簡(jiǎn)體中文
English芯片設(shè)計(jì)公司的“四層境界”
在武俠的江湖中，劍法的境界被分為四層：
第一層：“心中有劍，手中無(wú)劍”
這是入門(mén)者狀態(tài)，心中有劍法，尚未純數(shù)，不能隨意揮灑
第二層：“心中有劍，手中也有劍”
劍法招式純數(shù)，如手使指，收放自如，眼到手到，縱橫天下
第三層：“心中無(wú)劍，手中有劍“
劍法內(nèi)化于心，外化于行，不拘泥于劍法招式，無(wú)招勝有招
第四層：“心中無(wú)劍，手中也無(wú)劍”
不滯於物，草木竹石均可為劍，達(dá)到了人劍合一的境界；
劍法修煉是這樣進(jìn)階，芯片設(shè)計(jì)公司也是如此
01
—
“心中有芯，手中無(wú)芯”
賈老板是一個(gè)土豪，看到芯片行業(yè)如此火熱，不錯(cuò)過(guò)任何風(fēng)口的賈老板決定踏入這個(gè)行業(yè)；賈老板不但是土豪，還是有很多關(guān)系；賈老板的關(guān)系深不可測(cè)，據(jù)賈老板說(shuō)，他有個(gè)AI芯片項(xiàng)目，需要把攝像頭中的圖像中識(shí)別出犯罪分子然后傳輸?shù)胶笈_(tái)報(bào)警，原來(lái)賈老板的公司買(mǎi)別的廠家的芯片來(lái)搞這個(gè)，又貴又拿不到貨，賈老板每年通過(guò)各種渠道，完全可以出幾千萬(wàn)顆，賈老板掐指一算，還是自己做芯片劃算；于是招了一批人，成立了一個(gè)芯片公司。
賈老板目前就是處于“心中有芯，手中無(wú)芯”的狀態(tài)，處于這個(gè)層次的公司，主要精力都是放在PPT變成芯片的過(guò)程；這個(gè)入門(mén)看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上非常復(fù)雜，賈老板要開(kāi)發(fā)這款A(yù)I芯片，其核心應(yīng)用核心應(yīng)用是MIPI采集來(lái)的圖像，緩存到DDR中，通過(guò)AI處理器識(shí)別成犯罪分子，然后圖像由CPU控制通過(guò)WIFI網(wǎng)絡(luò)上傳云端，當(dāng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)工時(shí)，他發(fā)現(xiàn)面臨兩大問(wèn)題：
1、問(wèn)題一：IP的選擇:SOC里面CPU,DDR,總線，AI處理器，MIPI，WIFI這些IP都有IP vendor，但是選哪家就是學(xué)問(wèn)？除了價(jià)格，這些IP有沒(méi)有成功應(yīng)用的案例，速度能不能滿足要求；特別是AI處理器，是選vendor的IP，還是自己的團(tuán)隊(duì)自研，如何取舍？
2、第問(wèn)題二：工藝的選擇：工藝的選擇是考慮芯片預(yù)期的數(shù)量，一次投入NRE成本，工藝能不能滿足性能需求，以及模擬ip該工藝下是否有可選擇的選項(xiàng)，功耗如何，這是一個(gè)綜合方程求解。
賈老板的公司搞定了這個(gè)兩個(gè)問(wèn)題；下面就開(kāi)始了設(shè)計(jì)階段，賈老板挖來(lái)的團(tuán)隊(duì)主要做SOC的集成和驗(yàn)證，這一類(lèi)芯片公司對(duì)設(shè)計(jì)的要求不是很大，但是對(duì)驗(yàn)證的需求極大，所謂"設(shè)計(jì)性不強(qiáng)，驗(yàn)證性極大"；后端可以依賴后端設(shè)計(jì)服務(wù)；從而可以較快的交付市場(chǎng)；芯片團(tuán)隊(duì)主要完成完成RTL-to-netlist的部分，剩下的交付給后端設(shè)計(jì)服務(wù)公司完成netlist-to-gds部分，后端設(shè)計(jì)服務(wù)公司去找臺(tái)積電/中芯國(guó)際流片，然后找長(zhǎng)電/日月光封測(cè)；不出意外，設(shè)計(jì)完成3個(gè)月后，賈老板就拿到了芯片。
