从设计到生产看一颗SOC的诞生

　　对于选购一台手机而言，我们除了注重外观、设计、屏幕大小之外，性能当然是必然着重考虑的因素，就像一般用户买汽车，并不会选择用30万去买一个0.6排量的车子（非混/电动），所以硬件配置是根基，良好的体验需要基于强大的硬件性能。而手机的综合性能由处理器、RAM、ROM以及软件上的驱动/系统优化所决定，其中手机处理器则扮演着一个举足轻重的角色。

　　一、半导体公司有哪几种

　　半导体公司按业务可分为3个类别：

　　1.IDM，这一模式的特点是半导体制造的关键环节都由自己完成，例如内核的开发与制造，自己同时具备设计以及生产的能力，例如Intel、意法半导体、现代等等。

　　2.Fab，这种模式只专注于工艺的研发以及代工，就像台积电，它们不设计芯片，仅帮代工芯片。

　　3.Fabless，Fabless企业仅专注于IC的设计，它们把设计出来的“芯片”给Fab企业进行生产，形成产品，而随着物联网的发展，电子产品更贴近于个人的需求，这便从Fabless衍生出Chipless模式，Chipless模式下的企业既不生产芯片也不销售芯片，它们只提供IP的授权，像是ARM和Imagination。

　　二、挖一下全球晶圆生产/代工商

　　如今全球范围规模较大的晶圆代工厂商有：台积电（TSMC）、三星、英特尔（Intel）、Globalfoundries（GF）、台联电（UMC）、中芯国际（SMIC）、意法半导体（ST）等等，但它们并不是全部都代工生产手机Soc芯片的，生产手机处理器Soc的基本集中在台积电、三星、Intel、GF这四家。

　　2015年+2016年初热门手机处理器生产/代工商：

　　台积电：骁龙615/617/652/808/810、联发科全系列、苹果A9（16nm）、麒麟950/930、苹果A10（10nm）

　　三星：骁龙820、Exynos 7420/8890、苹果A9（14nm）

　　英特尔：Atom全系列

　　Globalfoundries：瑞芯微系列

　　三、一颗Soc如何诞生

　　指令集/IP核的授权+核心的设计

　　我们经常接触的高通骁龙XXX，联发科MTXXXX，麒麟XXX之类的Soc，他们没有自己的晶圆生产线，通过从ARM、Imagination中购入IP授权或是指令集授权（其中高通像骁龙820则是通过获得ARM的指令集授权，再自行研发Kryo核心，而联发科/麒麟则是直接获取A72/A53一类的IP核授权），然后把这些Soc交给台积电或三星进行代工生产。

　　而三星Exynos则比较特殊，例如最新的Exynos 8890既有自主研发的核心，也有ARM的公版核心，则它的授权费用主要来源于ARM的指令集+IP核，费用自然比全是公版核心的联发科/麒麟要低，但Exynos也不像高通骁龙，三星有自己的晶圆生产线，无需找台积电进行代工生产。既然内核方案有了，代工商也找到了，那么就是时候进入具体的生产环节。

　　Soc的生产

　　一颗处理器（Soc）如何诞生这个过程相当复杂，难以用简单的话语表述出来，但某几个重要的步骤还是可以说一下的：

　　1.硅的提纯与熔炼，制成硅锭→2.硅锭切割，形成晶圆（wafer），渗入其他元素并进行氧化→3.上光阻剂，通过掩膜（mask）进行光刻→4.清除溶解的光阻剂并用化学试剂溶解曝光部分的晶圆，再清除掩膜区域的光阻剂→5.重复步骤3，形成多层立体的晶体管雏形→6.注入离子束，完成掺杂，形成P井或N井→7.表面覆盖绝缘层，留出需要通电的开孔，进行电镀铜用以填充开孔（完成晶体管的制造）→8.在晶体管之间用复合金属层进行连接，形成复杂的立体电路→9.功能性测试→10.晶圆切片，形成单个内核→11.内核封装，为内核提供电气与机械界面→12.性能测试，并进行等级分类，定义ID→13.出售

　　当然，一颗Soc的诞生从设计到生产环节不会如上诉的那么简单，笔者只是想让大家简单了解一下其中的重要步骤。