手机芯片研发有多难_手机芯片设计很简单？详解手机芯片设计的难点

自从华为靠自研芯片成功“上位”以来，手机厂商自研芯片便成为广大爱好者的谈资。很多吃瓜群众想，既然三星、苹果、华为行，别的品牌为何不行？“手机芯片吗不就是ARM的CPU和GPU拼在一起然后找一家代工厂造不就完了吗？”

然而事实却并不是这样，宣布自研芯片的小米面临澎湃S2的“难产”，LG的芯片也是雷声大雨点没(给LG代工的英特尔也宣布停止代工业务)，联想到雷军的那句“做芯片九死一生”，设计芯片难度是很大的。今天我就来介绍一下手机芯片的设计相关的难点。

1 CPU和GPU

一般认为这个是最简单的，因为ARM提供公版的方案。拿麒麟980为例，无非就是4个Cortex-A76核心和2个Cortex-A55核心通过总线“拼”在一起，然后再连上一个Mali-G76。

说的简单，实际上哪有那么简单，不仅要考虑芯片的布局，还要取舍每一种单元的规模(大了功耗和成本受不住，小了性能上不去)，还要为实际调度做好准备(例如980就是三丛集设计)。

2 ISP和DSP

ISP是图像信号处理的意思，也就是负责处理摄像头传来的信号的部件，集成在芯片内。

DSP是数字信号处理的意思，负责一些由CPU不合适做的工作，例如视频编解码等，集成在芯片内。

而这两者都需要芯片厂商自行研发。有消息称，华为为了研制麒麟950的ISP投入了近1亿美元，这是很多厂商负担不起的，也是绕不过去的。即便是如此，海思在视频编解码上还有欠缺，没有达到高通的水平。

3 基带芯片

手机的最基本工作是什么？当然是通讯，而通讯需要什么芯片？就是基带芯片。

基带芯片的研制有多么困难？强大如苹果都设计不出来，英伟达、德州仪器等巨头都因此退出了手机芯片市场。

而全网通则是手机芯片设计的最大难点之一，不仅涉及到技术，更涉及CDMA专利(而这方面专利大多由高通把持)，所以能设计全网通芯片的企业只有高通、英特尔(收购后获得CDMA授权)、海思、联发科(经过专利授权)、三星这五家。

这也就是澎湃S1成为“单网通”的原因，因为小米在通讯方面专利太薄弱了。

4 存储

这就设计到内存和闪存的控制器了，因为没有内存和闪存的芯片就根本不能用，而控制器则必须自己设计。而海思麒麟980率先在内存支持上支持LPDDR4 2133，让内存带宽更大。

5 其他部件

最近人工智能很火热，而海思也率先提出了NPU的概念，这完全是全新的概念产品，需要投入成本来研发。设计了NPU之后也的确让海思的芯片变得与众不同，更有卖点。

为了降低传感器造成的功耗，现在的手机芯片都设计了一个微小的核心专门用来控制传感器，比如现在手机的计步功能就涉及到这个核心。

6 生产

看似简单，把方案给代工厂就完事了，实际上也是最烧钱的一步。

芯片的试产，也叫“流片”，就是烧钱的第一步，现在的16nm流片一次就需要上百万美元，而顶尖的7nm工艺会更高。因为流片是试产，所以还有因设计缺陷失败的可能性。有传言称澎湃S2在已经流片多次，均宣告失败，钱烧了上亿元，却什么也没有拿出来。

就算是流片成功，进一步生产也需要大量的经费，而由此产生的成本则应该由产品来均摊，所以，一旦产品销量不畅，面临的必然是亏损。

由此可见，做芯片不是搭积木，而是技术与经费积累而成的产物。对于“中国芯”，我们能做到的也只有口头上支持一下了。

Sasuga Setsuna

ETAC Labs——An organization of Mizuiro-Aqua

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