設計門檻在國內已經大大降低了，晶元內部其實就是數字電路，最終看你怎麼堆。數字電路也是基本的幾種門、由門堆起來的觸發器、寄存器以及組合邏輯。這些東西就像搭積木一樣，基本原理眾人皆知，甚至有對應軟體來自動幫你搭建。但是想要搭建出高性能、低功耗的電路，就必須在關鍵地方手工設計門電路。另外，如何在晶元的功能、面積/時鐘頻率方面折衷，也是個很大的門檻，需要多年經驗來支撐。比如CPU設計領域大神Jim Keller加盟AMD之後，AMD在Ryzen這一代CPU成功翻身。還有個例子是當年Alpha的設計團隊擁有彷彿穿越般的電路優化能力，推出了不應該出現在那個時代的規格的CPU。所以，做個晶元不難，難的是高性能低功耗高可靠方面，難的是如何與現有國外產品競爭。這方面人才比較缺乏。

關於晶元的良率。做晶元就像蒸饅頭，火候、時間控制不好，蒸出來的饅頭就不鬆軟，硬邦邦的。晶元也是這樣的。良率與諸多因素有關，最大因素就是對應設備的工藝流程，以及製程（比如7nm製程良率低於28nm製程），以及晶元面積（晶元面積越大，隨便哪個部位出現瑕疵，整個晶元就可能廢了，如果面積小，則可以降低被瑕疵命中的概率）。很多晶元設計出來之後由於晶元太過複雜，比如層數太多，集成度太高，工序就多，任何一步瑕疵就會導致良率降低，最後死在良率上，根本做不出來。你在紙面和軟體上可以設計一個非常牛逼的架構，趕超世界頂尖，但是沒用，因為工程上根本做不出良品來，做出來了價格也太高，沒人敢買。或者在模擬時候就過不去，因為時序太緊張了，不得不降低頻率運行，得不償失。這些都要折衷，所以需要不斷嘗試，但是又由不得你亂試，因為做一版晶元就得花掉數以億計的錢，因為晶元內部電路複雜精細，製版（光刻到掩膜上）費用高昂。每次一點小失誤，幾個億就得打水漂。

你要做模擬晶元還是數字晶元。這兩個差別可打著了，模擬電子技術由於牽扯到底層理論物理、高等數學方面的知識，門檻很高。再加上模擬信號非常容易受到干擾，調試起來非常麻煩。模擬信號可不像數字信號，後者連上個示波器就能看出最終信號來，而前者你連上示波器可能就會對原始信號造成干擾，這相當於量子物理中的測不準原理，測量源會對信號源形成影響，導致你根本不知道原始信號的精確值，最終只能依靠經驗來確定各種參數。而數字信號，1.5v和1.3v可能都表示1，所以受到干擾根本不是個事，除非你要做超高速serdes（serial de-serial）串並轉換模塊，由於超高頻率下的數字信號波形眼圖孱弱，輕微干擾都會導致誤碼，此時可以按照模擬信號類似處理。高速serdes國內根本沒有任何經驗和知識產權，基本依賴國外，甚至國內做晶元的根本不會接觸到serdes這一層，都是買更高層封裝好的PHY。

