比特微杨作兴：全定制设计的几大优势

不久前，媒体报道了比特大陆和比特微之间的爱恨情仇。

比特大陆一直靠S7矿机（1385芯片）和S9矿机（1387芯片）支撑市场。然而,提供这两款芯片设计思路的核心技术人员，并非来自比特大陆的开发团队，而是来自于清华大学工程物理系博士杨作兴，而杨作兴的出走，正是比特大陆近年来出现技术瓶颈的重要原因之一。

杨作兴为深圳比特微电子科技有限公司董事长，其生产的神马矿机，被比特大陆以侵犯专利为由告上法院。

两者多次对簿公堂。最终，国家知识产权局专利复审委员给出裁定结果，比特大陆专利无效。

杨作兴此前接受参访时表示：“我觉得我的全定制方法学特别适合做比特币芯片。我就去找詹克团，告诉了他我这个全定制设计方法学怎么用。和詹克团介绍完之后，他希望我留下，加入公司，最后是以兼职的工作方式用全定制设计方法学帮他们设计了S7矿机（1385芯片）和S9矿机（1387芯片）这两款芯片。”

杨作兴解释称，全定制方法学，对设计人员的要求很高，需要一流设计工程师，经过项目磨炼后，才可以慢慢把握。方法学的优化主要体现在四个方面：CELL的优化，PLACEMENT的优化，时钟优化和门级网表优化。从蚂蚁矿机S9到神马矿机M10, 同样的工艺条件下，性能超越了一倍，就是方法学具体实现的某些部分在不停的超越。

近日，在集微网峰会上，杨作兴作为嘉宾，再次详细讲解了全定制设计的优势所在。

杨作兴表示，全定制设计和传统芯片设计流程相比，主要由三点不同，包括采用自己的单元库，利用单元库写门级网表以及手动布线。这么做的优势主要是在局部特殊场景下，可以实现更优的面积、功耗、功能等。“实际上高通、苹果等公司的手机芯片都会用全定制设计方法学，只不过宣传的很少。”杨作兴说道。

杨作兴以三组实验数据证明了全定制的优势。

180nm 900MHz RFID Tag芯片是杨作兴的一次重要尝试，这个并不是完全的全定制设计，而是手动把几千门的逻辑手动写了一遍门级网表，实现了5倍的功耗优化，面积优化达到了2倍。



28nm BTC挖矿芯片上，使用全定制方法后的神马M3矿机，功耗优化接近3倍，成本优化达到了4倍多。



16nm上，神马M10功耗优化同样达到了接近3倍之多，成本优化为2倍。

杨作兴分别以CELL，手动Placement，时钟和手动门级网表四个关键点，分析了全定制设计和APR直接的区别。“对于时钟来说，传统的设计方法是时钟同步误差越小越好，而对于全定制来说，并不存在时钟同步问题，就像我们工作，如果完全错峰出行，效率会更高。”杨作兴说道，“而对于门级网表来说，传统芯片设计是逻辑设计和物理设计分开，这样写代码的人不知道单元库是什么，而版图工程师也不知道逻辑功能是什么，这中间有很大隔阂，而全定制设计在写代码的时候就要知道所写库的面积、功耗、速度等方面，选择更优化的方式。在设计库的时候，也需要考虑跟谁连，线有多长，速度是多少，功耗多少，所以全定制是采取前后端耦合共同设计的方式。”

杨作兴表示，在摩尔定律下，工艺取得了长足进步，但带来的好处却越来越少。“从28纳米到16纳米，面积缩小了40%，速度提高了30%到40%。功耗却没有变。在28纳米之前好处是功耗降一半，面积降一半多，速度提高一倍多，但现在这种好事已经一去不复返了。我们渴望摩尔定律能持续延续，但现在产业遇到了瓶颈。近几十年来，一直是代工厂，带动行业迅猛发展，但他们现在累了，该轮到设计工程师为产业作贡献了。在半导体产业遇到瓶颈的时候，希望我们设计师扛起大旗继续前行，这里面有很大的空间，这个空间能够使摩尔定律再前行五年十年。”杨作兴说道。

杨作兴表示，全定制设计方法学首先会在虚拟货币和AI领域成为主要方法学，随后会逐步扩展到手机、PC、服务器和IOT领域。“全定制设计虽然是手动，但是也进入到模块化的概念，只是跟以前模块概念不一样，以前的模块只有逻辑信息，没有物理信息，现在除了逻辑信息，还有物理信息。”杨作兴强调道。

杨作兴总结道：“虚拟货币领域中国从2013年开始参与，到2015年时，中国力量开始领先，到今天2018年时，全世界虚拟货币只有中国力量。所以如果大家未来努力尝试，继续坚持，全制定方法学可以帮助中国力量成为世界半导体产业中的中坚力量。”