-----------------------------------------------
回答4DAY後補充：
沒想到有4k+的贊了。補充一些有參考價值的數據吧。
- 評論區有人批評我沒有給具體數據，那我還是說一下嘛~就我目前接觸過的幾次實驗性流片（指芯片給台積電、中芯國際這種廠子，走MPW生產幾百片芯片出來）的花費，TSMC上古亞微米級（幾十幾百奈米，具體多少我不記得了）工藝一次在30萬左右，台積電28nm一次百萬以上。回答中說百億誇張了哈，不過最新工藝7nm這種價格也絕不會便宜）。
- 評論區有人批評我沒有說手機基頻的問題。說來慚愧，基頻芯片應該屬於射頻領域，我對數位芯片了解比較多，射頻領域了解很少（通常芯片分為數位、模擬和射頻三種用途，有著完全不同的設計模式）。不過有一點，手機SoC並不一定非要包括基頻，比如大名鼎鼎的蘋果A12本身並不帶基頻啦。
- 單純寫一個CPU並不困難的，據我朋友說，中國某櫻花很好看的985電腦系本科大三就要求學生自己寫一個帶5級流水線的MIPS結構CPU（道聽途說，如果不對請輕噴）。而且當年x芯也不是沒有做出成果，並不是完全騙錢的，其實離成功只差一步了（如果有機會我能更清楚地了解那段歷史的話，我很願意寫一篇文章去分析~）。
- 中國的IC行業應該已經火起來了。而且我們絕對不是無芯可用，很多領域的專用芯片，都有很多大小公司在默默奮鬥，大部份都擁有了自己的產品。人工智慧領域的芯片更是非常火。通用芯片中國起步晚，制約多，請給我們一點時間。
- 講個小故事，我曾經接觸過一家位於上海的小半導體初創公司。跟曾經與AMD合作過的大工程師、後來是台灣某公司的大老板聊天時，他說一個芯片設計團隊通常需要120人左右才比較完整。而那家小公司，整個公司全體技術人員只有70人，負責芯片的更是只有不到20人，但是他們也做出了自己的芯片。 我想說的是，也許我們在大談特談尖端技術，談高效能芯片，談7nm5nm這種追求物理極限的東西，但是也有這麽一批默默紮根行業的從業者，也是這片土地上最有熱忱的一群人，他們用不了技驚四座的技術，因為決定著他們生死的，仍然是市場。但希望之火有大有小，不論技術高低，只要有人堅守在這個行業，有千千萬工程師、創業者為之奮鬥，星星之火終可燎原。
-----------------------------------------------
這年頭對IC全行業（即從設計開始到最後芯片問世）的科普還真不多，索性借著這個問題好好回答一下。
看到題目的第一瞬間，我也很想像其他答主一樣噴一噴提問者對技術的 一知半解 ，以及由此帶來的 蔑視 。後來冷靜想想，這其實反映了普通人對積體電路行業的不理解。畢竟積體電路行業裏有一件很令人頭痛的事，就是如何如何在形象描述IC產業各類基本概念的同時表達清楚這個行業的復雜程度——不說芯片是沙子做的，普通人理解不來芯片是何方神聖；但沙子離芯片的距離，中間附加的技術和智慧，可是比石頭到世界第一高樓哈里發塔還要遙遠千倍萬倍。
如果您有耐心看完對這四個問題的回答，您應該可以了解網友們日常用來吐槽的「買ARM授權」到底是什麽意思，為什麽造一塊芯片如此困難。如果您足夠聰慧，還應該能感受到芯片作為21世紀人類智慧的結晶，其光芒是多麽耀眼。
為了方便敘述，我們假設一家叫「ov」的公司，財大氣粗，其CEO，著名企業家段不平先生，於2019年3月22日突然在微博上宣布，ov決定自主研發「饕餮890」手機SoC。
某微博紅人雷兵先生隨即在評論區要求段不平 回答下面四個問題 ，並稱如果回答不好，就親自給他科普手機廠商自己造芯片的種種壞處。
- 「手機芯片」是什麽？
- ov能不能從ARM買到造芯片的「圖紙」？
