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　　机房服务◈◈★✿，工业计算机◈◈★✿，酷游◈◈★✿，KU酷游平台◈◈★✿。ku酷游登录页以英伟达的B200芯片为例◈◈★✿，在巴掌大的面积上◈◈★✿，塞入了2080亿个晶体管◈◈★✿。里面的布局◈◈★✿，堪称一个异次元空间级的迷宫◈◈★✿。

　　所以◈◈★✿，基本上都是设计工程师直接在图纸上绘制电路的物理版图◈◈★✿，然后把版图送到制造工厂◈◈★✿，工厂进行生产◈◈★✿。

　　随着集成电路变得越来越复杂◈◈★✿，他们仍然采用这种方式◈◈★✿，先画底层细节◈◈★✿，然后进行“拼接”◈◈★✿，最终组成一个完整的集成电路◈◈★✿。

　　RTL层◈◈★✿，是寄存器传输层（ Register Transfer Level ）◈◈★✿。门级层的“门”◈◈★✿，就是门电路九州酷游官网◈◈★✿。门电路是由晶体管搭建的◈◈★✿。

　　掩模◈◈★✿，在之前晶圆制造里介绍过◈◈★✿，就是光掩模版◈◈★✿，是芯片设计的最终产物◈◈★✿，是最底层的◈◈★✿、最能够从细节对芯片进行描述的东东◈◈★✿。掩模层◈◈★✿，是最底层◈◈★✿。

　　此时◈◈★✿，再采用自底向上（Bottom-Up）方式就不合适了◈◈★✿。于是◈◈★✿，自顶向下（Top-Down）的设计理念 开始崛起◈◈★✿。

　　简单来说◈◈★✿，就是不再从细节开始入手◈◈★✿，而是“先宏观◈◈★✿，再微观”——先做系统级设计◈◈★✿，然后再做RTL级设计（逻辑功能设计）◈◈★✿。等上层设计完成后◈◈★✿，再进行下层设计（ 门级层◈◈★✿、晶体管层◈◈★✿、布局布线层和掩膜层）◈◈★✿，完善每一个细节 ◈◈★✿。

　　自顶向下（ Top-Down）设计理念一直到现在都是主流◈◈★✿。对于日益复杂的芯片架构来说◈◈★✿，这种方式具有更高的效率◈◈★✿、更短的设计周期◈◈★✿，以及更低的设计成本◈◈★✿。

　　上世纪70年代◈◈★✿，随着计算机技术的不断成熟◈◈★✿，芯片设计逐渐从手工设计走向了计算机辅助设计阶段海棠书屋里◈◈★✿，出现了ICCAD（ICComputer Aided Drafting） ◈◈★✿。

　　到了80年代◈◈★✿，又出现了CAE （ Computer Aided Engineering◈◈★✿，计算机辅助工程）◈◈★✿。 CAD专注于产品设计建模与绘图◈◈★✿，而CAE侧重于工程仿真与性能优化‌◈◈★✿。

　　大家需要注意九州酷游官网◈◈★✿， EDA并不是一个具体的软件◈◈★✿，而是一类软件的统称◈◈★✿。它不仅仅用于芯片的设计◈◈★✿、验证和仿真海棠书屋里◈◈★✿，也用于芯片的制造流程◈◈★✿。

　　换言之◈◈★✿，EDA贯穿于芯片的整个研发和生产周期◈◈★✿， 能够帮助工程师完成大量的细分任务◈◈★✿，可以显著提高设计效率◈◈★✿、精度以及成功率◈◈★✿。

　　很多人都知道光刻机◈◈★✿，也知道光刻机是我们被“卡脖子”的一个关键点◈◈★✿。事实上◈◈★✿，在EDA方面◈◈★✿，我们也是被“卡脖子”的◈◈★✿，问题同样很严重◈◈★✿。

　　从全球范围内来看◈◈★✿，处于EDA行业第一梯队的◈◈★✿，就是三家公司——Synopsys（新思科技）海棠书屋里◈◈★✿、Cadence（铿腾电子）◈◈★✿、Siemens EDA（原Mentor）◈◈★✿。

　　他们都于上世纪80年代创立于美国◈◈★✿，目前拥有完整的◈◈★✿、全流程的EDA产品体系九州酷游官网◈◈★✿，市场占有率超过70%◈◈★✿，竞争优势非常明显◈◈★✿。

　　除了极少数公司（IDM◈◈★✿， 整合元件制造商） 设计◈◈★✿、制造海棠书屋里◈◈★✿、封测全都做之外◈◈★✿，大部分公司都只做其中一块（Fabless◈◈★✿、Foundry◈◈★✿、OSAT）◈◈★✿，或者是某个更加细分的领域◈◈★✿。

