系統(tǒng)廠想自研芯片要先考慮什么？

我曾經(jīng)是Apple自研芯片管理團(tuán)隊(duì)的成員。我已經(jīng)看到了在一年的產(chǎn)品周期內(nèi)制定自研芯片的策略是多么巨大的挑戰(zhàn)。蘋(píng)果公司是這種定制芯片模型的完美典范，因?yàn)樗麄優(yōu)槠洚a(chǎn)品開(kāi)發(fā)了世界上最好的移動(dòng)處理器。其中還包括其他支持系統(tǒng)的自定義芯片。

最近，蘋(píng)果甚至放棄了英特爾，而選擇了自己的Mac M1處理器。特斯拉制造了自己的AI處理器，并放棄了Nvidia。亞馬遜AWS將發(fā)布自己的AI芯片Trainium。有傳言稱(chēng)谷歌將為其下一個(gè)手機(jī)版本開(kāi)發(fā)定制芯片。

其他眾所周知或謠傳的新聞是許多其他公司（例如Facebook）正在開(kāi)發(fā)定制硅片作為其產(chǎn)品或服務(wù)的一部分。這些是世界上最好的公司，他們開(kāi)發(fā)定制硅片來(lái)領(lǐng)導(dǎo)他們的類(lèi)別，并且對(duì)現(xiàn)成的硅片說(shuō)不。

在成功實(shí)現(xiàn)定制硅策略的道路上，應(yīng)始終采取一些基本步驟：

1.確定“在哪里”集成每種類(lèi)型的電路。

“在哪里”是指多件事。首先，我的意思是什么半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)。一種常見(jiàn)的方法是將芯片集成分成5V工藝中的模擬和電源電路芯片。然后在低壓過(guò)程中使用第二個(gè)數(shù)字芯片。在某些情況下，有些工藝可能會(huì)帶來(lái)良好的性能和價(jià)值，將所有內(nèi)容集成到一個(gè)芯片中（例如，大約65至55 nm BCD lite節(jié)點(diǎn)）。

其次，需要考慮系統(tǒng)的物理位置。充電器芯片將要靠近電池和電源輸入。處理器將要靠近其外圍設(shè)備。需要權(quán)衡取舍，以查看集成是否可接受。

第三，要考慮布線的擁塞性（包括芯片所需的所有必要的無(wú)源器件），才可以考慮布線能力。

第四，有些類(lèi)型的組件（例如傳感器）是使用非常專(zhuān)業(yè)的技術(shù)（例如MEMS）制成的，因此不適合在標(biāo)準(zhǔn)硅工藝中集成到定制芯片中。您可以在這里通過(guò)芯片共同封裝方法獲得好處。

2.決定什么才是有意義進(jìn)行整合，什么沒(méi)有。

半導(dǎo)體工藝無(wú)法提供足夠好的成本和密度，無(wú)法證明將現(xiàn)成的功率上限或功率電感器換成集成是合理的。您可以輕松地將定制的硅芯片ESD保護(hù)和其他二極管，信號(hào)腳和功率腳納入到整個(gè)設(shè)計(jì)中。但是對(duì)于后者，您需要牢記，某些電源FET技術(shù)對(duì)于大功率和高壓應(yīng)用而言是優(yōu)越的，并且最好作為現(xiàn)成的組件保留。每個(gè)設(shè)計(jì)都是不同的，需要進(jìn)行一些工程分析來(lái)決定什么才有意義。

大多數(shù)現(xiàn)成的組件可以集成到一個(gè)或幾個(gè)芯片中。這將為您提供BOM成本降低和電路板尺寸降低，每種成本通常降低50％。更好的可靠性，更好的防偽安全性，更適合您的PRD等。

3.確定哪些合適的現(xiàn)有組件可用作你定制芯片的基本IP。

定制芯片通常與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)同時(shí)進(jìn)行，因?yàn)樯鲜袝r(shí)間通常是大批量消費(fèi)電子產(chǎn)品的關(guān)鍵。因此，希望能找到現(xiàn)成可用的芯片，并嘗試使用那些芯片作為基礎(chǔ)IP來(lái)建立您的定制芯片項(xiàng)目。在獲得了看起來(lái)很有吸引力的現(xiàn)成組件列表之后，您可以聯(lián)系使它們成為供應(yīng)商的供應(yīng)商，開(kāi)始討論定制芯片。

4.確定哪些人適合您的項(xiàng)目以及如何管理該項(xiàng)目。

首先，確定您對(duì)第3步中列出的供應(yīng)商的感覺(jué)如何。他們有多余的生產(chǎn)地點(diǎn)嗎？他們?cè)诎磿r(shí)交貨方面有良好的記錄嗎？他們的整體財(cái)務(wù)狀況如何？

其次，您需要知道如何管理從概念到批量生產(chǎn)的芯片供應(yīng)商。僅簽署芯片規(guī)格，然后等待4，5，6 +…個(gè)月才能收回芯片，這太冒險(xiǎn)了。您需要通過(guò)非常徹底的流程來(lái)降低這種風(fēng)險(xiǎn)，該流程將確保所涉各方之間的持續(xù)溝通和協(xié)調(diào)，并與與您公司合作的芯片專(zhuān)家實(shí)施頻繁的檢查點(diǎn)，以審查供應(yīng)商的工作以確保其質(zhì)量。通過(guò)設(shè)計(jì)具有現(xiàn)成組件的“備份”系統(tǒng)來(lái)分散人力的做法是不可接受的。

5.確定特定情況下的投資回報(bào)率。

讓我們研究一個(gè)例子：Acme電子公司平均每年出貨600萬(wàn)臺(tái)。產(chǎn)品壽命約為4年。他們的電子BOM成本為2美元。他們已經(jīng)確定，使用一個(gè)定制的硅芯片，他們可以以1美元的價(jià)格完成所需的一切。他們與一家供應(yīng)商合作，在三筆付款中向他們報(bào)價(jià)NRE為300萬(wàn)美元：?jiǎn)?dòng)時(shí)為100萬(wàn)美元，出庫(kù)時(shí)為150萬(wàn)美元，批量生產(chǎn)時(shí)為50萬(wàn)美元。

因此，Acme Electronics需要預(yù)先支付300萬(wàn)美元。但他們將在每運(yùn)送一個(gè)單位節(jié)省1美元。交付300萬(wàn)套系統(tǒng)后，他們將收回其N(xiāo)RE投資。之后，他們將為每套系統(tǒng)賺取1美元的額外利潤(rùn)。由于他們將在該產(chǎn)品的生命周期內(nèi)售出2400萬(wàn)套系統(tǒng)，因此扣除了300萬(wàn)美元的NRE后，Acme電子公司的額外利潤(rùn)為2100萬(wàn)美元。因此，他們的投資回報(bào)率等于2100萬(wàn)美元/ 300萬(wàn)美元= 700％。

同樣重要的是，在此分析中要考慮由于假冒產(chǎn)品，成品率損失等可能造成的損失。定制的芯片策略可以幫助您從根本上消除假冒風(fēng)險(xiǎn)和損失。因此，這也應(yīng)該是成本效益分析的一部分。

責(zé)任編輯：haq