- 有了圖紙，ov還需要什麽才能造出一枚芯片？
- 台積電拿到圖紙以後在做什麽？
一、」手機芯片「是什麽。
我賭五角錢，段不平先生雖然在商界叱咤風雲多年，打造過諸如「小霸主」、「步步低」等紅極一時的產片，但是他對芯片的了解，恐怕僅限於「面積指甲蓋大小」和「不好造」這兩個印象。
關於芯片的定義很多，這裏我給出一個我認為最好理解的說法。
芯片就是把過去用一堆堆電纜、開關、磁帶這些巨大無比的電器實作的功能，在一片尺寸通常不超過2cmX2cm的小東西上實作出來並整合成千上億個。換句話說，如果你見過收音機拆開以後，裏面的原件長什麽樣（盡管你可能依舊不知道那些原件是做什麽的，但至少應該有個感性的印象），那麽如今芯片的幾乎所有功能，也同樣能用收音機裏面的零件實作，只不過復雜一點的芯片需要拆幾億個收音機才能湊夠這些零件而已（同時也意味著幾億個收音機的功耗和奇慢無比的速度）。
此時你可能驚訝道，這是怎麽做到的？且慢，我們先不去考慮是怎麽實作的，我只能提前告訴你， 不要想象成在2cmX2cm的紙片上用印表機打印上億個圖形，而是需要想象成在2cmX2cmX1mm的小石塊上雕刻一幅有上億個小動物的、鏤空的3D風景畫 。
同時我們要註意到，ov要做的是「饕餮890」手機SoC芯片。這SoC三個字母不加不要緊，一旦加上，這個芯片又不太一樣了。此時， 系統 和 軟硬結合 兩個詞語又浮上水面。
回到之前收音機的比方，可能一枚「收音機芯片」的功能就是「接受特定頻率的電磁波，並把它轉譯成語音輸出到音響系統「。這枚芯片也還算簡單。但SoC呢？
SoC，全稱System on Chip，在芯片上的系統。說到系統，我很喜歡一個詞：「麻雀雖小，五臟俱全」。系統意味著它有一整套完善的體系結構。你可以這樣理解，普通的芯片，只需要做好一件事，比如計算、比如儲存；SoC也是芯片，但SoC幾乎就是一台完整的電腦，他要能計算、能儲存、能實作數據在自己內部各模組之間流動。
說SoC是一台去掉顯視器、鍵盤滑鼠，但是有CPU有顯卡有主機板有音效卡有硬碟有記憶體的電腦，其實並不為過。而這一切都整合在那塊指甲蓋大小的芯片上。
這就帶來一個巨大的問題。我們都知道，電腦這東西，上有Windows作業系統，下面記憶體硬碟各有各的介面標準。這些東西如果要濃縮到一塊芯片上，怎麽辦？
此處我不展開說，否則太浪費時間。讀者只需要記住一個詞——軟硬體協同設計，然後慢慢品味吧。
二、ov能不能從ARM買到造芯片的「圖紙」？
答案：可以。但「圖紙」種類比較多，絕大部份圖紙並不可以直接拿到台積電「工廠」去生產。
我沒有和arm打過交道，還真不知道從arm買手機芯片，尤其是大家關心的手機SoC芯片ARM具體怎麽賣。
但是ov表示無所謂，我財大氣粗。但是ov再有錢，其在ARM只能買到以下三種圖紙（IC行業稱之為IP核）：
為了不涉及復雜的技術詞語，我用蓋大樓的圖紙來描述這三種東西。
軟核，類似於開發商對大樓「畫大餅」。「這座大樓一共十一層，每層分成一百個隔間，每層的隔間分別是5x6m，10x30m……」這張詳細的「餅」將大樓的所有設計理念、設計邏輯、執行標準、達成的效果以及用幾個樓梯、幾個電梯去達成這些效果描述的很清楚。
固核，類似於效果渲染圖。渲染圖下，這棟樓每層用什麽材料、外表看起來夠不夠炫酷，柱子夠不夠結實，已經能夠看個大概。
硬核，就如名字一樣「硬核」，是大樓的施工圖紙，每一寸都規劃好了，建築商拿著這圖紙直接施工就完事了。
聰明的讀者此時應該可以想到，硬核似乎是方便省事的圖紙了。但對於ov公司來說，它其實不太想要這個，因為畫的完美的圖紙，你完全無法對其進行改造最佳化，也看不出來設計師最初的設計理念。而軟核圖紙呢？雖然拿到以後沒法直接施工，但是我完全可以把外墻顏色修改成綠色，同時加兩個電梯，印上我公司logo，再讓設計師把它搞成硬核圖紙拿去生產。
