从长远利益来看小米放弃澎湃芯片的研发是明智之举吗?
从长远看,小米放弃澎湃芯片当然不是明智之举,因为SOC芯片是智能手机的灵魂,所谓“有趣的灵魂万里挑一”,如果有自研SOC芯片,小米手机就有了差异化的灵魂,才可能冲破性价比对品牌提升的束缚。何况前面还有一个成功的华为在做榜样。别忘了,榜样的力量是无穷的。其实,小米并没有放弃澎湃芯片,今年1月份小米产品总监王腾在社交媒体做出过回应:没有放弃澎湃芯片;跳票是因为芯片研发比想象中困难;烧钱太快,超出想象;现在,网上有不少文章拿华为和小米自研芯片对比,然后嘲笑小米。
这种做法很肤浅,因为华为做芯片也走了不少弯路(这方面可以参考我过去的回答)、交了数以亿计的学费的。那么,澎湃芯片为何一再跳票呢?答案是,芯片集成设计确实太难了。有人会说,手机SOC芯片设计(集成设计)不就是买IP核,然后组装到一起吗,这和用电烙铁焊电子元件差不多。这么说的话,华为海思会第一个跳出来说:NO……芯片设计主要分前端和后端。
前端设计依次包括系统设计、RTL设计、逻辑综合和门级网表;后端设计依次包括物理设计、出版图。为避免糊涂,我深入解释一下:系统设计描述电路的功能,简单说就是这款芯片具有什么功能,重点在算法,变不成具体电路;RTL设计是使用Verilog(Verilog属于硬件描述语言,还有一种是VHDL)语言“写”出具体电路,也就是建模;RTL设计得到的是源代码,还不是我们用显微镜看到的芯片中的电路,因此需要被编译成具体电路,这就是逻辑综合;逻辑综合会得到门级网表(netlist)的文件,它描述了电路的门级结构、门级电路等,说多了怕吓跑读者,你可以理解成电路的示意图(这是个粗浅的类比,准确的称呼是集成电路的逻辑结构);那么,后端设计的物理设计又是啥玩意呢?简单说就是芯片的具体电路结构,包括规划、布局和布线,接地气儿说就是,把前端设计的东西变成具体电路,同时完整塞到指甲盖大小的芯片内,相当于建房子时详细的房间大小、门窗、家具、电路走向等等布局。
这一步完成后,就可以输出版图文件,它包含了电路的拓扑结构和元件特征,是芯片的最终图纸。芯片制造商比如台积电拿到这张版图就可以造出芯片。芯片设计流程说完了,看起来和设计洗衣机没什么差别。但差别真的是天壤之别,因为手机SOC芯片相对于家电芯片设计,难度相当于造飞机和造拖拉机的区别(董小姐喊造空调芯片真不是吹的,因为难度系数低好几个档次)。
上述流程中任何一个环节出了差错,在流片(tapeout)前又没发现,对不起,项目失败,上亿元打水漂。芯片业内不乏流片失败(其实就是设计失败)、公司关门的故事,真的不是段子。前面说过,ARM不是提供IP核吗,芯片设计难度应该降低了吧?并没有。ARM提供了IP核不假,但人家只管提供“零件”(IP核),没保证你把CPU、GPU、ISP、基带等内核集成到一起还能跑起来,这是高通、海思、联发科等芯片集成设计商的事。
把众多内核集中到一起,需要考虑内核连接的通信、功耗发热、内存控制器、缓存大小和共享级别取舍等等问题。所以,才有了高通、联发科、华为、三星都用ARM的CPU内核授权,但CPU跑分却分出了三六九等。没别的原因,就是各家集成设计能力有差别。小米澎湃芯片一再跳票,个人猜测,还是人才遇到了瓶颈,原联电的设计团队经验欠佳,烧了钱没烧出成果。
苹果的芯片、华为的芯片都是台积电生产的,没有台积电的话还有谁能替代?
华为的高端芯片已经向7纳米靠拢了,如果没有台积电生产放在国内很难生产,国内光刻机最强的属于中芯国际,当年中国半导体之父张汝京带头搞起来的,由于和台积电竞争关系被迫辞职退出了,现在中芯国家能生产的芯片的最高工艺是14纳米还仅仅的批量小产,距离顶尖的芯片制造工艺还是有非常大的差距,好在荷兰的光刻机巨头ASML已经同意卖给国内高端的光刻机,这是对国内这些年来坚持不懈的搞这方面研究的一个回报吧。
现在苹果,华为的高端芯片基本上都交给台积电来生产,台积电在高端芯片领域占据绝对的领先地位,可能很多人觉得台积电就是个芯片加工场而已,还能有多强,台积电的市值和英特尔不相上下,实力非常强劲并且跟全球最大的光刻机厂家ASML关系非常不一般,在顶级的芯片加工上两家企业一起合作开发。目前和台积电接近的企业当属于韩国的三星,但三星距离台积电还是有比较大的差异,三星现在受到日本原材料的制裁,7纳米芯片技术研发计划已经被延迟。
说到国产的芯片加工,能够拿得出手的就是中芯国际了,相比三星差距也非常明显,更不要讲和台积电差距了,芯片加工是一个技术含量非常高,并且需要长时间的积累,不得不提到ASML公司,这家公司虽然属于荷兰但融合了欧美在这块领域的技术和理论高峰,尤其是德国机械制造工艺,说到芯片半导体行业美国绝对是这方面的专家,台积电的创始人张忠谋曾经在德州仪器做过副总裁,中国的半导体之父张汝京也在德州仪器做过,并且在德州仪器里面被称之为建厂狂魔,包括现在的中芯国际也是引进了很多美国的技术才做到今天这个地步的。
任何前言技术都是需要长期积累的。由于历史原因,我国在这方面存在很大的不足。虽然这几年追赶了很久,但是现在能生产的芯片只停留在低端领域,高端还是比较空白。相信在国家的大力支持和国内的不断积累下,这项技术迟早会在国内被突破。但是从半导体行业来看,国内的差距还是很大的。华为只是在芯片设计上有所突破,但在生产和封装上仍依赖TSMC。像三星、英特尔这样的公司,从芯片设计到生产工艺制造都是一条龙。承认有差距并不丢人。现阶段就是把国外优秀的东西引进国内消化吸收。