芯片行业（下）：芯片怎么设计出来的？需要多久？中国芯片发展到底卡在哪里？

 

这次给大家带来的是目前为止最硬核的一篇分享。本次我找来了朋友YN，他从在美国的大厂、初创工作，再到回国加入芯片独角兽公司，带着自己职场生涯目标，他一直在芯片领域深耕。文章分成了两部分：

上半部分：芯片设计和架构师到底做什么？芯片行业工作需要什么学术背景？回国/海外？大厂/初创？下半部分：芯片怎么设计出来的？需要多久？中国芯片发展到底卡在哪里？

上半部分已经发布，大家可以点击下面的卡片查看。本次会介绍下半部分。对于上面这些问题感兴趣的同学，或者对于芯片工作感兴趣的同学都不要错过这篇访谈，希望这次的分享对你有所帮助。

芯片行业简介

Q：芯片公司有哪些类型呢？

YN：芯片公司有三种类型：

Fabless：只做设计不做生产的芯片公司，大多数公司都是Fabless，比如高通、苹果、华为、小米、初创地平线、初创寒武纪等；Foundry：芯片代工厂，比如台积电、三星（也做代工）、格罗方德、中芯国际等；IDM（全称为Integrated Device Manufacture）：同时具有设计和生产能力的芯片公司，比如三星、英特尔、德州仪器等；Q：可以先介绍一下芯片设计的流程么？

YN：芯片设计主要有四步，

第一步是产品定位，根据芯片未来的使用场景明确芯片定位，比如是要做AI芯片还是IoT芯片；第二步是需求精炼，根据产品定位，从上下游玩家收集需求来明确具体应用场景和潜在客户；第三步是芯片架构定义，定义芯片的主要参数，比如算力大小和类型、带宽、功耗等；第四步是芯片设计、验证、实现，也叫电子设计自动化（EDA, electronic design automation)。利用计算机辅助设计软件，来完成芯片的功能设计、综合、验证、物理设计（包括布局、布线、版图、设计规则检查等）。这一步的最终产出物是一份达到工厂生产水平的芯片集成电路图（也叫layout）。

一般来说，Fabless类型的芯片公司完成设计后会将layout给到Foundry代工厂来生产，而IDM类型的公司则会将设计直接导入自己的生产环节。不管是哪种类型，工厂拿到设计数据后，流片过程就开始了，这个过程中会生产5-25片芯片来对于芯片设计做验证。

流片过程至少持续三个月（包括原料准备、光刻、掺杂、电镀、封装测试），这是芯片制造中最重要最耗钱的环节。流片流程之后会过渡到量产阶段，进行芯片量产级别测试，同时也会开发芯片内的软件，最终进行量产。

Q：芯片从设计到量产整个周期大概多久呢？

YN：这个取决于你要做什么类型的芯片，如果做一款全新AI芯片的话，从设计到量产最短需要2年的时间，其中芯片设计和验证至少需要1年，流片、测试、量产基本上也要接近1年，对芯片来讲两年的时间其实是一个很正常的周期。即使是迭代一款芯片，也至少需要1年的时间。

关于中国芯片行业

Q：中国芯片为什么一直没有发展起来？

YN：我觉得这个现象被很多人过度解读，中国芯片行业仅仅发展了15年，我们却和发展了30年的美国芯片行业来比较。美国90年代初芯片公司就开始大范围兴起了，包括英特尔、高通等等，而在中国像华为海思这样的公司2005年后才开始积累芯片的经验。

另外，我刚才也提到了芯片行业周期很长，然而在这个时代，资本更愿意流向快速回本的行业。如果资本能更早流入到高科技行业的话，芯片行业发展确实会更快一些。这一点上不得不提华为，他们确实投入了很长时间，投入了很多钱，花费了10年才让海思成长了起来。芯片行业的特点就是投入高、周期长，最近的中美贸易战一定程度上对于中国芯片行业来说也是个好事儿，逼着自己发展。

（图片来自https://new.qq.com/omn/20200917/20200917A0B6TG00.html，文章介绍了中国芯片行业各环节的公司，感兴趣的同学可以阅读）

Q：中国芯片行业在整个芯片设计制造流程里面最卡脖子的环节是哪个？

YN：应该是制造环节。芯片制造技术最先进的公司是台积电，虽然中国芯片公司比如中芯国际在追赶，但是差距还是非常大。芯片制造涉及到物理、化学等诸多领域中很多高精尖的技术，而台积电有非常强的研发人才储备，大量的专业领域博士在研究新的材料，新工艺，这需要非常大的投入，而中国企业在这方面的投入还是非常有限的。

Q：中国芯片公司的机会在哪里呢？

YN：我觉得AI芯片是有机会的，中国和美国在这个领域起步时间差不多，这也是为什么我现在在做AI芯片。但是CPU和GPU领域是很难赶超的，一方面是技术和经验积累差距比较大，另一方面是生态的问题，比如你做出来一个CPU芯片，是需要有人花时间去适配的，CPU领域目前已经很成熟了，让芯片下游公司去适配新的芯片很难，比如让微软抛弃英特尔去适配中芯国际的龙芯。

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