为什么 OPPO、vivo 等一众厂商不造手机芯片？

图片：jplenio / CC0

Hellc，IC专业在读，文章比代码写的好一点

-----------------------------------------------

回覆 4DAY 后弥补：

没想到有 4k+ 的赞了。弥补一些有参考价值的数据吧。

评论区有人攻讦我没有给具体数据，那我仍是说一下嘛~就我今朝接触过的几回尝试性流片（指芯片给台积电、中芯国际这种厂子，走 MPW 出产几百片芯片出来）的破费，TSMC 上古亚微米级（几十几百纳米，具体几多我不记得了）工艺一次在 30 万摆布，台积电 28nm 一次百万以上。回覆中说百亿夸张了哈，不外最新工艺 7nm 这种价钱也毫不会廉价）。
评论区有人攻讦我没有说手机基带的问题。说来忸捏，基带芯片应该属于射频范畴，我对数字芯片领会比力多，射频范畴领会很少（凡是芯片分为数字、模拟和射频三种用途，有着完全分歧的设计模式）。不外有一点，手机 SoC 并纷歧心猿意马非要包罗基带，好比赫赫有名的苹果 A12 自己并不带基带啦。
纯真写一个 CPU 并不坚苦的，据我伴侣说，中国某樱花很都雅的 985 计较机系本科大三就要肄业生本身写一个带 5 级流水线的 MIPS 布局 CPU（道听途说，若是不合错误请轻喷）。并且昔时 x 芯也不是没有做出当作果，并不是完全骗钱的，其实离当作功只差一步了（若是有机遇我能更清晰地领会那段汗青的话，我很愿意写一篇文章去阐发~）。
中国的 IC 行业应该已经火起来了。并且我们绝对不是无芯可用，良多范畴的专用芯片，都有良多巨细公司在默默奋斗，大部门都拥有了本身的产物。人工智能范畴的芯片更长短常火。通用芯片中国起步晚，制约多，请给我们一点时候。
讲个小故事，我曾经接触过一家位于上海的小半导体草创公司。跟曾经与 AMD 合作过的大工程师、后来是台湾某公司的大老板聊天时，他说一个芯片设计团队凡是需要 120 人摆布才比力完整。而那家小公司，整个公司全体手艺人员只有 70 人，负责芯片的更是只有不到 20 人，可是他们也做出了本身的芯片。我想说的是，也许我们在大谈特谈尖端手艺，谈高机能芯片，谈 7nm5nm 这种追求物理极限的工具，可是也有这么一批默默扎根行业的从业者，也是这片地盘上最有热忱的一群人，他们用不了技惊四座的手艺，因为决议着他们存亡的，仍然是市场。但但愿之火有大有小，非论手艺凹凸，只要有人苦守在这个行业，有千万万工程师、创业者为之奋斗，星星之火终可燎原。

-----------------------------------------------

这年初对 IC 全行业（即从设计起头到最后芯片问宿世）的科普还真不多，索性借着这个问题好好回覆一下。

看到标题问题的第一刹时，我也很想像其他答本家儿一样喷一喷提问者对手艺的一知半解，以及由此带来的蔑视。后来沉着想想，这其实反映了通俗人对集当作电路行业的不睬解。究竟结果集当作电路行业里有一件很令人头痛的事，就是若何若何在形象描述 IC 财产各类根基概念的同时表达清晰这个行业的复杂水平——不说芯片是沙子做的，通俗人理解不来芯片是何方神圣；但沙子离芯片的距离，中心附加的手艺和聪明，可是比石头到宿世界第一高楼哈利法塔还要遥远千倍万倍。

以下是正经科普，但愿能借回覆题本家儿疑问的机遇，让读者对 IC 财产有一个大要的领会。

若是您有耐烦看完对这四个问题的回覆，您应该可以领会网友们日常用来吐槽的“买 ARM 授权”到底是什么意思，为什么造一块芯片如斯坚苦。若是您足够聪慧，还应该能感触感染到芯片作为 21 宿世纪人类聪明的结晶，其光线是何等刺眼。

为了便利论述，我们假设一家叫“ov”的公司，财大气粗，其 CEO，闻名企业家段不服师长教师，于 2019 年 3 月 22 日俄然在微博上颁布发表，ov 决议自立研发“贪吃 890”手机 SoC。

