系统厂要自研芯片需注意什么?

我（指代本文作者）曾经是Apple自研芯片管理团队的成员。我已经看到了在一年的产品周期内制定自研芯片的策略是多么巨大的挑战。苹果公司是这种定制芯片模型的完美典范，因为他们为其产品开发了世界上最好的移动处理器。其中还包括其他支持系统的自定义芯片。

最近，苹果甚至放弃了英特尔，而选择了自己的Mac M1处理器。特斯拉制造了自己的AI处理器，并放弃了Nvidia。亚马逊AWS将发布自己的AI芯片Trainium。有传言称谷歌将为其下一个手机版本开发定制芯片。

其他众所周知或谣传的新闻是许多其他公司（例如Facebook）正在开发定制硅片作为其产品或服务的一部分。这些是世界上最好的公司，他们开发定制硅片来领导他们的类别，并且对现成的硅片说不。

在成功实现定制硅策略的道路上，应始终采取一些基本步骤：

1.确定“在哪里”集成每种类型的电路。

“在哪里”是指多件事。首先，我的意思是什么半导体工艺节点。一种常见的方法是将芯片集成分成5V工艺中的模拟和电源电路芯片。然后在低压过程中使用第二个数字芯片。在某些情况下，有些工艺可能会带来良好的性能和价值，将所有内容集成到一个芯片中（例如，大约65至55 nm BCD lite节点）。

其次，需要考虑系统的物理位置。充电器芯片将要靠近电池和电源输入。处理器将要靠近其外围设备。需要权衡取舍，以查看集成是否可接受。

第三，要考虑布线的拥塞性（包括芯片所需的所有必要的无源器件），才可以考虑布线能力。

第四，有些类型的组件（例如传感器）是使用非常专业的技术（例如MEMS）制成的，因此不适合在标准硅工艺中集成到定制芯片中。您可以在这里通过芯片共同封装方法获得好处。

2.决定什么才是有意义进行整合，什么没有。

半导体工艺无法提供足够好的成本和密度，无法证明将现成的功率上限或功率电感器换成集成是合理的。您可以轻松地将定制的硅芯片ESD保护和其他二极管，信号脚和功率脚纳入到整个设计中。但是对于后者，您需要牢记，某些电源FET技术对于大功率和高压应用而言是优越的，并且最好作为现成的组件保留。每个设计都是不同的，需要进行一些工程分析来决定什么才有意义。

大多数现成的组件可以集成到一个或几个芯片中。这将为您提供BOM成本降低和电路板尺寸降低，每种成本通常降低50％。更好的可靠性，更好的防伪安全性，更适合您的PRD等。

3.确定哪些合适的现有组件可用作你定制芯片的基本IP。

定制芯片通常与系统开发同时进行，因为上市时间通常是大批量消费电子产品的关键。因此，希望能找到现成可用的芯片，并尝试使用那些芯片作为基础IP来建立您的定制芯片项目。在获得了看起来很有吸引力的现成组件列表之后，您可以联系使它们成为供应商的供应商，开始讨论定制芯片。

4.确定哪些人适合您的项目以及如何管理该项目。

首先，确定您对第3步中列出的供应商的感觉如何。他们有多余的生产地点吗？他们在按时交货方面有良好的记录吗？他们的整体财务状况如何？

其次，您需要知道如何管理从概念到批量生产的芯片供应商。仅签署芯片规格，然后等待4，5，6 +…个月才能收回芯片，这太冒险了。您需要通过非常彻底的流程来降低这种风险，该流程将确保所涉各方之间的持续沟通和协调，并与与您公司合作的芯片专家实施频繁的检查点，以审查供应商的工作以确保其质量。通过设计具有现成组件的“备份”系统来分散人力的做法是不可接受的。

5.确定特定情况下的投资回报率。

让我们研究一个例子：Acme电子公司平均每年出货600万台。产品寿命约为4年。他们的电子BOM成本为2美元。他们已经确定，使用一个定制的硅芯片，他们可以以1美元的价格完成所需的一切。他们与一家供应商合作，在三笔付款中向他们报价NRE为300万美元：启动时为100万美元，出库时为150万美元，批量生产时为50万美元。

因此，Acme Electronics需要预先支付300万美元。但他们将在每运送一个单位节省1美元。交付300万套系统后，他们将收回其NRE投资。之后，他们将为每套系统赚取1美元的额外利润。由于他们将在该产品的生命周期内售出2400万套系统，因此扣除了300万美元的NRE后，Acme电子公司的额外利润为2100万美元。因此，他们的投资回报率等于2100万美元/ 300万美元= 700％。

同样重要的是，在此分析中要考虑由于假冒产品，成品率损失等可能造成的损失。定制的芯片策略可以帮助您从根本上消除假冒风险和损失。因此，这也应该是成本效益分析的一部分。
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