方寸之间，尽显科技

我们现在使用的每一种电子设备都朝着越来越智能化的方向在发展。原先机械的档位按钮越来越落伍，取而代之的是触摸屏、远程控制、人机交互界面等。而电子设备的更新换代离不开一样关键的东西，那就是电子设备内部的心脏——芯片。接下来，我将以一个芯片行业从业者的身份给大家介绍一下芯片如何在方寸之间尽显科技的力量。

芯片概述

芯片的全称是集成电路，所以实际上芯片本质上是把非常复杂的电路封装成一个模块，留出一些对外的接口，然后这整个模块再按照用户的需求和其他芯片或者电路配合起来，实现复杂的功能。而芯片内部的电路又可以拆解成一个又一个的逻辑单元，也就是所谓的“门电路”，大致上分为“与、或、非”三种门以及寄存器。通过门电路和寄存器的各种复杂组合，就能够让芯片实现加减乘除等复杂运算和逻辑判断的功能。所以本质上芯片就是在给定的方寸大小的空间内，根据需要去设计里面的逻辑门、寄存器，实现我们需要它完成的功能。

伟大的“摩尔定律”

谈到芯片，就不得不谈到伟大的“摩尔定律”，谈到目前世界上规模最大，实力最强的芯片设计和制造厂商英特尔。“摩尔定律”就是英特尔公司创造的。它的主要意思是说每过18个月，同类芯片的速度将达到上一代的两倍，同时，上一代产品的价格会是18个月之前价格的一半。也就是说，芯片产品更新换代的速度是相当快的。为什么过去30多年，摩尔定律都一直非常有效呢，主要是因为芯片制造科技的迅猛发展。

简单来说，我们电脑机箱和主板一般只能做成那么大，再大就不方便了。所以基本上每一代芯片产品的大小是固定的。硅片的大小基本是固定的。但是，硅片光刻技术却能够做到将一个个的逻辑单元和逻辑门变得越来越小。那么，同样体积的芯片内部晶体管的数量就能成倍增加，其中的寄存器、逻辑门、运算单元的个数就能成倍增加，自然整块芯片的性能就增强了。

大家可以想象出这样一幅场景，坐在飞机上俯瞰城市。一桩桩拔地而起的高楼大厦就好比芯片内部一个个逻辑单元，一条条宽窄不同的马路就好像芯片内部位宽不同的数据总线。当我们建筑的规范能力和建造能力越来越强了，就能够造出越来越高、越来越密的建筑。这样，在有限的空间内，就能容纳越来越多的建筑物和人，整个城市的能量也就越来越大。同样的道理，芯片也随着制造工艺的提高，变得越来越性能强劲。

芯片设计——方寸间的“城市规划”

一款芯片从蓝图到最后实现，要经过好几个步骤，立项-设计-验证-流片加工。而其中最为重要的还是芯片设计。就好像一座城市，古话说“罗马不是一天建成的”，同样芯片的设计也类似于一座城市的规划。首先，我们需要明确芯片的设计需求。到底这款芯片是要完成大量的整数运算还是大量存储运算还是大量逻辑判断等等。不同的功能对于不同的逻辑单元需求量是不同的。就好比一座城市的定位到底是工业城市、科技城市还是旅游宜居城市等，工业发展为主的城市自然就要规划出大量工业厂房用地，科技为主的城市就要规划出相应的科技园区，而旅游宜居城市则要考虑保护生态环境，建设大量低密度舒适性居住区。

在弄清楚定位之后，就要用硬件描述语言去“绘制芯片内部的蓝图”，就好像城市规划人员绘制城市的规划蓝图一样。这个过程完成之后，还需要利用仿真建模软件对芯片的设计进行仿真验证，发现不符合需求的地方要进行调整。就好像城市里面规划了一个居民区和一条之前规划好的地铁线路。结果发现，这个居民区常住人口非常多，而且离地铁站比较远，这样这块居民区的出行就会特别不方便，所以我们就需要调整规划，或是调整地铁线路，或是调整居民区位置，或是增加往返于居民区和地铁站之间的公交线路。总之，资源有限，我们需要在有限的资源上进行合理调配，最终让整个芯片的功能符合我们的需求。

当进行反复的设计、修改、验证之后，一副方寸之间的“城市规划图”就完成了。接下来就是送到芯片加工的公司去进行流片、加工。怎么样，方寸之间还是很有科技含量把。相信，我们国产的芯片会越来越多，性能越来越强！