第449章 讓沐陽都驚訝的晶片架構（1/2）
星海集團，培訓教室。
員工正在聽晶片設計項目組的高級工程師講課。
這個晶片培訓課並不是針對晶片項目組的人員，而是公司里的興趣愛好員工。
在星海集團，每周都有各種各樣的培訓課，講課老師一般為高級工程師，偶爾會有專家講課，員工下班後沒什麼事，可以去聽一聽，星海集團的培訓學習氣氛很濃厚。
「各位同事，我們先來了解一下晶片的大概分類，晶片大概分為4類，計算晶片、存儲晶片、傳感器感知晶片和通信晶片。
計算晶片種類大致分為通用計算類晶片CPU，信號處理晶片DSP，圖形計算晶片GPU和其他特殊計算加速晶片等。
而通用計算類晶片CPU根據指令集主要分為3個分支。
第一分支：x86系列，即Intel/AMD系列晶片，多用於個人電腦和伺服器領域；
第二分支：ARM系列，多用於嵌入設備，如手機、智能終端等低功耗設備。
第三分支：MIPS系列，這是史丹福大學教授約翰·軒尼詩創立的，2009年，仲科院與MIPS公司達成和解，得到正式授權。
3個分支，其實就是3家公司的晶片架構。
其它的，可能你們還聽說過RISC-V架構以及其他架構。
如果我們公司採用這些公司的晶片架構，那就得付出技術授權費。
比如，像平果、四星和搞通的手機CPU都是兼容ARM指令集的非公版設計，其晶片本身結構完全自主研發。像華威的麒麟970晶片的CPU核則是採用了ARM的公版IP授權模式。」
培訓老師看到學生提問「什麼是架構？這個基礎概念還是不太明白。」
培訓老師說：「這個晶片架構，其實跟房子的主體框架是一樣的，比如說框架結構、磚混結構及新型結構。
而房子裡面要裝什麼，其實就是晶片的內容……」
這個培訓老師講得通俗易懂，如果星海集團要設計新的晶片架構，其實就相當於拋棄國際上現有的晶片架構。
如果沐陽沒有閱讀系統，他也沒必要費那個心思，自己設計的架構未必有別人的好，而且不是短時間內能夠設計出來的，要是那麼容易，世界上就不止那幾個晶片架構了，何必花錢買別人公司的晶片架構。
董事長辦公室里，沐陽也是在思索晶片架構的問題。
他可以開掛，可以在閱讀系統里搜索一下，看看有沒有更好的架構，何必使用別人公司的架構，受人約束呢。
EBL電子束光刻機的研發，讓他有了更好的選擇餘地。
跟建房子一樣，晶片設計，當然也是從選擇系統架構開始。
設計系統架構的軟體主要有偽軟的Office套件如Word、Excel等，還有偽軟Visio等一些畫圖軟體用來描述系統架構設計思想，星海集團也可以自己開發一款適用自己系統架構的軟體，專門設計架構。
除此之外，系統架構還包括算法設計。
我們可以把一個晶片當成3層樓房，這個算法設計就相當於進入某層樓某個地點的方法，比如，我要把一個沙發放到三樓，如何運輸最省力最高效，肯定是有最佳路線和最佳方式的。
還有，不同晶片架構，它的表達方式也是不一樣的，即指令集不一樣。
就拿通信晶片來說，設計流程的第一步，就是系統架構和算法設計；
第二步，就是系統行為仿真，相當於房子的性能指標；
第三步，規格制定，相當於房子的尺寸，要搞幾層，使用什麼材料等等，要實現什麼功能。
第四步，模擬電路和數字電路設計，其實就相當於給房子裝修，填充什麼物品。
所以，星海集團要搞晶片設計，主要有兩個工作：
第一是電子設計自動化軟體。
即設計晶片的軟體，畫圖得有軟體吧，也是這個意思，一般稱為「Electronics Design Automation(EDA)」，在過去半年時間內，星海集團的晶片設計部門都在準備這個工作，並沒有完成，但也做了大量基礎工作，幫沐陽節省了大量時間。
EDA最終的核心設計，還是需要沐陽去完成。
這也沒法，EDA一直是國內的軟肋，要是沐陽不開掛，還真沒法搞定EDA軟體。
第二就是設計晶片架構。
這個沐陽親自去搞，短時間內是搞不定的，只能依靠成就點商店。
其它的晶片設計工作，對EDA和架構來說是比較簡單。
那些國內晶片設計公司，一般是購買別人公司的EDA軟體和晶片架構的技術授權。
沐陽之前花了一百成就點購買晶片設計的技術，但要搞新的晶片構架，還得另外花成就點。
打開系統商店的普通貨架，搜索「晶片架構」，還是發現不少新奇的晶片架構。
一般來說，不同領域的晶片，有它比較適合的晶片架構。