　　国内的很多知名芯片公司海棠书屋里◈◈★✿，例如华为海思◈◈★✿、中兴微电子◈◈★✿、寒武纪等◈◈★✿，都是Fabless（ 无晶圆芯片设计企业）九州酷游官网◈◈★✿。

　　小米前两天发布了自己的手机SoC芯片——玄戒O1◈◈★✿。他们也是Fabless◈◈★✿，只负责设计◈◈★✿，芯片制造还是交给了台积电（3nm工艺）◈◈★✿。

　　数字芯片处理数字信号◈◈★✿，通常都可以做很大规模◈◈★✿，尤其是现在很多CPU◈◈★✿、GPU海棠书屋里◈◈★✿、NPU计算芯片◈◈★✿，还有手机SoC芯片◈◈★✿，结构都极为复杂海棠书屋里◈◈★✿，晶体管数量极多◈◈★✿，设计难度极大◈◈★✿，成本也极为高昂◈◈★✿。

　　设计这种高端芯片◈◈★✿，往往需要几百甚至几千人的专业技术团队◈◈★✿，耗费一年甚至几年的时间◈◈★✿，投入上亿甚至上百亿美元的资金◈◈★✿。芯片工艺制程越先进◈◈★✿，成本就越高◈◈★✿。

　　成本中◈◈★✿，包括了专业人才的薪资（芯片设计人才的薪资很高）◈◈★✿、EDA工具的授权费◈◈★✿、IP核（待会会提到）的采购费◈◈★✿、设备购买费以及运营费用等◈◈★✿。

　　模拟/射频芯片◈◈★✿，处理模拟信号◈◈★✿，往往是针对一些具体的功能九州酷游官网◈◈★✿，规模远不如刚才说的高端数字芯片◈◈★✿。另外还有一些数模混合信号芯片九州酷游官网◈◈★✿，例如ADC（模数转换）◈◈★✿、DAC（数模转换）◈◈★✿，也是针对一些具体应用◈◈★✿。这些芯片◈◈★✿，大部分相对数字芯片来说简单一些◈◈★✿。

　　对于较为简单的芯片◈◈★✿， 一些中小型团队◈◈★✿，借助目前比较齐全的芯片设计软件工具平台 （例如EDA） 和硬件设备◈◈★✿，也能够进行自主设计◈◈★✿。当然◈◈★✿，哪怕是简单的芯片◈◈★✿，设计周期大概是1-1.5年◈◈★✿，耗费资金在百万至千万级◈◈★✿。

　　如果流片（芯片设计最后要进行流片九州酷游官网◈◈★✿，相当于做一个测试版）失败◈◈★✿，损失会非常大（28nm单次流片需要1000万元◈◈★✿，7nm需要超过1亿美元）◈◈★✿。

　　IP核◈◈★✿，即知识产权核◈◈★✿，代表着一种预先定义◈◈★✿、经过验证且可重复使用的模块化功能单元◈◈★✿。它是构建大规模集成电路的基础元素◈◈★✿。

　　简单来说◈◈★✿，你在设计一个复杂芯片的时候◈◈★✿，不必每个部分都从零开始◈◈★✿，一些成熟的或通用的功能单元◈◈★✿，你就可以直接购买IP核◈◈★✿，大幅减少芯片设计的工作量◈◈★✿。

　　目前◈◈★✿，芯片IP核的主要市场份额也被欧美企业所占据◈◈★✿，其中Arm◈◈★✿、Synopsys和Cadence位列市场前三◈◈★✿。

　　在芯片设计的产业链中◈◈★✿，上游的EDA工具和IP核授权环节毛利率高达90%以上◈◈★✿。然而◈◈★✿，这些利润基本上都被刚才说的那几家公司所占据◈◈★✿。

　　根据有关机构的数据显示◈◈★✿，2020至2024年间◈◈★✿，全球芯片设计市场的复合增长率是9.8%◈◈★✿，2024年市场规模突破4800亿美元◈◈★✿。中国市场的增长更为惊人◈◈★✿，占比从19%迅速提升至28%◈◈★✿。

　　随着整个社会数字化转型的不断推进◈◈★✿，还有AI浪潮的蓬勃发展◈◈★✿，相信包括芯片设计在内的整个芯片产业还会继续高歌猛进◈◈★✿。这其中九州酷游官网◈◈★✿，蕴藏着巨大的商业机会和挑战◈◈★✿。

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