
凯发在线|问天网上海|芯片设计行业学习笔记
来源:凯发娱发K8官网 发布时间:2024-04-25

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集成电路产业链主要由设计✿ღღ、制造✿ღღ、封装和测试等环节组成问天网上海✿ღღ。其中设计位于产业链的顶端✿ღღ,属于典型的智力密集型行业✿ღღ,具有较高技术含量✿ღღ;制造环节为生产制造晶圆基片✿ღღ,并将设计环节设计好的电路版图蚀刻在晶圆基片上凯发在线✿ღღ,该环节投资巨大✿ღღ,通常一条晶圆生产线需要投资数亿美元✿ღღ;封装及测试为后段加工环节✿ღღ,资金及技术门槛相对较低✿ღღ。
我国集成电路市场需求接近全球1/3✿ღღ,而产值却不足全球7%✿ღღ,是我国经济严重的短板✿ღღ,每年集成电路有关产品进口额达2000多亿美元✿ღღ。
CPU芯片产业是集成电路行业中产值最大✿ღღ、影响力最广的产业✿ღღ,长期以来✿ღღ,其核心技术和产品为欧美✿ღღ、日韩等发达国家企业所掌控✿ღღ。由于缺乏自主知识产权✿ღღ,我国企业在CPU芯片设计✿ღღ、制造等方面与国际领先企业存在较大差距✿ღღ,导致我国在CPU核心技术及其产品使用中✿ღღ,不仅需要支付巨额的知识产权费✿ღღ,更在国家信息安全等领域面临巨大风险✿ღღ。
用于计算机✿ღღ、服务器的CPU称为通用CPU✿ღღ,用在其它领域的被称为嵌入式CPU✿ღღ,比如工业控制✿ღღ、平板电脑✿ღღ、手机✿ღღ、智能家电等领域✿ღღ。
CPU指令集是CPU所执行的指令集合凯发在线✿ღღ。不同的CPU执行不同的指令集✿ღღ,形成了不同的指令集架构✿ღღ。通用CPU的指令集架构为X86架构✿ღღ,Intel✿ღღ、AMD等公司基于该指令集设计CPU芯片凯发在线✿ღღ,用于计算机和服务器中✿ღღ。嵌入式CPU领域中最著名的指令集架构是ARM架构和MIPS架构✿ღღ。
CPU内核是某种指令集架构的具体电路实现✿ღღ。一个指令集架构可以具有不同的实现✿ღღ, 如ARM有ARM9✿ღღ、 ARM11等多款内核✿ღღ, MIPS有4K✿ღღ、24K等多款内核✿ღღ。同一架构的CPU内核执行相同的指令集✿ღღ,但各个内核设计不同✿ღღ,因此具有不同的性能✿ღღ、功耗等指标问天网上海✿ღღ。CPU内核通常以知识产权授权的方式提供给芯片设计企业使用✿ღღ。
在这种芯片中✿ღღ,除了CPU内核外✿ღღ,还集成了某些专用功能电路✿ღღ、存储器接口电路✿ღღ、各种外围设备接口电路等✿ღღ。业界通常也把这种具有CPU内核✿ღღ、集成多个功能模块✿ღღ、面向某一领域的高集成度芯片产品称为SoC芯片✿ღღ,中文翻译为片上系统或系统级芯片✿ღღ。
早期的CPU芯片主要由若干家大企业掌握✿ღღ,这些企业从事从CPU指令集✿ღღ、CPU内核到最终芯片的设计✿ღღ。在随后几十年随着产业分工凯发在线✿ღღ、产业模式不断调整✿ღღ,发展到本世纪凯发在线✿ღღ,在嵌入式CPU领域形成了专门提供CPU内核的知识产权企业✿ღღ。
这些企业不设计芯片✿ღღ,而是基于某种CPU指令集✿ღღ,专注于CPU内核的设计✿ღღ,将设计好的CPU内核以知识产权的方式提供给芯片设计企业使用✿ღღ。而芯片设计企业则购买知识产权企业的CPU内核✿ღღ,并结合其他功能模块✿ღღ,设计最终的SoC芯片产品✿ღღ,我国本土优秀的芯片设计商全志科技就属于此类企业✿ღღ。
英国的ARM公司和美国的MIPS公司是全球最著名的CPU内核知识产权企业✿ღღ,这两家企业提供的CPU内核为芯片设计企业广泛使用✿ღღ。
国内外大部分芯片设计企业通过购买CPU IP供应商的CPU内核进行SoC芯片设计✿ღღ,这种方式称为内核授权✿ღღ。一些国际顶级的芯片设计企业通过架构授权获取指令集的使用许可✿ღღ,自己设计CPU内核✿ღღ。例如✿ღღ,高通✿ღღ、Marvell✿ღღ、微软等企业获得了ARM公司的指令集架构授权✿ღღ,Broadcom✿ღღ、NEC✿ღღ、Toshiba等企业则获得了MIPS公司的指令集架构授权✿ღღ。我国的龙芯问天网上海✿ღღ,北京君正等均获得了MIPS架构授权✿ღღ。指令集架构授权使得芯片设计企业能够自行设计CPU内核✿ღღ,更好地掌控核心技术✿ღღ,避免内核授权而带来的产品同质化问题✿ღღ,使芯片产品具有更强的竞争力✿ღღ。
不过一个不争的事实就是问天网上海✿ღღ,在移动互联网时代✿ღღ,MIPS由于软件生态问题✿ღღ,在手机✿ღღ、平板电脑等移动终端的应用领域✿ღღ,远不及ARM✿ღღ。但是也不能说MIPS彻底没落✿ღღ,在嵌入式设备和消费电子领域中其依然占有很大的份额问天网上海✿ღღ。 可以相信这两种架构未来依然会长期并存✿ღღ,并且经由优秀的芯片设计商继续将其发扬光大✿ღღ。