第449章 让沐阳都惊讶的芯片架构
星海集团，培训教室。
员工正在听芯片设计项目组的高级工程师讲课。
这个芯片培训课并不是针对芯片项目组的人员，而是公司里的兴趣爱好员工。
在星海集团，每周都有各种各样的培训课，讲课老师一般为高级工程师，偶尔会有专家讲课，员工下班后没什么事，可以去听一听，星海集团的培训学习气氛很浓厚。
“各位同事，我们先来了解一下芯片的大概分类，芯片大概分为4类，计算芯片、存储芯片、传感器感知芯片和通信芯片。
计算芯片种类大致分为通用计算类芯片cpu，信号处理芯片dsp，图形计算芯片gpu和其他特殊计算加速芯片等。
而通用计算类芯片cpu根据指令集主要分为3个分支。
第一分支：x86系列，即intel/amd系列芯片，多用于个人电脑和服务器领域；
第二分支：arm系列，多用于嵌入设备，如手机、智能终端等低功耗设备。
第三分支：mips系列，这是斯坦福大学教授约翰·轩尼诗创立的，2009年，仲科院与mips公司达成和解，得到正式授权。
3个分支，其实就是3家公司的芯片架构。
其它的，可能你们还听说过risc-v架构以及其他架构。
如果我们公司采用这些公司的芯片架构，那就得付出技术授权费。
比如，像平果、四星和搞通的手机cpu都是兼容arm指令集的非公版设计，其芯片本身结构完全自主研发。像华威的麒麟970芯片的cpu核则是采用了arm的公版ip授权模式。”
培训老师看到学生提问“什么是架构？这个基础概念还是不太明白。”
培训老师说：“这个芯片架构，其实跟房子的主体框架是一样的，比如说框架结构、砖混结构及新型结构。
而房子里面要装什么，其实就是芯片的内容……”
这个培训老师讲得通俗易懂，如果星海集团要设计新的芯片架构，其实就相当于抛弃国际上现有的芯片架构。
如果沐阳没有阅读系统，他也没必要费那个心思，自己设计的架构未必有别人的好，而且不是短时间内能够设计出来的，要是那么容易，世界上就不止那几个芯片架构了，何必花钱买别人公司的芯片架构。
董事长办公室里，沐阳也是在思索芯片架构的问题。
他可以开挂，可以在阅读系统里搜索一下，看看有没有更好的架构，何必使用别人公司的架构，受人约束呢。
ebl电子束光刻机的研发，让他有了更好的选择余地。
跟建房子一样，芯片设计，当然也是从选择系统架构开始。
设计系统架构的软件主要有伪软的office套件如word、excel等，还有伪软visio等一些画图软件用来描述系统架构设计思想，星海集团也可以自己开发一款适用自己系统架构的软件，专门设计架构。
除此之外，系统架构还包括算法设计。
我们可以把一个芯片当成3层楼房，这个算法设计就相当于进入某层楼某个地点的方法，比如，我要把一个沙发放到三楼，如何运输最省力最高效，肯定是有最佳路线和最佳方式的。
还有，不同芯片架构，它的表达方式也是不一样的，即指令集不一样。
就拿通信芯片来说，设计流程的第一步，就是系统架构和算法设计；
第二步，就是系统行为仿真，相当于房子的性能指标；
第三步，规格制定，相当于房子的尺寸，要搞几层，使用什么材料等等，要实现什么功能。
第四步，模拟电路和数字电路设计，其实就相当于给房子装修，填充什么物品。
所以，星海集团要搞芯片设计，主要有两个工作：
第一是电子设计自动化软件。
即设计芯片的软件，画图得有软件吧，也是这个意思，一般称为“electronics design automation(eda)”，在过去半年时间内，星海集团的芯片设计部门都在准备这个工作，并没有完成，但也做了大量基础工作，帮沐阳节省了大量时间。
eda最终的核心设计，还是需要沐阳去完成。
这也没法，eda一直是国内的软肋，要是沐阳不开挂，还真没法搞定eda软件。
第二就是设计芯片架构。
这个沐阳亲自去搞，短时间内是搞不定的，只能依靠成就点商店。
其它的芯片设计工作，对eda和架构来说是比较简单。
那些国内芯片设计公司，一般是购买别人公司的eda软件和芯片架构的技术授权。
沐阳之前花了一百成就点购买芯片设计的技术，但要搞新的芯片构架，还得另外花成就点。
