拓展阅读:芯片代工史
高性能芯片的制造是人类工业力量的巅峰之作。在区区数百平方毫米的硅片上蚀刻数十亿晶体管,晶体管间的间隔只有几十纳米,一颗芯片拥有每秒数千亿次的计算能力,成本却低至几十美元,如此高端的技术远非普通企业所能掌握。
几十年以来,业界只有寥寥数家企业掌握着一流的芯片制造工艺,而即便是这几家企业之间也往往有着明显的水平差异。
业界老大Intel虽然能力最强,但是自家工厂不对他人开放,即使是财大气粗的苹果也不例外;台湾台积电和韩国三星是Intel之外芯片制造水平最好的两家企业,而它们也有各自的优势和劣势——
台积电专注代工三十年,水平仅次于Intel,然而每一代新工艺的进度总是比计划推迟半年甚至一年;三星工艺水平进步神速,但是产能一直没有大幅扩张,无法满足太庞大的订单需求。
前些年苹果一直选择三星为芯片代工厂,但到了A8这一代,台积电以很有竞争力的价格获得了苹果青睐。虽然台积电的20nm工艺水平不怎么样,也还是如期完成了苹果的庞大订单。
与一般的零件制造不同,芯片制造的流程相当复杂。芯片的逻辑电路代码确定后,将电路逻辑“画”到硅片上的过程是一项艰难的任务。相当麻烦的是电路的具体布线方式与芯片工厂的工艺特性直接相关。同一套芯片代码用不同的制造工艺来实现,具体的电路布线会有很大差异。
而不同工厂之间的工艺特性都是不同的,意味着如果一颗芯片想要交给两家工厂来生产,芯片设计方就必须为两家各自设计出不同的电路布线方案。此外,由于代工企业间的工艺差异,很可能不同工厂生产的同款芯片的性能、面积、能耗都有区别。很多时候这些区别会大到消费者难以接受的程度,而要让两家代工企业做出各方面指标都接近的芯片非常困难。
不仅如此,在两家工厂生产芯片需要两倍的流片次数,而每一次的流片都需要巨额资金投入;同时间设计两套电路方案也自然需要更多的工程师劳力,对人力资源也是一大考验。