賈老板的芯片公司一般修煉此層，平均需要18個(gè)月的時(shí)間，天資聰慧之人，一般也需要12個(gè)月時(shí)間；
如果經(jīng)歷九九八十一難，終于拿到了芯片；能夠bringup（芯片點(diǎn)亮），說(shuō)明此層心法有所小成，可以進(jìn)行下一層的修煉；
如果歷經(jīng)九九八十一難，拿到芯片是一塊石頭，就需要從頭開(kāi)始重新修煉此層，直到成功為止；
此層修煉成功，根據(jù)芯片的大小，難度不同，修煉時(shí)間也不同，一般經(jīng)歷過(guò)幾次流片都是較為正常的事情。
02
—
“心中有芯，手中也有芯”
如果玩游戲時(shí)，讓你在會(huì)六脈神劍的段譽(yù)和降龍十八掌的喬峰之間選一個(gè)和丁春秋單挑，正常人肯定選喬峰，因?yàn)檫x喬峰穩(wěn)贏，選段譽(yù)有風(fēng)險(xiǎn)，段譽(yù)的六脈神劍，天下無(wú)敵，極其精妙，但是輸出極其不穩(wěn)定，時(shí)有時(shí)無(wú)，容易關(guān)鍵時(shí)候，讓人崩潰。
如果研發(fā)一款芯片，也是希望最終的結(jié)果是喬峰的“降龍十八掌”，而不是段譽(yù)的“六脈神劍”，18個(gè)月過(guò)去，如果發(fā)現(xiàn)芯片最終能不能工作是“薛定諤的貓”，上電的一刻，也可能能工作，也可能不工作；這個(gè)時(shí)候賈老板是什么反應(yīng)，賈老板會(huì)崩潰；為了賈老板不崩潰，必須有個(gè)方法讓芯片設(shè)計(jì)公司穩(wěn)定可靠的輸出芯片產(chǎn)品。
芯片設(shè)計(jì)本身是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)化的流程，有一整套流程控制，通過(guò)這一套流程控制，可以保證兩點(diǎn)：
1：所想即所得：芯片按照產(chǎn)品定義能夠順利的研發(fā)設(shè)計(jì)出來(lái)，并且肯定可以工作；
2：所得即合格；芯片的合格是通過(guò)測(cè)試（DFT，BIST，功能pattern）后，保證芯片能夠100%的合格。
完成了這個(gè)階段，達(dá)到比較好的良率，例如95%，才算是完成了從入門(mén)到精通的一步。
所想即所得，就需要研發(fā)的流程控制，例如IPD，一整套的研發(fā)管理的流程，包括從市場(chǎng)調(diào)研的輸入，產(chǎn)品定義的輸入，架構(gòu)設(shè)計(jì)，IP選型，編碼規(guī)范，驗(yàn)證規(guī)范，綜合及后端的signoff流程；這些規(guī)范，是無(wú)數(shù)流片BUG和失敗的教訓(xùn)帶來(lái)的，遵守這些流程，就會(huì)大大降低風(fēng)險(xiǎn)，否則就會(huì)掉到一個(gè)又一個(gè)的坑里；因?yàn)楫a(chǎn)品定義偏差，設(shè)計(jì)的冗余不夠，驗(yàn)證不充分，后端signoff規(guī)范不標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致失敗的芯片，多如牛毛。
目前中國(guó)90%的芯片公司都小于100個(gè)人，并且研發(fā)人員就更少，基本上都是游擊隊(duì)的研發(fā)方式；主要依靠項(xiàng)目經(jīng)理自身能力，項(xiàng)目經(jīng)理的關(guān)注點(diǎn)一般是關(guān)注點(diǎn)在于RTL的質(zhì)量，驗(yàn)證的質(zhì)量(功能覆蓋率，代碼覆蓋率等等)，網(wǎng)表的質(zhì)量。后端流程控制基本上依賴后端公司的自己的流程，如果后端服務(wù)公司比較規(guī)范，成功把握較大，如果后端服務(wù)公司本身流程不規(guī)范，signoff的流程不完善，那么風(fēng)險(xiǎn)就很大。從依靠人到依靠流程，就是一個(gè)很大轉(zhuǎn)變。
