為什么 OPPO、vivo 等一眾廠商不造手機芯片？

圖片：jplenio / CC0

Hellc，IC專業在讀，文章比代碼寫的好一點

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回覆 4DAY 后彌補：

沒想到有 4k+ 的贊了。彌補一些有參考價值的數據吧。

評論區有人攻訐我沒有給具體數據，那我仍是說一下嘛~就我今朝接觸過的幾回嘗試性流片（指芯片給臺積電、中芯國際這種廠子，走 MPW 出產幾百片芯片出來）的破費，TSMC 上古亞微米級（幾十幾百納米，具體幾多我不記得了）工藝一次在 30 萬擺布，臺積電 28nm 一次百萬以上。回覆中說百億夸張了哈，不外最新工藝 7nm 這種價錢也毫不會廉價）。
評論區有人攻訐我沒有說手機基帶的問題。說來忸捏，基帶芯片應該屬于射頻范疇，我對數字芯片領會比力多，射頻范疇領會很少（凡是芯片分為數字、模擬和射頻三種用途，有著完全分歧的設計模式）。不外有一點，手機 SoC 并紛歧心猿意馬非要包羅基帶，好比赫赫有名的蘋果 A12 自己并不帶基帶啦。
純真寫一個 CPU 并不堅苦的，據我伴侶說，中國某櫻花很都雅的 985 計較機系本科大三就要肄業生本身寫一個帶 5 級流水線的 MIPS 布局 CPU（道聽途說，若是不合錯誤請輕噴）。并且昔時 x 芯也不是沒有做出當作果，并不是完全騙錢的，其實離當作功只差一步了（若是有機遇我能更清晰地領會那段汗青的話，我很愿意寫一篇文章去闡發~）。
中國的 IC 行業應該已經火起來了。并且我們絕對不是無芯可用，良多范疇的專用芯片，都有良多巨細公司在默默奮斗，大部門都擁有了本身的產物。人工智能范疇的芯片更長短常火。通用芯片中國起步晚，制約多，請給我們一點時候。
講個小故事，我曾經接觸過一家位于上海的小半導體草創公司。跟曾經與 AMD 合作過的大工程師、后來是臺灣某公司的大老板聊天時，他說一個芯片設計團隊凡是需要 120 人擺布才比力完整。而那家小公司，整個公司全體手藝人員只有 70 人，負責芯片的更是只有不到 20 人，可是他們也做出了本身的芯片。我想說的是，也許我們在大談特談尖端手藝，談高機能芯片，談 7nm5nm 這種追求物理極限的工具，可是也有這么一批默默扎根行業的從業者，也是這片地盤上最有熱忱的一群人，他們用不了技驚四座的手藝，因為決議著他們存亡的，仍然是市場。但但愿之火有大有小，非論手藝凹凸，只要有人苦守在這個行業，有千萬萬工程師、創業者為之奮斗，星星之火終可燎原。

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這年初對 IC 全行業（即從設計起頭到最后芯片問宿世）的科普還真不多，索性借著這個問題好好回覆一下。

看到標題問題的第一剎時，我也很想像其他答本家兒一樣噴一噴提問者對手藝的一知半解，以及由此帶來的蔑視。后來沉著想想，這其實反映了通俗人對集當作電路行業的不睬解。究竟結果集當作電路行業里有一件很令人頭痛的事，就是若何若何在形象描述 IC 財產各類根基概念的同時表達清晰這個行業的復雜水平——不說芯片是沙子做的，通俗人理解不來芯片是何方神圣；但沙子離芯片的距離，中心附加的手藝和聰明，可是比石頭到宿世界第一高樓哈利法塔還要遙遠千倍萬倍。

以下是正經科普，但愿能借回覆題本家兒疑問的機遇，讓讀者對 IC 財產有一個大要的領會。

若是您有耐煩看完對這四個問題的回覆，您應該可以領會網友們日常用來吐槽的“買 ARM 授權”到底是什么意思，為什么造一塊芯片如斯堅苦。若是您足夠聰慧，還應該能感觸感染到芯片作為 21 宿世紀人類聰明的結晶，其光線是何等刺眼。

為了便利論述，我們假設一家叫“ov”的公司，財大氣粗，其 CEO，聞名企業家段不服師長教師，于 2019 年 3 月 22 日俄然在微博上頒布發表，ov 決議自立研發“貪吃 890”手機 SoC。

