簡體中文
English芯片設計公司的“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，手中無劍”
這是入門者狀態(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，無招勝有招
第四層：“心中無劍，手中也無劍”
不滯於物，草木竹石均可為劍，達到了人劍合一的境界；
劍法修煉是這樣進階，芯片設計公司也是如此
01
—
“心中有芯，手中無芯”
賈老板是一個土豪，看到芯片行業(yè)如此火熱，不錯過任何風口的賈老板決定踏入這個行業(yè)；賈老板不但是土豪，還是有很多關系；賈老板的關系深不可測，據(jù)賈老板說，他有個AI芯片項目，需要把攝像頭中的圖像中識別出犯罪分子然后傳輸?shù)胶笈_報警，原來賈老板的公司買別的廠家的芯片來搞這個，又貴又拿不到貨，賈老板每年通過各種渠道，完全可以出幾千萬顆，賈老板掐指一算，還是自己做芯片劃算；于是招了一批人，成立了一個芯片公司。
賈老板目前就是處于“心中有芯，手中無芯”的狀態(tài)，處于這個層次的公司，主要精力都是放在PPT變成芯片的過程；這個入門看似簡單，實際上非常復雜，賈老板要開發(fā)這款AI芯片，其核心應用核心應用是MIPI采集來的圖像，緩存到DDR中，通過AI處理器識別成犯罪分子，然后圖像由CPU控制通過WIFI網(wǎng)絡上傳云端，當團隊開工時，他發(fā)現(xiàn)面臨兩大問題：
1、問題一：IP的選擇:SOC里面CPU,DDR,總線，AI處理器，MIPI，WIFI這些IP都有IP vendor，但是選哪家就是學問？除了價格，這些IP有沒有成功應用的案例，速度能不能滿足要求；特別是AI處理器，是選vendor的IP，還是自己的團隊自研，如何取舍？
2、第問題二：工藝的選擇：工藝的選擇是考慮芯片預期的數(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，功耗如何，這是一個綜合方程求解。
賈老板的公司搞定了這個兩個問題；下面就開始了設計階段，賈老板挖來的團隊主要做SOC的集成和驗證，這一類芯片公司對設計的要求不是很大，但是對驗證的需求極大，所謂"設計性不強，驗證性極大"；后端可以依賴后端設計服務；從而可以較快的交付市場；芯片團隊主要完成完成RTL-to-netlist的部分，剩下的交付給后端設計服務公司完成netlist-to-gds部分，后端設計服務公司去找臺積電/中芯國際流片，然后找長電/日月光封測；不出意外，設計完成3個月后，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個月的時間，天資聰慧之人，一般也需要12個月時間；
如果經(jīng)歷九九八十一難，終于拿到了芯片；能夠bringup（芯片點亮），說明此層心法有所小成，可以進行下一層的修煉；
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，修煉時間也不同，一般經(jīng)歷過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，讓你在會六脈神劍的段譽和降龍十八掌的喬峰之間選一個和丁春秋單挑，正常人肯定選喬峰，因為選喬峰穩(wěn)贏，選段譽有風險，段譽的六脈神劍，天下無敵，極其精妙，但是輸出極其不穩(wěn)定，時有時無，容易關鍵時候，讓人崩潰。
如果研發(fā)一款芯片，也是希望最終的結果是喬峰的“降龍十八掌”，而不是段譽的“六脈神劍”，18個月過去，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；這個時候賈老板是什么反應，賈老板會崩潰；為了賈老板不崩潰，必須有個方法讓芯片設計公司穩(wěn)定可靠的輸出芯片產(chǎn)品。
芯片設計本身是一個標準工業(yè)化的流程，有一整套流程控制，通過這一套流程控制，可以保證兩點：
1：所想即所得：芯片按照產(chǎn)品定義能夠順利的研發(fā)設計出來，并且肯定可以工作；
2：所得即合格；芯片的合格是通過測試（DFT，BIST，功能pattern）后，保證芯片能夠100%的合格。
完成了這個階段，達到比較好的良率，例如95%，才算是完成了從入門到精通的一步。
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，包括從市場調(diào)研的輸入，產(chǎn)品定義的輸入，架構設計，IP選型，編碼規(guī)范，驗證規(guī)范，綜合及后端的signoff流程；這些規(guī)范，是無數(shù)流片BUG和失敗的教訓帶來的，遵守這些流程，就會大大降低風險，否則就會掉到一個又一個的坑里；因為產(chǎn)品定義偏差，設計的冗余不夠，驗證不充分，后端signoff規(guī)范不標準導致失敗的芯片，多如牛毛。
目前中國90%的芯片公司都小于100個人，并且研發(fā)人員就更少，基本上都是游擊隊的研發(fā)方式；主要依靠項目經(jīng)理自身能力，項目經(jīng)理的關注點一般是關注點在于RTL的質(zhì)量，驗證的質(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，如果后端服務公司比較規(guī)范，成功把握較大，如果后端服務公司本身流程不規(guī)范，signoff的流程不完善，那么風險就很大。從依靠人到依靠流程，就是一個很大轉(zhuǎn)變。