打开系统商店的普通货架，搜索“芯片架构”，还是发现不少新奇的芯片架构。
一般来说，不同领域的芯片，有它比较适合的芯片架构。
也有一种芯片架构，可以应用在多个领域设计芯片，这并不冲突。
就比如一道数学题目，也许有多个解答方法，有简洁的，也有复杂的。
沐阳做芯片，可以满足公司的汽车芯片（要求并不高）、人工智能系统、超算中心，以及国内计算机和手机等行业高端芯片需求。
也许用不了多久，华威等国内科技企业将遭受某国多轮限制，买不到手机芯片以及高端芯片。
目前华威公司已经在做芯片设计，只是需要芯片厂家代工。
但如果苔机电受到某国的限制，华威公司设计出高端芯片出来，那也拿不到高端芯片。高端品牌手机，用的就是高端芯片。
也许可以委托仲心国际公司代工，但仲心国际的工艺技术水平是比不过苔机电，只能生产次一两级的芯片。
现在，星海集团正在解决芯片制造的问题，打破老外的垄断，也许不久后，华威等国内芯片设计公司不用再担忧受到老外限制，可以委托星海集团代工。
转回话题，新的芯片架构，将使用新的指令集，实际就是新的编程方法，要求芯片设计者熟悉它的功能。
不过，编程或指令集的逻辑都是相通的，只是表达语言不一样而已。
看完几个芯片架构的介绍，沐阳选择了一种适合星海集团情况的芯片架构，把它命名为“xh系列”。
如果把x86和arm系列比喻成没有电梯通道的高楼大厦，那么xh系列就多了电梯通道，而且这类高楼大厦是建立在地下的，货物运输通道更多，效率更快，大厦结构更稳定。
由于货物是从上而下运输，能耗也更低。
能耗方面，就拿一个例子来说，像arm从来只是设计低功耗处理器，而intel（使用x86系列架构）的强项是设计超高性能的台式机和服务器处理器，能耗更高。
比如intel i3和i5处理器平均发热率为37瓦，而基于arm的片上系统（其中包括图形处理器）的发热率最大瞬间峰值大约是3瓦，约为intel i7处理器的1/15，因此比较适用在移动设备上。
如果使用x86系列架构，那手机得有多烫手呀。
但是，xh系列却具备更低能耗的，大约是arm的一半，但却可以设计高复杂的处理器。这个就相当于了不起了，如果应用在笔记本电脑或手机上，续航更长，cpu不会发烫。
当然，架构更加复杂一些，对芯片工艺要求更高。
等沐阳了解到这个牛比的芯片架构功能时，非常震撼。
不用多想，购买！
200点成就点，价格也是极高。
吸收完技术知识之后，沐阳感觉到xh系列太牛比了。
牛比到什么程度呢？
比如说，采用同样的7nm芯片工艺。
xh系列除了能耗低，效率更高，可以兼容简单指令和复杂指令，如果使用简单指令，就是默认普通情况，就是可以这么设计。
运行效率方面，大概提高一倍，而且更加稳定。
这个稳定，指的是，如果某个通道被破坏或阻塞了，这个cpu还是能够使用，因为它有很多条通道，就能保证超频运行。
综合来讲，采用同样的芯片工艺，但使用xh系列架构，综合性能比同类芯片架构设计出来的芯片要强几倍。
沐阳买下新的芯片架构后，先开始搞定eda软件，没有eda，空有思想也没有东西承载。
芯片制造研发进展还不错，项目组已经摸清楚ebl光刻机上买不到的零部件，该自主研发的开始搞，不少是委托研发生产。
要想把光刻机样机做出来，至少要半年时间，这个周期算是极短了，换作其它公司，给十年不一定能搞出来。
也许，等到ebl光刻机样机做出来并调试好之后，沐阳的eda软件和芯片架构已经弄好，公司的第一款芯片星辰01也差不多能够设计好。
星辰01，就是应用在高端手机上的芯片。
工艺方面，打算采用7nm+ ebl工艺制程，板级面积相比业界其他方案小45%。
这是世界上第一款晶体管数量超过150亿的移动终端芯片，达到135亿个晶体管，与2016年出世的麒麟990 5g相比晶体管增加32亿个。
cpu采用2个大核+2个中核+4个小核，与未来业界主流旗舰7nm芯片相比，单核性能和多核性能都要高一两倍，根本不是一个档次。
相比目前主流的28nm性能，估计至少是十倍。
目前还没有7nm工艺制程。