也有一種晶片架構，可以應用在多個領域設計晶片，這並不衝突。
就比如一道數學題目，也許有多個解答方法，有簡潔的，也有複雜的。
沐陽做晶片，可以滿足公司的汽車晶片（要求並不高）、人工智慧系統、超算中心，以及國內計算機和手機等行業高端晶片需求。
也許用不了多久，華威等國內科技企業將遭受某國多輪限制，買不到手機晶片以及高端晶片。
目前華威公司已經在做晶片設計，只是需要晶片廠家代工。
但如果苔機電受到某國的限制，華威公司設計出高端晶片出來，那也拿不到高端晶片。高端品牌手機，用的就是高端晶片。
也許可以委託仲心國際公司代工，但仲心國際的工藝技術水平是比不過苔機電，只能生產次一兩級的晶片。
現在，星海集團正在解決晶片製造的問題，打破老外的壟斷，也許不久後，華威等國內晶片設計公司不用再擔憂受到老外限制，可以委託星海集團代工。
轉回話題，新的晶片架構，將使用新的指令集，實際就是新的編程方法，要求晶片設計者熟悉它的功能。
不過，編程或指令集的邏輯都是相通的，只是表達語言不一樣而已。
看完幾個晶片架構的介紹，沐陽選擇了一種適合星海集團情況的晶片架構，把它命名為「XH系列」。
如果把X86和ARM系列比喻成沒有電梯通道的高樓大廈，那麼XH系列就多了電梯通道，而且這類高樓大廈是建立在地下的，貨物運輸通道更多，效率更快，大廈結構更穩定。
由於貨物是從上而下運輸，能耗也更低。
能耗方面，就拿一個例子來說，像ARM從來只是設計低功耗處理器，而Intel（使用x86系列架構）的強項是設計超高性能的台式機和伺服器處理器，能耗更高。
比如Intel i3和i5處理器平均發熱率為37瓦，而基於ARM的片上系統（其中包括圖形處理器）的發熱率最大瞬間峰值大約是3瓦，約為Intel i7處理器的1/15，因此比較適用在行動裝置上。
如果使用x86系列架構，那手機得有多燙手呀。
但是，XH系列卻具備更低能耗的，大約是ARM的一半，但卻可以設計高複雜的處理器。這個就相當於了不起了，如果應用在筆記本電腦或手機上，續航更長，CPU不會發燙。
當然，架構更加複雜一些，對晶片工藝要求更高。
等沐陽了解到這個牛比的晶片架構功能時，非常震撼。
不用多想，購買！
200點成就點，價格也是極高。
吸收完技術知識之後，沐陽感覺到XH系列太牛比了。
牛比到什麼程度呢？
比如說，採用同樣的7nm晶片工藝。
XH系列除了能耗低，效率更高，可以兼容簡單指令和複雜指令，如果使用簡單指令，就是默認普通情況，就是可以這麼設計。
運行效率方面，大概提高一倍，而且更加穩定。
這個穩定，指的是，如果某個通道被破壞或阻塞了，這個CPU還是能夠使用，因為它有很多條通道，就能保證超頻運行。
綜合來講，採用同樣的晶片工藝，但使用XH系列架構，綜合性能比同類晶片架構設計出來的晶片要強幾倍。
沐陽買下新的晶片架構後，先開始搞定EDA軟體，沒有EDA，空有思想也沒有東西承載。
晶片製造研發進展還不錯，項目組已經摸清楚EBL光刻機上買不到的零部件，該自主研發的開始搞，不少是委託研發生產。
要想把光刻機樣機做出來，至少要半年時間，這個周期算是極短了，換作其它公司，給十年不一定能搞出來。
也許，等到EBL光刻機樣機做出來並調試好之後，沐陽的EDA軟體和晶片架構已經弄好，公司的第一款晶片星辰01也差不多能夠設計好。
星辰01，就是應用在高端手機上的晶片。
工藝方面，打算採用7nm+ EBL工藝製程，板級面積相比業界其他方案小45%。
這是世界上第一款電晶體數量超過150億的移動終端晶片，達到135億個電晶體，與2016年出世的麒麟990 5G相比電晶體增加32億個。
CPU採用2個大核+2個中核+4個小核，與未來業界主流旗艦7nm晶片相比，單核性能和多核性能都要高一兩倍，根本不是一個檔次。
相比目前主流的28nm性能，估計至少是十倍。
目前還沒有7nm工藝製程。
按照星海集團目前的研發進展，計劃在今年年底量產7nm，其它廠商要出7nm工藝還得晚一兩年時間。
對星海集團來說，使用EBL電子束光刻機，7nm已經是最差的了，成本跟目前主流28nm工藝沒啥區別了。
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