前面才是第一階段，后面封測，產(chǎn)能，庫存，整個供應鏈的管理，更折磨人，也更考驗芯片公司在這個方面的積累；芯片設計是高端制造業(yè)，制造業(yè)的問題一個也跑不了。供應鏈做不好，就會出現(xiàn)一個現(xiàn)象，如果市場突飛猛進，沒有預估協(xié)調(diào)好產(chǎn)能，則就錯過了掙錢的機會，如果庫存多了，而市場又沒有起來，就會導致成本的積壓。
經(jīng)歷第二層多次流片的鍛煉，芯片設計公司通過流程不斷磨合，把流程貫徹研發(fā)全過程，才能真正才能達到指哪打哪的境界，芯片團隊能夠有戰(zhàn)斗力輸出了；可以稱之為一個可靠的芯片團隊，而不是一個團伙，或者游擊隊。
本層修煉根據(jù)團隊悟性不同，短則1-2年可成，長則需要幾年可成，甚至永無可成之日，因為流片的錢花光，團隊散了，例子也不鮮見；對于賈老板這種土豪，有充足的資金投入和挖牛人經(jīng)驗，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，進行核心技術積累，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，逐漸能夠贏得市場，獲得成長機會。
03
—
“心中無芯，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，有價格競爭力的芯片，從客戶獲得資金，這個是正常的商業(yè)邏輯；而采取更高級的手段獲取客戶就是第三層修煉了。
”心中無芯，手中有芯“，這個境界，國內(nèi)公司少有練成，這個層次的廠商已經(jīng)超脫了賣芯片的層次了，直接就是方案(solution),專利（patent），生態(tài)（ecology），簡稱SPE。
方案這一層，比較好學，例如中國臺灣的聯(lián)發(fā)科在山寨機時代，也是提供了一套整個的turnkey的解決方案，華強北的小廠根本不用操心如何設計電路，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)科的手機芯片，就是一個完整的手機；這種方案降低了手機設計的門檻，奠定了山寨機的繁榮時代，也成就了聯(lián)發(fā)科芯片的“山寨機之王“的美譽。
海思也是一樣，在海思以前，有很多提供車牌識別的系統(tǒng)軟件廠商，都活得不錯，海思依據(jù)自身的IPC SOC做了智能停車系統(tǒng)，以SDK的形式免費開放，很快就有很多下游廠商跟進，能夠一下降低整個行業(yè)的門檻，所以芯片就打敗了TI等一系列對手，獲得市場的認可，這種提供整套的免費的解決方案，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檻，又有利可圖，那么芯片就是水到渠成的事情了。
比這個更高一個層級的是專利，高通在3G/4G/5G領域，部署了大量的專利，可以在每個芯片征收高通稅；高通在2G的CDMA技術中有90%專利，在3G的WCDMA技術中有27%左右的專利，在4G的LTE中有16%左右專利，在5G中有8%左右專利。而一臺智能手機，一定會涉及到這些技術中的專利，所以高通可以向所有的手機廠商收錢，手機廠商的驍龍的處理器，除了芯片的錢，還有交專利費，一頭牛扒兩次皮；高通這種就猶如丁春秋的“化功大法”，通過專利稅就可以賺的盆滿缽滿。
如果說高通霸王硬上弓式的征稅的這種讓人非常不爽，那么通過做生態(tài)來取得市場的領導地位就是另一種更高明的方式了。
第一個成功的例子是intel，英特爾是最著名的開源軟件Linux基金會的白金會員，最成功的云計算開源項目OpenStack基金會的白金會員，同時也是Apache基金會、GNOME基金會、Eclipse基金會以及開放數(shù)據(jù)中心聯(lián)盟、開放結構聯(lián)盟、開放虛擬化聯(lián)盟等開源組織的重要成員，同時也是Linux、ChromiumOS、OpenStack等眾多開源項目的最大的貢獻者之一；有人說，Intel就是一個軟件公司，而不是一個芯片公司；英特爾在linux內(nèi)核上總體貢獻占到了10.5%。intel做這些開源的工作，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，來謀勢，這個大勢就在在云計算時代，通過更便宜的開源軟件，讓云計算廠商從UINX+POWER的IBM的遷移到更具備成本優(yōu)勢的intel+linux的體系上來，現(xiàn)在intel占據(jù)了服務器市場的95%，intel的至強處理器和谷歌云，亞馬遜云，阿里云等云廠通過這些開源軟件血脈交融在了一起，現(xiàn)在的云廠都想要撇開intel（因為降低成本的需求），但是intel布局這么多年的軟件生態(tài)，想是一會事，真要更換各個云廠還是要耗費很多的力氣的。