前面才是第一階段，后面封測(cè)，產(chǎn)能，庫(kù)存，整個(gè)供應(yīng)鏈的管理，更折磨人，也更考驗(yàn)芯片公司在這個(gè)方面的積累；芯片設(shè)計(jì)是高端制造業(yè)，制造業(yè)的問(wèn)題一個(gè)也跑不了。供應(yīng)鏈做不好，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，如果市場(chǎng)突飛猛進(jìn)，沒(méi)有預(yù)估協(xié)調(diào)好產(chǎn)能，則就錯(cuò)過(guò)了掙錢(qián)的機(jī)會(huì)，如果庫(kù)存多了，而市場(chǎng)又沒(méi)有起來(lái)，就會(huì)導(dǎo)致成本的積壓。
經(jīng)歷第二層多次流片的鍛煉，芯片設(shè)計(jì)公司通過(guò)流程不斷磨合，把流程貫徹研發(fā)全過(guò)程，才能真正才能達(dá)到指哪打哪的境界，芯片團(tuán)隊(duì)能夠有戰(zhàn)斗力輸出了；可以稱(chēng)之為一個(gè)可靠的芯片團(tuán)隊(duì)，而不是一個(gè)團(tuán)伙，或者游擊隊(duì)。
本層修煉根據(jù)團(tuán)隊(duì)悟性不同，短則1-2年可成，長(zhǎng)則需要幾年可成，甚至永無(wú)可成之日，因?yàn)榱髌腻X(qián)花光，團(tuán)隊(duì)散了，例子也不鮮見(jiàn)；對(duì)于賈老板這種土豪，有充足的資金投入和挖牛人經(jīng)驗(yàn)，也是可以能修煉成功，做到這一層，芯片公司可以在自己的主航道里面深耕，進(jìn)行核心技術(shù)積累，更高的性能，更低的功耗，更少的成本，包括別人搞不定的技術(shù)，逐漸能夠贏得市場(chǎng)，獲得成長(zhǎng)機(jī)會(huì)。
03
—
“心中無(wú)芯，手中有芯”
芯片公司本質(zhì)上也是生意，提供客戶穩(wěn)定，可靠，有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的芯片，從客戶獲得資金，這個(gè)是正常的商業(yè)邏輯；而采取更高級(jí)的手段獲取客戶就是第三層修煉了。
”心中無(wú)芯，手中有芯“，這個(gè)境界，國(guó)內(nèi)公司少有練成，這個(gè)層次的廠商已經(jīng)超脫了賣(mài)芯片的層次了，直接就是方案(solution),專(zhuān)利（patent），生態(tài)（ecology），簡(jiǎn)稱(chēng)SPE。
方案這一層，比較好學(xué)，例如中國(guó)臺(tái)灣的聯(lián)發(fā)科在山寨機(jī)時(shí)代，也是提供了一套整個(gè)的turnkey的解決方案，華強(qiáng)北的小廠根本不用操心如何設(shè)計(jì)電路，只是在聯(lián)發(fā)科提供的方案上，加上屏幕和電池，用上聯(lián)發(fā)科的手機(jī)芯片，就是一個(gè)完整的手機(jī)；這種方案降低了手機(jī)設(shè)計(jì)的門(mén)檻，奠定了山寨機(jī)的繁榮時(shí)代，也成就了聯(lián)發(fā)科芯片的“山寨機(jī)之王“的美譽(yù)。