某微博紅人雷兵師長教師隨即在評論區要求段不服回覆下面四個問題，并稱若是回覆欠好，就親自給他科普手機廠商本身造芯片的各種壞處。

“手機芯片”是什么？
ov 能不克不及從 ARM 買到造芯片的“圖紙”？
有了圖紙，ov 還需要什么才能造出一枚芯片？
臺積電拿到圖紙今后在做什么？

一、”手機芯片“是什么。

我賭五角錢，段不服師長教師固然在商界叱咤風云多年，打造過諸如“小霸本家兒”、“步步低”等紅極一時的產片，可是他對芯片的領會，生怕僅限于“面積指甲蓋巨細”和“欠好造”這兩個印象。

關于芯片的界說良多，這里我給出一個我認為最好理解的說法。

芯片就是把曩昔用一堆堆電纜、開關、磁帶這些龐大無比的電器實現的功能，在一片尺寸凡是不跨越 2cmX2cm 的小工具上實現出來并集當作當作千上億個。
換句話說，若是你見過收音機拆開今后，里面的原件長什么樣（盡管你可能依舊不知道那些原件是做什么的，但至少應該有個感性的印象），那么現在芯片的幾乎所有功能，也同樣能用收音機里面的零件實現，只不外復雜一點的芯片需要拆幾億個收音機才能湊夠這些零件罷了（同時也意味著幾億個收音機的功耗和奇慢無比的速度）。

此時你可能驚奇道，這是怎么做到的？且慢，我們先不去考慮是怎么實現的，我只能提前告訴你，不要想象當作在 2cmX2cm 的紙片上用打印機打印上億個圖形，而是需要想象當作在 2cmX2cmX1mm 的小石塊上雕鏤一幅有上億個小動物的、鏤空的 3D 風光畫。

同時我們要注重到，ov 要做的是“貪吃 890”手機 SoC 芯片。這 SoC 三個字母不加沒關系，一旦加上，這個芯片又不太一樣了。此時，系統和軟硬連系兩個詞語又浮上水面。

回到之前收音機的例如，可能一枚“收音機芯片”的功能就是“接管特心猿意馬頻率的電磁波，并把它翻譯當作語音輸出到音響系統“。這枚芯片也還算簡單。但 SoC 呢？

SoC，全稱 System on Chip，在芯片上的系統。說到系統，我很喜好一個詞：“麻雀雖小，五臟俱全”。系統意味著它有一整套完美的系統布局。你可以這樣理解，通俗的芯片，只需要做好一件事，好比計較、好比儲存；SoC 也是芯片，但 SoC 幾乎就是一臺完整的電腦，他要能計較、能儲存、能實現數據在本身內部各模塊之間流動。

說 SoC 是一臺去失落顯示器、鍵盤鼠標，可是有 CPU 有顯卡有本家兒板有聲卡有硬盤有內存的電腦，其實并不為過。而這一切都集當作在那塊指甲蓋巨細的芯片上。

這就帶來一個龐大的問題。我們都知道，電腦這工具，上有 Windows 操作系統，下面內存硬盤各有各的接口尺度。這些工具若是要濃縮到一塊芯片上，怎么辦？

此處我不睜開說，不然太華侈時候。讀者只需要記住一個詞——軟硬件協同設計，然后慢慢咀嚼吧。

二、ov 能不克不及從 ARM 買到造芯片的“圖紙”？

謎底：可以。但“圖紙”種類比力多，絕大部門圖紙并不成以直接拿到臺積電“工場”去出產。

我沒有和 arm 打過交道，還真不知道從 arm 買手機芯片，尤其是大師關心的手機 SoC 芯片 ARM 具體怎么賣。

可是 ov 暗示無所謂，我財大氣粗。可是 ov 再有錢，其在 ARM 只能買到以下三種圖紙（IC 行業稱之為 IP 核）：

軟核
固核
硬核

為了不涉及復雜的手藝詞語，我用蓋大樓的圖紙來描述這三種工具。

軟核，近似于開辟商對大樓“畫大餅”。“這座大樓一共十一層，每層分當作一百個隔間，每層的隔間別離是 5x6m，10x30m……”這張具體的“餅”將大樓的所有設計理念、設計邏輯、執行尺度、告竣的結果以及用幾個樓梯、幾個電梯去告竣這些結果描述的很清晰。

固核，近似于結果襯著圖。襯著圖下，這棟樓每層用什么材料、外表看起來夠不敷炫酷，柱子夠不敷健壯，已經可以或許看個大要。

硬核，就如名字一樣“硬核”，是大樓的施工圖紙，每一寸都規劃好了，建筑商拿著這圖紙直接施工就完事了。

伶俐的讀者此時應該可以想到，硬核似乎是便利省事的圖紙了。但對于 ov 公司來說，它其實不太想要這個，因為畫的完美的圖紙，你完全無法對其進行革新優化，也看不出來設計師最初的設計理念。而軟核圖紙呢？固然拿到今后沒法直接施工，可是我完全可以把外墻顏色點竄當作綠色，同時加兩個電梯，印上我公司 logo，再讓設計師把它搞當作硬核圖紙拿去出產。