另一個例子是NVIDIA，NVIDIA向業(yè)界開源CUDA編譯器，CUDA工具包，使用C/C++編程語言的開發(fā)環(huán)境。使用此工具包，可以在GPU上開發(fā)、優(yōu)化和部署應用程序。還包括支持第三方工具鏈（PyCUDA, Altime Hybridizer,OpenACC, OpenCL, Alea-GPU），同時，CUDA生態(tài)還包括很多庫、工具和技術的集合。CUDA庫支持如線性代數(shù)、圖像和視頻處理、深度學習和圖形分析的多種領域的應用。
CUDA開源也使各個用戶都綁定了NVDIA的GPU的應用，用戶很容易就可以在這里獲得自己想要的東西。而不用從頭開發(fā)”輪子“，省時省力省心,通過現(xiàn)成的庫或者現(xiàn)成的應用案例，加速了用戶的部署；憑借強大的生態(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；NVIDIA正是通過在AI領域的表項，在2021年股價達到3184億美元，超過intel，登頂IC產(chǎn)業(yè)第一寶座。
04
—
“心中無芯，手中也無芯”
如果前三個層次，還在最終都要通過賣芯片來實現(xiàn)自身價值的話，那么“心中無芯，手中也無芯”的境界就完全超脫了這個層次，而這個層次集大成者，就是蘋果。
蘋果自己也研發(fā)芯片，但是蘋果并不是為了賣芯片而研發(fā)芯片，而是為了構筑一個別人難以企及的門檻，通過芯片賦予產(chǎn)品與其他產(chǎn)品不一樣的獨特性和特殊性；也構成的“果粉”的信仰；達到“我就是我，不一樣的煙火”的效果。
蘋果做芯片和蘋果在IOS上開發(fā)的一個feature特性，其效果別無二致，客戶關注的是產(chǎn)品最終使用體驗，芯片是整個體系的一環(huán)而已，而且是別人難以模仿的一環(huán)；通過上下游垂直整合，獨特的產(chǎn)品邏輯和產(chǎn)品形態(tài)，提供給用戶超出心里預期的東西，用戶對蘋果的心理依賴油然而生；全球的擁躉“果粉”和“拜蘋果教”就此誕生。這一刻，蘋果自研的芯片，就是“果教”祭壇上的“圣杯”。
蘋果的芯片研發(fā)好比劍魔“獨孤求敗”，不出手則已，一出鬼神驚；去年自研處理器M1登場。5nm工藝，160億個晶體管。全新的統(tǒng)一架構，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)航都超過了INTEL一大截，讓江湖老大的INTEL情何以堪。M1芯片另一個巨大的好處是，兼容IOS App。iPhone，iPad，MAC從此架構歸一，一統(tǒng)天下！
此外，還有蘋果的手機處理器A系列A14 Bionic，是當今世界上最強大的手機處理器；強悍的性能保證了在產(chǎn)品周期內(nèi)你的iPhone與 iPad都能流暢運行，幾乎不用考慮什么變卡之類的問題，也是蘋果軟硬結合的基石。
蘋果的另一個別人都望之莫及是其強大自研能力，CPU，GPU，NPU，ISP，全部是自研，自研帶來了更強的性能和更優(yōu)的功耗；這個就是壁壘；正是獨有的芯片賦予蘋果超脫的境界，也托起了蘋果2萬億美元的市值。
如果說蘋果就是芯片行業(yè)的獨孤求敗，睥睨天下，難求一?。晃ㄒ辉谛酒兄茖哟紊?，有希望達到蘋果境界的就是google，google不但請來了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結合來用，但目前還沒有辦法和NVIDIA一較高下，也達不到蘋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。
寫在最后
賈老板說芯片研發(fā)這一層一層修煉太難了，對于賈老板這種土豪有沒有什么捷徑？錢不是問題！
這個真是有的？設計服務公司（design service）的turnkey芯片解決方案。
spec to chip；就是賈老板告訴設計服務公司，想要個什么芯片，交完錢，設計服務公司就可以把定制的芯片交付給賈老板了，就是這么簡單。設計服務公司（design service），負責買ip，攢架構, 前端設計，后端設計，流片(找TSMC/SMIC)，封測(找日月光/長電)，最終提供給賈老板，芯片都是賈老板的。設計服務公司就收個辛苦錢。
賈老板大驚，這個不就是芯片“代孕”嗎？
賈老板告訴設計服務公司想要什么孩子（芯片），賈老板只需要把“男孩/女孩，長什么樣，眼睛，鼻子，嘴巴，耳朵的樣子”這個需求描述清楚（芯片SPEC），設計服務公司幫你生處理來；不過芯片設計行業(yè)的代孕比目前娛樂圈前幾天沸沸揚揚的花邊要靠譜；功能，性能，功耗，成本指標只要賈老板描述清楚了，設計服務公司就可以給賈老板合格的孩子（芯片），童叟無欺，包你滿意。
賈老板問，這么好的服務，怎么不多用??？
因為一般這種代孕（芯片設計服務）都比較貴，貴到什么程度？
男人聽了沉默，女人聽了流淚。賈老板聽了，表示無所謂。
賈老板是土豪，可以花錢請芯原，請GUC，甚至請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”打個電話，告訴她微軟XBOX需要一顆強大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ZEN2和RDNA2的GPU拿出來，給微軟定制一顆芯片，就是現(xiàn)在的XBOX SERIES X SOC芯片。
這個境界，土豪賈老板是望塵莫及的；有錢人的快樂，就是這么樸實無華，且枯燥。
- End -
