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第449章 让沐阳都惊讶的芯片架构(1/2)

作者:520农民
星海集团,培训教室。

员工正在听芯片设计项目组的高级工程师讲课。

这个芯片培训课并不是针对芯片项目组的人员,而是公司里的兴趣爱好员工。

在星海集团,每周都有各种各样的培训课,讲课老师一般为高级工程师,偶尔会有专家讲课,员工下班后没什么事,可以去听一听,星海集团的培训学习气氛很浓厚。

“各位同事,我们先来了解一下芯片的大概分类,芯片大概分为4类,计算芯片、存储芯片、传感器感知芯片和通信芯片。

计算芯片种类大致分为通用计算类芯片CPU,信号处理芯片DSP,图形计算芯片GPU和其他特殊计算加速芯片等。

而通用计算类芯片CPU根据指令集主要分为3个分支。

第一分支:x86系列,即Intel/AMD系列芯片,多用于个人电脑和服务器领域;

第二分支:ARM系列,多用于嵌入设备,如手机、智能终端等低功耗设备。

第三分支:MIPS系列,这是斯坦福大学教授约翰·轩尼诗创立的,2009年,仲科院与MIPS公司达成和解,得到正式授权。

3个分支,其实就是3家公司的芯片架构。

其它的,可能你们还听说过RISC-V架构以及其他架构。

如果我们公司采用这些公司的芯片架构,那就得付出技术授权费。

比如,像平果、四星和搞通的手机CPU都是兼容ARM指令集的非公版设计,其芯片本身结构完全自主研发。像华威的麒麟970芯片的CPU核则是采用了ARM的公版IP授权模式。”

培训老师看到学生提问“什么是架构?这个基础概念还是不太明白。”

培训老师说:“这个芯片架构,其实跟房子的主体框架是一样的,比如说框架结构、砖混结构及新型结构。

而房子里面要装什么,其实就是芯片的内容……”

这个培训老师讲得通俗易懂,如果星海集团要设计新的芯片架构,其实就相当于抛弃国际上现有的芯片架构。

如果沐阳没有阅读系统,他也没必要费那个心思,自己设计的架构未必有别人的好,而且不是短时间内能够设计出来的,要是那么容易,世界上就不止那几个芯片架构了,何必花钱买别人公司的芯片架构。

董事长办公室里,沐阳也是在思索芯片架构的问题。

他可以开挂,可以在阅读系统里搜索一下,看看有没有更好的架构,何必使用别人公司的架构,受人约束呢。

EBL电子束光刻机的研发,让他有了更好的选择余地。

跟建房子一样,芯片设计,当然也是从选择系统架构开始。

设计系统架构的软件主要有伪软的Office套件如Word、Excel等,还有伪软Visio等一些画图软件用来描述系统架构设计思想,星海集团也可以自己开发一款适用自己系统架构的软件,专门设计架构。

除此之外,系统架构还包括算法设计。

我们可以把一个芯片当成3层楼房,这个算法设计就相当于进入某层楼某个地点的方法,比如,我要把一个沙发放到三楼,如何运输最省力最高效,肯定是有最佳路线和最佳方式的。

还有,不同芯片架构,它的表达方式也是不一样的,即指令集不一样。

就拿通信芯片来说,设计流程的第一步,就是系统架构和算法设计;

第二步,就是系统行为仿真,相当于房子的性能指标;

第三步,规格制定,相当于房子的尺寸,要搞几层,使用什么材料等等,要实现什么功能。

第四步,模拟电路和数字电路设计,其实就相当于给房子装修,填充什么物品。

所以,星海集团要搞芯片设计,主要有两个工作:

第一是电子设计自动化软件。

即设计芯片的软件,画图得有软件吧,也是这个意思,一般称为“Electronics Design Automation(EDA)”,在过去半年时间内,星海集团的芯片设计部门都在准备这个工作,并没有完成,但也做了大量基础工作,帮沐阳节省了大量时间。