某微博红人雷兵师长教师随即在评论区要求段不服回覆下面四个问题，并称若是回覆欠好，就亲自给他科普手机厂商本身造芯片的各种坏处。

“手机芯片”是什么？
ov 能不克不及从 ARM 买到造芯片的“图纸”？
有了图纸，ov 还需要什么才能造出一枚芯片？
台积电拿到图纸今后在做什么？

一、”手机芯片“是什么。

我赌五角钱，段不服师长教师固然在商界叱咤风云多年，打造过诸如“小霸本家儿”、“步步低”等红极一时的产片，可是他对芯片的领会，生怕仅限于“面积指甲盖巨细”和“欠好造”这两个印象。

关于芯片的界说良多，这里我给出一个我认为最好理解的说法。

芯片就是把曩昔用一堆堆电缆、开关、磁带这些庞大无比的电器实现的功能，在一片尺寸凡是不跨越 2cmX2cm 的小工具上实现出来并集当作当作千上亿个。
换句话说，若是你见过收音机拆开今后，里面的原件长什么样（尽管你可能依旧不知道那些原件是做什么的，但至少应该有个感性的印象），那么现在芯片的几乎所有功能，也同样能用收音机里面的零件实现，只不外复杂一点的芯片需要拆几亿个收音机才能凑够这些零件罢了（同时也意味着几亿个收音机的功耗和奇慢无比的速度）。

此时你可能惊奇道，这是怎么做到的？且慢，我们先不去考虑是怎么实现的，我只能提前告诉你，不要想象当作在 2cmX2cm 的纸片上用打印机打印上亿个图形，而是需要想象当作在 2cmX2cmX1mm 的小石块上雕镂一幅有上亿个小动物的、镂空的 3D 风光画。

同时我们要注重到，ov 要做的是“贪吃 890”手机 SoC 芯片。这 SoC 三个字母不加没关系，一旦加上，这个芯片又不太一样了。此时，系统和软硬连系两个词语又浮上水面。

回到之前收音机的例如，可能一枚“收音机芯片”的功能就是“接管特心猿意马频率的电磁波，并把它翻译当作语音输出到音响系统“。这枚芯片也还算简单。但 SoC 呢？

SoC，全称 System on Chip，在芯片上的系统。说到系统，我很喜好一个词：“麻雀虽小，五脏俱全”。系统意味着它有一整套完美的系统布局。你可以这样理解，通俗的芯片，只需要做好一件事，好比计较、好比储存；SoC 也是芯片，但 SoC 几乎就是一台完整的电脑，他要能计较、能储存、能实现数据在本身内部各模块之间流动。

说 SoC 是一台去失落显示器、键盘鼠标，可是有 CPU 有显卡有本家儿板有声卡有硬盘有内存的电脑，其实并不为过。而这一切都集当作在那块指甲盖巨细的芯片上。

这就带来一个庞大的问题。我们都知道，电脑这工具，上有 Windows 操作系统，下面内存硬盘各有各的接口尺度。这些工具若是要浓缩到一块芯片上，怎么办？

此处我不睁开说，不然太华侈时候。读者只需要记住一个词——软硬件协同设计，然后慢慢咀嚼吧。

二、ov 能不克不及从 ARM 买到造芯片的“图纸”？

谜底：可以。但“图纸”种类比力多，绝大部门图纸并不成以直接拿到台积电“工场”去出产。

我没有和 arm 打过交道，还真不知道从 arm 买手机芯片，尤其是大师关心的手机 SoC 芯片 ARM 具体怎么卖。

可是 ov 暗示无所谓，我财大气粗。可是 ov 再有钱，其在 ARM 只能买到以下三种图纸（IC 行业称之为 IP 核）：

软核
固核
硬核

为了不涉及复杂的手艺词语，我用盖大楼的图纸来描述这三种工具。

软核，近似于开辟商对大楼“画大饼”。“这座大楼一共十一层，每层分当作一百个隔间，每层的隔间别离是 5x6m，10x30m……”这张具体的“饼”将大楼的所有设计理念、设计逻辑、执行尺度、告竣的结果以及用几个楼梯、几个电梯去告竣这些结果描述的很清晰。

固核，近似于结果衬着图。衬着图下，这栋楼每层用什么材料、外表看起来够不敷炫酷，柱子够不敷健壮，已经可以或许看个大要。

硬核，就如名字一样“硬核”，是大楼的施工图纸，每一寸都规划好了，建筑商拿着这图纸直接施工就完事了。

伶俐的读者此时应该可以想到，硬核似乎是便利省事的图纸了。但对于 ov 公司来说，它其实不太想要这个，因为画的完美的图纸，你完全无法对其进行革新优化，也看不出来设计师最初的设计理念。而软核图纸呢？固然拿到今后没法直接施工，可是我完全可以把外墙颜色点窜当作绿色，同时加两个电梯，印上我公司 logo，再让设计师把它搞当作硬核图纸拿去出产。

