第17章 野望:进军芯片,“玄武-0.1”设计启动(2 / 3)
敛:一款高度集成的soc(系统级芯片) for 超低功耗生物电信号采集与处理。
他给这个雄心勃勃的项目起了个内部代号——“玄武-01”。玄武,取意北方神兽,主防御,寓意这将是他技术壁垒的坚实根基。01,则代表这是最初级、最原始的验证版本。
他的设计目标清晰:
集成一个低功耗蓝牙50射频收发模块。
集成一个ar rtex-0级别的超低功耗微处理器内核,负责系统控制和协议栈。
集成一个高精度、低噪声的生物电信号模拟前端,包含可编程增益放大器、模数转换器、以及基本的滤波功能。
集成一个专用的硬件加速器,用于执行neuroput算法中最耗时、最底层的运算(如fft、特定矩阵运算),大幅提升效率,降低主处理器负载和整体功耗。
工欲善其事,必先利其器。专业的芯片设计需要昂贵的eda(电子设计自动化)软件,如ce、synopsys,这根本不是他现在能负担起的。
他没有气馁,转而搜寻【超维记忆库】中关于开源eda工具的信息。最终,他将目光锁定在了一款虽然功能相对基础,但足以支撑他完成初步设计的开源工具链上——基于iverilog、gtkwave、yosys、opensta以及graywolf等工具搭建的流程。
软件环境搭建、库文件准备、语法学习……又是一番痛苦的摸索。
然后,他打开了代码编辑器。他敲下的不再是c++或python,而是verilog hdl(硬件描述语言)。
他开始用代码“搭建”数字电路,定义逻辑门、寄存器、状态机……“绘制”模拟电路,设计放大器的增益、带宽,adc的分辨率、采样率……
这是一个与编写软件截然不同的世界。每一个细节都必须考虑时序、面积、功耗。每一次修改都需要进行漫长的仿真来验证。
屏幕上不再是流动的算法,而是冰冷的电路结构图和时序波形。
挑战是前所未有的。
设计过程本身就是对智力、耐心和精神的极致考验。一个微小的时序错误,就可能导致整个功能失败。模拟电路部分更是微妙,噪声、干扰、匹配,任何一点考虑不周都会前功尽弃。
林烨几乎将所有时间都投入其中,进展缓慢如蜗牛。周伟完全帮不上忙,只能负责打理日常的琐事和少量的指环组装工作,担忧地看着林烨一天天变得更加消瘦和沉默,只有那双眼睛,因为专注于另一个微观世界而显得格外明亮。
但这仅仅是第一步。
即使他克服万难,完成了“玄武-01”的全部设计,还有一个巨大的、现实的鸿沟横亘在眼前——流片。
所谓流片,就是将设计好的电路图交给半导体代工厂,对方利用光刻等复杂工艺,在硅晶圆上制造出实际的芯片。
这需要支付高昂的nre(一次性工程费用),包括光罩费、技术授权费、测试费用等。即使是采用最便宜的工艺、最小的面积,通过(多项目晶圆)方式与其他小设计共享晶圆来降低成本,一次流片的费用也可能高达数十万人民币!
而这笔巨资投入下去,换来的可能不是成功的芯片,而是一堆昂贵的硅垃圾。如果设计中有未被发现的错误,或者制造过程中出现偏差,芯片可能根本无法工作,或者性能不达标。数十万学费瞬间打了水漂。
这个风险,太大了。大到他那刚刚赚到的三十万,显得如此微不足道和脆弱。
冷静思考后,林烨做出了一个务实的决定:分步走。
第一期目标,不追求大而全。他要在“玄武-01”的完整架构中,剥离出最核心、最关键、也最可能出问题的模拟前
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