海思也是一樣，在海思以前，有很多提供車(chē)牌識(shí)別的系統(tǒng)軟件廠商，都活得不錯(cuò)，海思依據(jù)自身的IPC SOC做了智能停車(chē)系統(tǒng)，以SDK的形式免費(fèi)開(kāi)放，很快就有很多下游廠商跟進(jìn)，能夠一下降低整個(gè)行業(yè)的門(mén)檻，所以芯片就打敗了TI等一系列對(duì)手，獲得市場(chǎng)的認(rèn)可，這種提供整套的免費(fèi)的解決方案，一方面自己的方案成為業(yè)界主流，另一方面下游廠商降低門(mén)檻，又有利可圖，那么芯片就是水到渠成的事情了。
比這個(gè)更高一個(gè)層級(jí)的是專(zhuān)利，高通在3G/4G/5G領(lǐng)域，部署了大量的專(zhuān)利，可以在每個(gè)芯片征收高通稅；高通在2G的CDMA技術(shù)中有90%專(zhuān)利，在3G的WCDMA技術(shù)中有27%左右的專(zhuān)利，在4G的LTE中有16%左右專(zhuān)利，在5G中有8%左右專(zhuān)利。而一臺(tái)智能手機(jī)，一定會(huì)涉及到這些技術(shù)中的專(zhuān)利，所以高通可以向所有的手機(jī)廠商收錢(qián)，手機(jī)廠商的驍龍的處理器，除了芯片的錢(qián)，還有交專(zhuān)利費(fèi)，一頭牛扒兩次皮；高通這種就猶如丁春秋的“化功大法”，通過(guò)專(zhuān)利稅就可以賺的盆滿缽滿。
如果說(shuō)高通霸王硬上弓式的征稅的這種讓人非常不爽，那么通過(guò)做生態(tài)來(lái)取得市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位就是另一種更高明的方式了。
第一個(gè)成功的例子是intel，英特爾是最著名的開(kāi)源軟件Linux基金會(huì)的白金會(huì)員，最成功的云計(jì)算開(kāi)源項(xiàng)目OpenStack基金會(huì)的白金會(huì)員，同時(shí)也是Apache基金會(huì)、GNOME基金會(huì)、Eclipse基金會(huì)以及開(kāi)放數(shù)據(jù)中心聯(lián)盟、開(kāi)放結(jié)構(gòu)聯(lián)盟、開(kāi)放虛擬化聯(lián)盟等開(kāi)源組織的重要成員，同時(shí)也是Linux、ChromiumOS、OpenStack等眾多開(kāi)源項(xiàng)目的最大的貢獻(xiàn)者之一；有人說(shuō)，Intel就是一個(gè)軟件公司，而不是一個(gè)芯片公司；英特爾在linux內(nèi)核上總體貢獻(xiàn)占到了10.5%。intel做這些開(kāi)源的工作，其初衷肯定不是就是為了更好的為他人謀福利，而是如圍棋高手一般，來(lái)謀勢(shì)，這個(gè)大勢(shì)就在在云計(jì)算時(shí)代，通過(guò)更便宜的開(kāi)源軟件，讓云計(jì)算廠商從UINX+POWER的IBM的遷移到更具備成本優(yōu)勢(shì)的intel+linux的體系上來(lái)，現(xiàn)在intel占據(jù)了服務(wù)器市場(chǎng)的95%，intel的至強(qiáng)處理器和谷歌云，亞馬遜云，阿里云等云廠通過(guò)這些開(kāi)源軟件血脈交融在了一起，現(xiàn)在的云廠都想要撇開(kāi)intel（因?yàn)榻档统杀镜男枨螅莍ntel布局這么多年的軟件生態(tài)，想是一會(huì)事，真要更換各個(gè)云廠還是要耗費(fèi)很多的力氣的。