EDA最终的核心设计,还是需要沐阳去完成。

这也没法,EDA一直是国内的软肋,要是沐阳不开挂,还真没法搞定EDA软件。

第二就是设计芯片架构。

这个沐阳亲自去搞,短时间内是搞不定的,只能依靠成就点商店。

其它的芯片设计工作,对EDA和架构来说是比较简单。

那些国内芯片设计公司,一般是购买别人公司的EDA软件和芯片架构的技术授权。

沐阳之前花了一百成就点购买芯片设计的技术,但要搞新的芯片构架,还得另外花成就点。

打开系统商店的普通货架,搜索“芯片架构”,还是发现不少新奇的芯片架构。

一般来说,不同领域的芯片,有它比较适合的芯片架构。

也有一种芯片架构,可以应用在多个领域设计芯片,这并不冲突。

就比如一道数学题目,也许有多个解答方法,有简洁的,也有复杂的。

沐阳做芯片,可以满足公司的汽车芯片(要求并不高)、人工智能系统、超算中心,以及国内计算机和手机等行业高端芯片需求。

也许用不了多久,华威等国内科技企业将遭受某国多轮限制,买不到手机芯片以及高端芯片。

目前华威公司已经在做芯片设计,只是需要芯片厂家代工。

但如果苔机电受到某国的限制,华威公司设计出高端芯片出来,那也拿不到高端芯片。高端品牌手机,用的就是高端芯片。

也许可以委托仲心国际公司代工,但仲心国际的工艺技术水平是比不过苔机电,只能生产次一两级的芯片。

现在,星海集团正在解决芯片制造的问题,打破老外的垄断,也许不久后,华威等国内芯片设计公司不用再担忧受到老外限制,可以委托星海集团代工。

转回话题,新的芯片架构,将使用新的指令集,实际就是新的编程方法,要求芯片设计者熟悉它的功能。

不过,编程或指令集的逻辑都是相通的,只是表达语言不一样而已。

看完几个芯片架构的介绍,沐阳选择了一种适合星海集团情况的芯片架构,把它命名为“XH系列”。

如果把X86和ARM系列比喻成没有电梯通道的高楼大厦,那么XH系列就多了电梯通道,而且这类高楼大厦是建立在地下的,货物运输通道更多,效率更快,大厦结构更稳定。

由于货物是从上而下运输,能耗也更低。

能耗方面,就拿一个例子来说,像ARM从来只是设计低功耗处理器,而Intel(使用x86系列架构)的强项是设计超高性能的台式机和服务器处理器,能耗更高。

比如Intel i3和i5处理器平均发热率为37瓦,而基于ARM的片上系统(其中包括图形处理器)的发热率最大瞬间峰值大约是3瓦,约为Intel i7处理器的1/15,因此比较适用在移动设备上。

如果使用x86系列架构,那手机得有多烫手呀。

但是,XH系列却具备更低能耗的,大约是ARM的一半,但却可以设计高复杂的处理器。这个就相当于了不起了,如果应用在笔记本电脑或手机上,续航更长,CPU不会发烫。

当然,架构更加复杂一些,对芯片工艺要求更高。

等沐阳了解到这个牛比的芯片架构功能时,非常震撼。

不用多想,购买!

200点成就点,价格也是极高。

吸收完技术知识之后,沐阳感觉到XH系列太牛比了。

牛比到什么程度呢?

比如说,采用同样的7nm芯片工艺。

XH系列除了能耗低,效率更高,可以兼容简单指令和复杂指令,如果使用简单指令,就是默认普通情况,就是可以这么设计。

运行效率方面,大概提高一倍,而且更加稳定。

这个稳定,指的是,如果某个通道被破坏或阻塞了,这个CPU还是能够使用,因为它有很多条通道,就能保证超频运行。

综合来讲,采用同样的芯片工艺,但使用XH系列架构,综合性能比同类芯片架构设计出来的芯片要强几倍。

沐阳买下新的芯片架构后,先开始搞定EDA软件,没有EDA,空有思想也没有东西承载。

芯片制造研发进展还不错,项目组已经摸清楚EBL光刻机上买不到的零部件,该自主研发的开始搞,不少是委托研发生产。

要想把光刻机样机做出来,至少要半年时间,这个周期算是极短了,换作其它公司,给十年不一定能搞出来。

也许,等到EBL光刻机样机做出来并调试好之后,沐阳的EDA软件和芯片架构已经弄好,公司的第一款芯片星辰01也差不多能够设计好。

星辰01,就是应用在高端手机上的芯片。

工艺方面,打算采用7nm+ EBL工艺制程,板级面积相比业界其他方案小45%。

这是世界上第一款晶体管数量超过150亿的移动终端芯片,达到135亿个晶体管,与2016年出世的麒麟990 5G相比晶体管增加32亿个。

CPU采用2个大核+2个中核+4个小核,与未来业界主流旗舰7nm芯片相比,单核性能和多核性能都要高一两倍,根本不是一个档次。

相比目前主流的28nm性能,估计至少是十倍。

目前还没有7nm工艺制程。

按照星海集团目前的研发进展,计划在今年年底量产7nm,其它厂商要出7nm工艺还得晚一两年时间。

对星海集团来说,使用EBL电子束光刻机,7nm已经是最差的了,成本跟目前主流28nm工艺没啥区别了。

可以说,只要星辰01芯片一出,其它厂商的顶尖手机芯片都黯淡无光,将无法与之争峰。

所以,沐阳对它非常期待。

接下来的一段时间,沐阳沉浸在EDA软件设计上。

等时机差不多了,他打算邀请华威任老谈一谈芯片的事。

3月9日,周六。

这一天,沐阳要检验两个学生的功课。

他一直沉浸在科研之中,脑子也发胀,偶尔指导一下学生也能放松一下。

董事长办公室里,沐阳与两个学生面对而坐,跟两人讲解高数并说明如何应用在工程上。

一个小时后,冷涵和金伟收获良多。

“老师,你讲得太棒了,通俗易懂,只讲过一遍,我感觉对高数上下册理解得更加通透了。考试能考满分,但很多知识点不知道如何运用。”冷涵听老师讲解,有一种奇妙的感觉,茅塞顿开,许多困扰他的难题,一下子就顿悟了。

金伟如是说道:“是的,老师,我感觉收获非常大,只是,浪费了老师一个小时的宝贵时间。”

“嗯,理论结合实践,当然更容易掌握一些。你俩掌握了大学高数,可以学习其它数学分支。小伟,虽然伱不是数学专业,但多掌握一些数学知识,也是能够用得到的。”

沐阳让他俩先掌握基础知识,然后用经验给他俩开挂。

如果不把基本的理论搞懂,沐阳就需要耗费更多的经验和时间去指导学生。

他也是第一次给学生开挂,想不到效果这么好。

“好的,老师,我明白,有不懂的,我多请教冷涵。”金伟点头。

他没叫师姐,冷涵给了一个白眼,心想着:总有一天,得让你老实叫我一声师姐!

“好了,今天学习就到这吧。”沐阳说道,“你俩在江浙大学生活习惯不习惯?

虽然江浙大学比青比弱一点,但有些学科不比青北差
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