數字晶元多了，你要做哪一種？桌面級/伺服器級通用CPU？軍工類SoC？還是NAND Flash，DDR RAM，SAS/Ethernet I/O Controller？亦或是滑鼠鍵盤裡的主控晶元？還是USB轉COM轉接頭裡的主控？亦或是AI晶元，家電里的SoC。或者是FPGA/CPLD，或者是底層信號類晶元比如時鐘buffer、signal retimer/redriver等？根據目前圈子裡廣泛流傳的一些軟文來看，基本是這麼幾種：互聯網公司搖旗吶喊做晶元，它們基本上就是做AI類ASIC，類似寒武紀、TPU這種，以及做無人駕駛、物聯網等領域的ASIC或者SoC。這類晶元其實完全可以做出來，沒問題的。國內已經有不少晶元設計人才。而基本沒有人出來搖旗說要做桌面級/伺服器級通用CPU的，因為商用通用CPU最大一個問題就是生態壟斷問題，多少軟體跑在windows+x86上，要不是移動終端催生了安卓+arm組合，intel沒站住腳，恐怕intel的牙膏擠得不僅會變慢，而且牙膏還會變硬擠不動。所以，做個商用通用CPU，首先要解決指令集問題，x86沒法，AMD做了這麼多年也剛剛追平Intel。但是如果選用另外的指令集，比如龍芯當年的MIPS，做出來沒問題，事實上龍芯也的確做得挺好，多核心多CPU Cache Coherency互聯也都做好了，但就是敗在生態上。外部設備（各種PCIE卡驅動）、應用軟體缺乏，大家沒有動力去移植驅動，開發MIPS平台軟體，開發出來了也難以推廣，因為大家用習慣了windows，雖然windows很多地方反人類。但是如果用MIPS平台桌面，恐怕有時候會摔電腦了。所以，用的人少，賣不出去，沒錢，就沒法繼續去開發高性能晶元，而奶娘不能一直都給你奶。於是龍芯目前定位到專用領域，放棄桌面、伺服器CPU。也是被逼無奈。不過考慮一下，我們個人用桌面，目前無非就是看網頁，office，聊天，看電影。其他基本不幹啥了，如果能夠在上述領域各做出一個優秀的軟體，首先是office，爭氣版的，我或許真可以用用。但是這需要軟體開發商支持，僅靠CPU廠商人單力薄。

晶元也是攢出來的，你信么。如果你認為目前市場上一些宣稱自主研發的晶元從每一個門電路都是自主知識產權的話，那就大錯特錯了。這類自底向上全部自有產權的晶元並不是沒有，一些專用場景下的晶元不少都是100%自主產權。但是諸如目前的比如國內某家h開頭廠商手機SoC，也是購買的ARM授權的核心，這意味著ARM核心底層電路並不是你設計的，ARM只是把電路版圖拿給你，你用就好了，你在ARM核心外圍集成一些其他器件，就成了SoC，這看上去應該叫國產SoC，但是絕對不是100%自主，也就是說，川爺哪天手一揮，你照樣歇菜。SoC內的外圍器件有不少也並不是自主研發的，而都是從國外一些專門做對應器件的公司購買的IP（知識產權），比如PCIE控制器、USB控制器、SATA控制器、DDR控制器等等。這些器件，隨便給你停止供應，整個SoC就得歇菜，一樣的。而某個公司再強大，也不能把所有這些器件全部自主研發，那得耗費不計其數的人力財力。

不過，據傳龍芯對DDR2 PHY、PCIE2.0 PHY等一系列器件是擁有完全自主產權的，但是對於其性能、可靠性、擴展性，冬瓜哥並不了解。

你做了到底是給自己用的還是打算往外賣的？這區別可大了。自己用的話，就能湊合，什麼都好辦。比如冬瓜哥的這隻火雲邪神2.0版拖鞋，中間開裂了，冬瓜哥由於懶的買新的，直接用透明膠一糊，接著穿，沒啥區別。但是你如果是賣給別人的，客戶就得挑一堆毛病，這不好那不好，這改那改。你就得去兼容業界標準和生態，以及適配各類用戶的奇葩場景和需求。

所以，「我要做晶元」並不是一句笑話，看你做什麼。比如格力董總要做晶元，而且「沒理由做不成」，我是相信的，因為她做的一定不是桌面CPU，而是專用晶元，而且她做的也恐怕不是商用晶元賣給別人的，而是只給自己的空調做的，比如空調主控板上的SoC，或者外圍一些信號處理晶元。而且她做的我猜測也就是攢一款晶元，不太可能是100%自主的。這樣有什麼理由做不成？奇怪的是有不少人一看董總要做晶元，就開始冷嘲熱諷，人家也沒說要做什麼晶元，你這樣不好吧。

而「我要做晶元」也很有可能是個笑話，尤其是聽到他說「我要做桌面級CPU對抗wintel，5年50%佔比」的時候。

本段相聲到此結束，感謝大家收看，下次節目再見。

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