另一個(gè)例子是NVIDIA，NVIDIA向業(yè)界開(kāi)源CUDA編譯器，CUDA工具包，使用C/C++編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境。使用此工具包，可以在GPU上開(kāi)發(fā)、優(yōu)化和部署應(yīng)用程序。還包括支持第三方工具鏈（PyCUDA, Altime Hybridizer,OpenACC, OpenCL, Alea-GPU），同時(shí)，CUDA生態(tài)還包括很多庫(kù)、工具和技術(shù)的集合。CUDA庫(kù)支持如線性代數(shù)、圖像和視頻處理、深度學(xué)習(xí)和圖形分析的多種領(lǐng)域的應(yīng)用。
CUDA開(kāi)源也使各個(gè)用戶都綁定了NVDIA的GPU的應(yīng)用，用戶很容易就可以在這里獲得自己想要的東西。而不用從頭開(kāi)發(fā)”輪子“，省時(shí)省力省心,通過(guò)現(xiàn)成的庫(kù)或者現(xiàn)成的應(yīng)用案例，加速了用戶的部署；憑借強(qiáng)大的生態(tài)和芯片算力，NVIDIA占據(jù)了95%以上的數(shù)據(jù)中心加速卡市場(chǎng)；NVIDIA正是通過(guò)在AI領(lǐng)域的表項(xiàng)，在2021年股價(jià)達(dá)到3184億美元，超過(guò)intel，登頂IC產(chǎn)業(yè)第一寶座。
04
—
“心中無(wú)芯，手中也無(wú)芯”
如果前三個(gè)層次，還在最終都要通過(guò)賣(mài)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的話，那么“心中無(wú)芯，手中也無(wú)芯”的境界就完全超脫了這個(gè)層次，而這個(gè)層次集大成者，就是蘋(píng)果。
蘋(píng)果自己也研發(fā)芯片，但是蘋(píng)果并不是為了賣(mài)芯片而研發(fā)芯片，而是為了構(gòu)筑一個(gè)別人難以企及的門(mén)檻，通過(guò)芯片賦予產(chǎn)品與其他產(chǎn)品不一樣的獨(dú)特性和特殊性；也構(gòu)成的“果粉”的信仰；達(dá)到“我就是我，不一樣的煙火”的效果。
蘋(píng)果做芯片和蘋(píng)果在IOS上開(kāi)發(fā)的一個(gè)feature特性，其效果別無(wú)二致，客戶關(guān)注的是產(chǎn)品最終使用體驗(yàn)，芯片是整個(gè)體系的一環(huán)而已，而且是別人難以模仿的一環(huán)；通過(guò)上下游垂直整合，獨(dú)特的產(chǎn)品邏輯和產(chǎn)品形態(tài)，提供給用戶超出心里預(yù)期的東西，用戶對(duì)蘋(píng)果的心理依賴油然而生；全球的擁躉“果粉”和“拜蘋(píng)果教”就此誕生。這一刻，蘋(píng)果自研的芯片，就是“果教”祭壇上的“圣杯”。
蘋(píng)果的芯片研發(fā)好比劍魔“獨(dú)孤求敗”，不出手則已，一出鬼神驚；去年自研處理器M1登場(chǎng)。5nm工藝，160億個(gè)晶體管。全新的統(tǒng)一架構(gòu)，囊括了內(nèi)存，CPU，GPU，NPU。M1芯片中的GPU圖形處理器，這次可以提供4K視頻的編輯能力；M1不論從性能還是續(xù)航都超過(guò)了INTEL一大截，讓江湖老大的INTEL情何以堪。M1芯片另一個(gè)巨大的好處是，兼容IOS App。iPhone，iPad，MAC從此架構(gòu)歸一，一統(tǒng)天下！
此外，還有蘋(píng)果的手機(jī)處理器A系列A14 Bionic，是當(dāng)今世界上最強(qiáng)大的手機(jī)處理器；強(qiáng)悍的性能保證了在產(chǎn)品周期內(nèi)你的iPhone與 iPad都能流暢運(yùn)行，幾乎不用考慮什么變卡之類(lèi)的問(wèn)題，也是蘋(píng)果軟硬結(jié)合的基石。