簡而言之，軟核距離出產線最遠，可是矯捷可點竄，同時有必然的風險（鬼知道你藍丹青的這么好，建起來會不會直接倒失落）。硬核拿過來就能去出產，可是幾乎不克不及心猿意馬制點竄。固核介于兩者之間。可是，任何一種方案都不成能讓 ov 百分百對勁，ov 必需在出產難度、心猿意馬制水平等方面衡量。

但這仍是小麻煩，最最主要的是，ARM 賣的圖紙不！是！SoC！！ARM 賣的只是 SoC 中的計較模塊，其它所有設計，以及設計與設計之間如何共同工作，都需要 ov 本身去搞心猿意馬。若是它買 ARM 家的 IP 核，軟核天然是矯捷，矯捷意味著便利和本身芯片內的其他設計姑息共同，可是就需要承擔接下來做當作當作品的風險。若是買硬核，那就是買了一個寫死的設計，本身所有的設計都要共同它來，分毫不克不及差。

對了，ov 公司還要隨手把這個芯片的驅動寫了，才能在上面跑起來安卓。

一句話，有錢就有圖紙，但你要用起來，還真費勁。

三、有了圖紙，ov 還需要什么才能造出一枚芯片？

假如 ov 決心很足，東拼西湊搞出了“貪吃 890”的完整圖紙。它可以把它放進工場出產了嗎？

段不服師長教師不愧是貿易大佬，他在看完這個燒了幾個億才搞出來的圖紙，眼看就可以統治手機市場之時，問了首席工程師一句話：我怎么知道你的圖紙設計是對的，沒有 BUG？

工程師一愣，然后說：我們……測試一下？

段不服大吼一聲：你哄三歲小孩呢？沒工具你怎么測試？？這樣，別焦急投入市場，先讓臺積電給我造兩片出來，你們測試沒問題再投入市場

工程師：段……段司理，臺積電說，我們的芯片，開模費 100 億，今后每造一片只要十塊錢……您不管是產一片仍是產一萬片，其實價錢差不多，做瞎了，整個公司就沒了……

段：我……nmd，為什么？

沒錯。困擾芯片行業的龐大問題之一，就是出產芯片的特點。其實每片芯片并不是太值錢，可是哪怕只做一片，也需要造良多異常緊密的掩模版。這部門花銷無論若何都不克不及避免。這也就意味著，幾十幾百億的錢投入出產前，沒人知道這芯片能不克不及工作。這個風險之大，不是通俗企業可以承受的。

當然，芯片投產前也不是完全不克不及“測試”。我們管出產前找芯片 BUG 的工作叫“驗證”。這又是一個很是大的范疇，并且驗證一片芯片的其復雜水平，其實并不比設計一塊芯片低。這不難理解——用戶拿到手機今后，可能下載各類軟件，在屏幕上左滑右滑點來點去，可能領受到無數種可能的數據，你怎么知道用戶的某一個行為不會觸發 BUG？顯然，用戶的行為無限無盡，而驗證不成能驗證這片芯片上所可能發生的所有工作。這里面的學問，也大的很。

四、臺積電拿到圖紙今后在做什么？

其實這不是 ov 公司要考慮的問題，這是臺積電的問題。限于篇幅（懶）我也不睜開說了。我在反復一下在問題一里的那句話：

芯片就是把曩昔用一堆堆電纜、開關、磁帶這些龐大無比的電器實現的功能，在一片尺寸凡是不跨越 2cmX2cm 的小工具上實現出來并集當作當作千上億個。
換句話說，若是你見過收音機拆開今后，里面的原件長什么樣（盡管你可能依舊不知道那些原件是做什么的，但至少應該有個感性的印象），那么現在芯片的幾乎所有功能，也同樣能用收音機里面的零件實現，只不外復雜一點的芯片需要拆幾億個收音機才能湊夠這些零件罷了（同時也意味著幾億個收音機的功耗和奇慢無比的速度）。

同時補一個 B 站視頻，是英特爾公司官方動畫講解的芯片建造

幀的芯片建造過程

伴侶，若是你看完了，你感覺，從 ARM 買一個圖紙，在整個手機芯片設計中，有多主要呢？

歸正 ov 老板暗示：等一下，我這里有個 X28 要發布，芯片的事先緩一緩。

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