根据2018年度中国海关的数据显示,中国集成电路进口金额为3100亿美元,比2017年增长198。当时中国的半导体芯片国产化率不到20,每年芯片的进口额超过原油(2018年中国原油进口金额为24026亿美元,402亿吨),由此可见芯片的重要性。

    因为芯片之于电子设备的地位等同于发动机之于汽车,未来芯片会成为国家战略组成的重要一部分,是国家重点战略新兴产业,集成电路产业链的技术突破,将成为业界关注的焦点。

    芯片是人们日常生活中很常见的沙子做出来到,经过复杂的加工后就变成了堪比黄金的物品。在芯片厂综合办公楼内,新世界的技术专家正在为石莫他们讲解一粒沙子的脱变之路,大致分为四个步骤。

    第一步是打造“地基”硅晶圆。在沙子中加入碳,高温作用下转化成纯度约999的硅(硅熔炼),经过融化从中拉出铅笔状的硅晶圆(硅锭),再使用钻石刀将硅晶柱切成圆片,抛光后便成为硅晶圆,芯片的地基完成。

    第二步是光刻。首先在硅片上涂光刻胶,再使用紫外线透过掩膜照射光刻胶,掩膜上印着预先设计好的电路图案。光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩膜上的一致。后用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。蚀刻完成后,清除全部光刻胶,露出一个个凹槽。

    第三步是掺杂(通过离子注入,赋予硅晶体管的特性)。把硼或磷注入到硅结构中,接着填充铜,以便和其他晶体管互连,然后可以在上面再涂一层胶,再做一层结构。一般一个芯片包含几十层结构,就像密集交织的高速公路。

    第四步是封装测试。芯片做好后,用精细的切割器将芯片从晶圆上切下来,焊接到衬底基片上,用散热片装壳密封。经过测试后就可以包装销售了。

    听完技术专家的讲解,石莫对芯片又有了更深的认识,现在新世界的第一款电脑在进行dqa研发测试中,由于时间紧急,工程师们正在边测试边解bug,按照此时的研发进度,预计一两个星期后就可以定下来并开始贴片量产。

    石莫最关心的是方舟z1处理器在电脑上的表现效果,因为是要搭配图形界面系统,石莫怕这枚芯片性能不够,导致操作很卡,那电脑会卖不出去的。

    于是石莫对马许愿说道“马博士,我们的这枚芯片用在电脑上的实际表现如何?”

    这两年公司投了重金在芯片项目上,时间紧,任务重,当时马许愿的心理压力很大,生怕他会一不小心给搞砸了,亏掉公司上百亿港币。现在初步完成了石莫安排的任务,整个人的放松了很多,不用每天绷着神经。最近马许愿都没有像去年那样每天加班熬夜奋战到凌晨了。

    对于石莫的问话,马许愿微笑着的说道“老板,在您英明的指导下,这枚芯片的性能超过了我们预期的一倍,加上数字协处理器和显示处理器这两枚芯片的加持,方舟z1芯片组的性能只是比英特尔的8088微处理器差一点而已,因此系统运行的很是流畅。”

    听后石莫有点得意的点点头,也很满意。

    能取得这个成绩,石莫的功劳也是不小的,因为方舟芯片从研发之初就是按照他的思路来搞的,而马许愿他们则把石莫的设计理念实现了出来。

    这枚芯片之所以性能爆表,不只是因为有数字协处理器和显示处理器的支持,还因为它使用的指令集是risc(精简指令集),以及专门在此基础上研发设计的一种高性能和高功耗构架,此构架旨在提高处理器的性能,这是石莫特意要求的。

    “精简指令集”有什么意义?这是相对于“复杂指令集”的一个概念,有什么优势?

    要设计处理器,首先就需要有指令集,规定处理器的相应操作,通过指令集去控制处理器实现相应功能。

    此时的处理器都是cisc架构(复杂指令集),包括英特尔的处理器,因为现在编译器的技术并不纯熟,因此微处理器的设计师会增加cpu指令的复杂性,以在每个计算周期内得到更多的计算。

    但是后来有人发现,整个指令集中,只有约20%的指令常常会被使用到,大约占了整个程序的80%;剩余80%的指令,只占了整个程序的20%。(典型的二八原则)