簡而言之，軟核距離生產線最遠，但是靈活可修改，同時有一定的風險（鬼知道你藍圖畫的這麽好，建起來會不會直接倒掉）。硬核拿過來就能去生產，但是幾乎不能客製修改。固核介於兩者之間。但是，任何一種方案都不可能讓ov百分百滿意，ov必須在生產難度、客製程度等方面權衡。
但這還是小麻煩， 最最重要的是，ARM賣的圖紙不！是！SoC！！ARM賣的只是SoC中的計算模組，其它所有設計，以及設計與設計之間怎樣配合工作，都需要ov自己去搞定。 如果它買ARM家的IP核，軟核自然是靈活，靈活意味著方便和自己芯片內的其他設計遷就配合，但是就需要承擔接下來做成成品的風險。如果買硬核，那就是買了一個寫死的設計，自己所有的設計都要配合它來，分毫不能差。
對了，ov公司還要順手把這個芯片的驅動寫了，才能在上面跑起來安卓。
一句話，有錢就有圖紙，但你要用起來，還真費勁。
三、有了圖紙，ov還需要什麽才能造出一枚芯片？
假如ov決心很足，東拼西湊搞出了「饕餮890」的完整圖紙。它可以把它放進工廠生產了嗎？
段不平先生不愧是商業大佬，他在看完這個燒了幾個億才搞出來的圖紙，眼看就可以統治手機市場之時，問了首席工程師一句話：我怎麽知道你的圖紙設計是對的，沒有BUG？
工程師一楞，然後說：我們……測試一下？
段不平大吼一聲：你哄三歲小孩呢？沒東西你怎麽測試？？這樣，別著急投入市場，先讓台積電給我造兩片出來，你們測試沒問題再投入市場
工程師：段……段經理，台積電說， 我們的芯片，開模費100億，以後每造一片只要十塊錢……您不管是產一片還是產一萬片，其實價格差不多，做瞎了，整個公司就沒了……
段：我……nmd，為什麽？
沒錯。困擾芯片行業的巨大問題之一，就是生產芯片的特點。 其實每片芯片並不是太值錢，但是哪怕只做一片，也需要造很多異常精密的掩模版。這部份花銷無論如何都不能避免。這也就意味著，幾十幾百億的錢投入生產前，沒人知道這芯片能不能工作。這個風險之大，不是普通企業可以承受的。
當然，芯片投產前也不是完全不能「測試」 。我們管生產前找芯片BUG的工作叫 「驗證」 。這又是一個非常大的領域，而且驗證一片芯片的其復雜程度，其實並不比設計一塊芯片低。這不難理解—— 使用者拿到手機以後，可能下載各種軟體，在螢幕上左滑右滑點來點去，可能接收到無數種可能的數據，你怎麽知道使用者的某一個行為不會觸發BUG？顯然，使用者的行為無窮無盡，而驗證不可能驗證這片芯片上所可能發生的所有事情。這裏面的學問，也大的很。
四、台積電拿到圖紙以後在做什麽？
其實這不是ov公司要考慮的問題，這是台積電的問題。限於篇幅（懶）我也不展開說了。我在重復一下在問題一裏的那句話：
芯片就是把過去用一堆堆電纜、開關、磁帶這些巨大無比的電器實作的功能，在一片尺寸通常不超過2cmX2cm的小東西上實作出來並整合成千上億個。換句話說，如果你見過收音機拆開以後，裏面的原件長什麽樣（盡管你可能依舊不知道那些原件是做什麽的，但至少應該有個感性的印象），那麽如今芯片的幾乎所有功能，也同樣能用收音機裏面的零件實作，只不過復雜一點的芯片需要拆幾億個收音機才能湊夠這些零件而已（同時也意味著幾億個收音機的功耗和奇慢無比的速度）。
同時補一個B站視訊，是英特爾公司官方動畫講解的芯片制作
朋友，如果你看完了，你覺得，從ARM買一個圖紙，在整個手機芯片設計中，有多重要呢？
反正ov老板表示：等一下，我這裏有個X28要釋出，芯片的事先緩一緩。
本文文字全部原創，所有圖片來源於網路，侵刪。
所有人名、企業名均為杜撰，如有雷同，純屬巧合。
允許轉載但需本人同意。