蘋(píng)果的另一個(gè)別人都望之莫及是其強(qiáng)大自研能力，CPU，GPU，NPU，ISP，全部是自研，自研帶來(lái)了更強(qiáng)的性能和更優(yōu)的功耗；這個(gè)就是壁壘；正是獨(dú)有的芯片賦予蘋(píng)果超脫的境界，也托起了蘋(píng)果2萬(wàn)億美元的市值。
如果說(shuō)蘋(píng)果就是芯片行業(yè)的獨(dú)孤求敗，睥睨天下，難求一??；唯一在芯片研制層次上，有希望達(dá)到蘋(píng)果境界的就是google，google不但請(qǐng)來(lái)了Hennessy和Patterson大神助陣，做了一些驚艷的芯片，例如TPU等，可以和google主推的tensorflow結(jié)合來(lái)用，但目前還沒(méi)有辦法和NVIDIA一較高下，也達(dá)不到蘋(píng)果的那種芯片和軟件垂直整合，渾然天成的產(chǎn)業(yè)影響力。
寫(xiě)在最后
賈老板說(shuō)芯片研發(fā)這一層一層修煉太難了，對(duì)于賈老板這種土豪有沒(méi)有什么捷徑？錢(qián)不是問(wèn)題！
這個(gè)真是有的？設(shè)計(jì)服務(wù)公司（design service）的turnkey芯片解決方案。
spec to chip；就是賈老板告訴設(shè)計(jì)服務(wù)公司，想要個(gè)什么芯片，交完錢(qián)，設(shè)計(jì)服務(wù)公司就可以把定制的芯片交付給賈老板了，就是這么簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)服務(wù)公司（design service），負(fù)責(zé)買(mǎi)ip，攢架構(gòu), 前端設(shè)計(jì)，后端設(shè)計(jì)，流片(找TSMC/SMIC)，封測(cè)(找日月光/長(zhǎng)電)，最終提供給賈老板，芯片都是賈老板的。設(shè)計(jì)服務(wù)公司就收個(gè)辛苦錢(qián)。
賈老板大驚，這個(gè)不就是芯片“代孕”嗎？
賈老板告訴設(shè)計(jì)服務(wù)公司想要什么孩子（芯片），賈老板只需要把“男孩/女孩，長(zhǎng)什么樣，眼睛，鼻子，嘴巴，耳朵的樣子”這個(gè)需求描述清楚（芯片SPEC），設(shè)計(jì)服務(wù)公司幫你生處理來(lái)；不過(guò)芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的代孕比目前娛樂(lè)圈前幾天沸沸揚(yáng)揚(yáng)的花邊要靠譜；功能，性能，功耗，成本指標(biāo)只要賈老板描述清楚了，設(shè)計(jì)服務(wù)公司就可以給賈老板合格的孩子（芯片），童叟無(wú)欺，包你滿意。
賈老板問(wèn)，這么好的服務(wù)，怎么不多用??？
因?yàn)橐话氵@種代孕（芯片設(shè)計(jì)服務(wù)）都比較貴，貴到什么程度？
男人聽(tīng)了沉默，女人聽(tīng)了流淚。賈老板聽(tīng)了，表示無(wú)所謂。
賈老板是土豪，可以花錢(qián)請(qǐng)芯原，請(qǐng)GUC，甚至請(qǐng)MTK給他做芯片定制，但賈老板的能量和咖位也就僅此而已；如果是微軟CEO薩提亞·納德拉，他可以直接給在圣克拉拉AMD總部辦公的“蘇媽”打個(gè)電話，告訴她微軟XBOX需要一顆強(qiáng)大SOC芯片，一定要把索尼的PS5干掉。蘇媽接了電話，表示“小事一樁”，直接把AMD看家本領(lǐng)ZEN2和RDNA2的GPU拿出來(lái)，給微軟定制一顆芯片，就是現(xiàn)在的XBOX SERIES X SOC芯片。
這個(gè)境界，土豪賈老板是望塵莫及的；有錢(qián)人的快樂(lè)，就是這么樸實(shí)無(wú)華，且枯燥。
- End -