简而言之，软核距离出产线最远，可是矫捷可点窜，同时有必然的风险（鬼知道你蓝丹青的这么好，建起来会不会直接倒失落）。硬核拿过来就能去出产，可是几乎不克不及心猿意马制点窜。固核介于两者之间。可是，任何一种方案都不成能让 ov 百分百对劲，ov 必需在出产难度、心猿意马制水平等方面衡量。

但这仍是小麻烦，最最主要的是，ARM 卖的图纸不！是！SoC！！ARM 卖的只是 SoC 中的计较模块，其它所有设计，以及设计与设计之间如何共同工作，都需要 ov 本身去搞心猿意马。若是它买 ARM 家的 IP 核，软核天然是矫捷，矫捷意味着便利和本身芯片内的其他设计姑息共同，可是就需要承担接下来做当作当作品的风险。若是买硬核，那就是买了一个写死的设计，本身所有的设计都要共同它来，分毫不克不及差。

对了，ov 公司还要随手把这个芯片的驱动写了，才能在上面跑起来安卓。

一句话，有钱就有图纸，但你要用起来，还真费劲。

三、有了图纸，ov 还需要什么才能造出一枚芯片？

假如 ov 决心很足，东拼西凑搞出了“贪吃 890”的完整图纸。它可以把它放进工场出产了吗？

段不服师长教师不愧是贸易大佬，他在看完这个烧了几个亿才搞出来的图纸，眼看就可以统治手机市场之时，问了首席工程师一句话：我怎么知道你的图纸设计是对的，没有 BUG？

工程师一愣，然后说：我们……测试一下？

段不服大吼一声：你哄三岁小孩呢？没工具你怎么测试？？这样，别焦急投入市场，先让台积电给我造两片出来，你们测试没问题再投入市场

工程师：段……段司理，台积电说，我们的芯片，开模费 100 亿，今后每造一片只要十块钱……您不管是产一片仍是产一万片，其实价钱差不多，做瞎了，整个公司就没了……

段：我……nmd，为什么？

没错。困扰芯片行业的庞大问题之一，就是出产芯片的特点。其实每片芯片并不是太值钱，可是哪怕只做一片，也需要造良多异常紧密的掩模版。这部门花销无论若何都不克不及避免。这也就意味着，几十几百亿的钱投入出产前，没人知道这芯片能不克不及工作。这个风险之大，不是通俗企业可以承受的。

当然，芯片投产前也不是完全不克不及“测试”。我们管出产前找芯片 BUG 的工作叫“验证”。这又是一个很是大的范畴，并且验证一片芯片的其复杂水平，其实并不比设计一块芯片低。这不难理解——用户拿到手机今后，可能下载各类软件，在屏幕上左滑右滑点来点去，可能领受到无数种可能的数据，你怎么知道用户的某一个行为不会触发 BUG？显然，用户的行为无限无尽，而验证不成能验证这片芯片上所可能发生的所有工作。这里面的学问，也大的很。

四、台积电拿到图纸今后在做什么？

其实这不是 ov 公司要考虑的问题，这是台积电的问题。限于篇幅（懒）我也不睁开说了。我在反复一下在问题一里的那句话：

芯片就是把曩昔用一堆堆电缆、开关、磁带这些庞大无比的电器实现的功能，在一片尺寸凡是不跨越 2cmX2cm 的小工具上实现出来并集当作当作千上亿个。
换句话说，若是你见过收音机拆开今后，里面的原件长什么样（尽管你可能依旧不知道那些原件是做什么的，但至少应该有个感性的印象），那么现在芯片的几乎所有功能，也同样能用收音机里面的零件实现，只不外复杂一点的芯片需要拆几亿个收音机才能凑够这些零件罢了（同时也意味着几亿个收音机的功耗和奇慢无比的速度）。

同时补一个 B 站视频，是英特尔公司官方动画讲解的芯片建造

帧的芯片建造过程

伴侣，若是你看完了，你感觉，从 ARM 买一个图纸，在整个手机芯片设计中，有多主要呢？

归正 ov 老板暗示：等一下，我这里有个 X28 要发布，芯片的事先缓一缓。

本文文字全数原创，所有图片来历于收集，侵删。

所有人名、企业名均为诬捏，若有类似，纯属巧合。

许可转载但需本人赞成。