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定制芯片已经成为一种不可逆潮流

分享于 2021-03-28 13:12:41
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来源:内容翻译自electropages,谢谢。


此前,高通公司为其处理器功能购买了NUVIA,一个新的趋势开始显现。电子产品的未来将完全是定制硬件吗?


高通收购NUVIA和Apple M1 Custom SoC


最近,高通宣布成功收购NUVIA,这是一家专门设计用于各种应用程序(包括高端计算和服务器应用程序)的基于ARM的定制CPU的公司。此次以14亿美元的价格收购NUVIA的交易表明,高通公司正在寻求将高端集成CPU设计纳入其产品组合,以及创建组合5G SoC设计的可能性。 

 

然而,高通公司购买NUVIA与苹果公司决定放弃英特尔支持其自己的内部定制SoC并不太相似。苹果公司创建自己的处理器的能力使其能够充分利用处理器(在操作系统设计方面),并将硬件转向苹果公司的硬件目标。 

 

电子行业是否正在朝着完全定制的未来发展?看起来肯定是这样!


电子学如何发展


在我们了解该行业为何回归其起源之前,我们首先需要了解组件是如何随时间变化的,以及其原因。第一个电子产品是使用分立组件设计和制造的,因为不存在集成组件。这导致了大而笨重的设计,可以轻松地进行维修和升级。但是,它们的功能是有限的,但是工程师可以根据自己的确切要求进行设计。

 

集成电路的引入使大型半导体代工厂可以采用常用的电路配置(例如运算放大器)并将其放置在小片硅上。这样的组件进一步减小了电子设备的尺寸,并极大地增加了电子设备的使用。随着微处理器的引入,这种增加将进一步引起计算机的创造。尽管不同公司生产的计算机的组装方式有所不同,但许多计算机将使用相同的基础组件。因此,不同计算机的功能来自软件和附加硬件的组合。 

 

尽管集成电路可以大大减小设计的尺寸,但是由两,三家主要公司设计的通用构件块(例如粘合逻辑)和处理器的使用仍然限制了现代电子产品的功能。因此,FPGA的引入使高端电子设备(例如网络控制器)可以有效地创建自定义硬件,从而使工程师可以回到电路的基础知识。

 

定制芯片的未来


对于FPGA提供的所有功能,它们的功能仍然受到限制。一方面,这些设备大多是带有预定义模块的数字设备。这意味着他们无法将设计的尺寸减小到真正的最小(即在芯片中尽可能小)。

 

然而,现在,许多公司正在转向从头开始创建自己的芯片。在一个如此丰富的库对x86和ARM之类的体系结构很好地支持的世界中,从头开始设计处理器是毫无意义的,但是自定义调整设计以充分利用这些设计绝非毫无意义。此外,能够在芯片上设计定制电路不仅使工程师能够设计逻辑单元,而且还允许设计模拟电路和组件。 

 

结果,工程师可以从非常基础的设计中进行设计,包括仔细的信号调理,晶体管的尺寸确定和信号传输速度。这种能力将使设计变得高效,包括尺寸,散热和能源效率。 

 

苹果,高通和树莓派基金会等公司已经进入半导体行业。例如,Apple M1允许Apple创建一个自定义处理器,该处理器不仅可以完美地运行其OS,而且还可以添加硬件来加速特定于OS的任务,例如AI。Raspberry Pi基金会已使用自定义芯片来创建Raspberry Pi微控制器。高通极有可能将NUVIA技术与其移动功能相结合,以打造高端5G设备。

 

当然,关于逐步引入定制半导体的最好的部分是他们将来可能会为大多数设计师所用。就像PCB从高度专业化到比水便宜一样,定制半导体代工厂可能会探索允许其创建任何定制设计而无需昂贵的设置成本的技术。从那里,任何客户都可以提交10个原型的请求,并在几周内收到它们,而价格仅为定制ASIC的一小部分。

 

有些人可能会怀疑这种技术是否可行,答案是肯定的,有些人已经在家中制作了功能齐全的集成电路。尽管这些电路在某种程度上类似于1970年代的技术,但应注意的是1990年代初期的芯片技术非常有能力,并且可以轻松实现完全定制的混合信号电路,从而消除了PCB上的大多数组件(例如,电阻器,电容器,晶体管,以及电源处理)。


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