从设计到生产看一颗SOC的诞生
对于选购一台手机而言，我们除了注重外观、设计、屏幕大小之外，性能当然是必然着重考虑的因素，就像一般用户买汽车，并不会选择用30万去买一个0.6排量的车子（非混/电动），所以硬件配置是根基，良好的体验需要基于强大的硬件性能。而手机的综合性能由处理器、ram、rom以及软件上的驱动/系统优化所决定，其中手机处理器则扮演着一个举足轻重的角色。
一、半导体公司有哪几种
半导体公司按业务可分为3个类别：
1.idm，这一模式的特点是半导体制造的关键环节都由自己完成，例如内核的开发与制造，自己同时具备设计以及生产的能力，例如intel、意法半导体、现代等等。
2.fab，这种模式只专注于工艺的研发以及代工，就像台积电，它们不设计芯片，仅帮代工芯片。
3.fabless，fabless企业仅专注于ic的设计，它们把设计出来的“芯片”给fab企业进行生产，形成产品，而随着物联网的发展，电子产品更贴近于个人的需求，这便从fabless衍生出chipless模式，chipless模式下的企业既不生产芯片也不销售芯片，它们只提供ip的授权，像是arm和imagination。
二、挖一下全球晶圆生产/代工商
如今全球范围规模较大的晶圆代工厂商有：台积电（tsmc）、三星、英特尔（intel）、globalfoundries（gf）、台联电（umc）、中芯国际（smic）、意法半导体（st）等等，但它们并不是全部都代工生产手机soc芯片的，生产手机处理器soc的基本集中在台积电、三星、intel、gf这四家。
2015年+2016年初热门手机处理器生产/代工商：
台积电：骁龙615/617/652/808/810、联发科全系列、苹果a9（16nm）、麒麟950/930、苹果a10（10nm）
三星：骁龙820、exynos 7420/8890、苹果a9（14nm）
英特尔：atom全系列
globalfoundries：瑞芯微系列
三、一颗soc如何诞生
指令集/ip核的授权+核心的设计
我们经常接触的高通骁龙xxx，联发科mtxxxx，麒麟xxx之类的soc，他们没有自己的晶圆生产线，通过从arm、imagination中购入ip授权或是指令集授权（其中高通像骁龙820则是通过获得arm的指令集授权，再自行研发kryo核心，而联发科/麒麟则是直接获取a72/a53一类的ip核授权），然后把这些soc交给台积电或三星进行代工生产。
而三星exynos则比较特殊，例如最新的exynos 8890既有自主研发的核心，也有arm的公版核心，则它的授权费用主要来源于arm的指令集+ip核，费用自然比全是公版核心的联发科/麒麟要低，但exynos也不像高通骁龙，三星有自己的晶圆生产线，无需找台积电进行代工生产。既然内核方案有了，代工商也找到了，那么就是时候进入具体的生产环节。
soc的生产
一颗处理器（soc）如何诞生这个过程相当复杂，难以用简单的话语表述出来，但某几个重要的步骤还是可以说一下的：
1.硅的提纯与熔炼，制成硅锭→2.硅锭切割，形成晶圆（wafer），渗入其他元素并进行氧化→3.上光阻剂，通过掩膜（mask）进行光刻→4.清除溶解的光阻剂并用化学试剂溶解曝光部分的晶圆，再清除掩膜区域的光阻剂→5.重复步骤3，形成多层立体的晶体管雏形→6.注入离子束，完成掺杂，形成p井或n井→7.表面覆盖绝缘层，留出需要通电的开孔，进行电镀铜用以填充开孔（完成晶体管的制造）→8.在晶体管之间用复合金属层进行连接，形成复杂的立体电路→9.功能性测试→10.晶圆切片，形成单个内核→11.内核封装，为内核提供电气与机械界面→12.性能测试，并进行等级分类，定义id→13.出售
当然，一颗soc的诞生从设计到生产环节不会如上诉的那么简单，笔者只是想让大家简单了解一下其中的重要步骤。
四、2016年初晶圆代工商的产能状况
台积电：28nm工艺已经相当成熟早已量产，而16nm finfet、finfet plus也陆续完成产能的爬坡，16nm finfet compact（面向低功耗soc）也将在本季度进入量产，传说中的helio p20采用的就是这个制程工艺。而10nm方面，台积电将在今年的第一季度完成流片，并在第四季度进入量产。（但最新消息指iphone 7的a10处理器将会全面由台积电的10nm工艺生产线生产，相信在第二季度便迈进量产阶段）而7nm预计在2018年的上半年量产、5nm工艺也已经研发了一段时间，不知道英特尔那边有什么想法呢。
三星：14nm早已量产，而10nm方面则预计在2017年初量产，而7nm制程则没有任何消息传出。
英特尔：intel在上年11月时表示在14nm的工艺上遇到了一点困难，但现在已经恢复，而10nm的处理器预计在2017年下半年推出。反正intel自给自足，也不为其他厂商代工，所以我们就好好等待下一代atom处理器就行了。
globalfoundries:14nm finfet量产相信仍要等到今年的6月份。10nm/7nm工艺方面，globalfoundries表示将会和ibm合作，但暂时没有量产的消息。但globalfoundries精于制造高性能大核心，例如pc领域的amd cpu以及gpu，所以手机soc和intel那样，我们纠结不来。总的来说，在2016年14/16nm的量产不是问题，最近更有消息指定位中端的骁龙625也用上了14nm制程。
五、热门soc工艺简析
28nm：三星方面有hkmg的lp（low power）、lpp（low power plus）以及最强的lph。而台积电有poly/sion的lp（low power）、hkmg的hpm（high performance mobile）、hkmg的hpc+（high performance compact plus）。在手机soc领域，以上6种性能最强的是三星lph，接下来是台积电的hpm。28nm不同工艺的定位分别为：高性能：lph、hpm，主流：lp、hpc、hpc+。
28nm lp制程工艺的mt6753
20nm：在这个制程节点上仅有台积电正在使用（三星也有，只是用在ddr3内存制造上），而且工艺单一。在今年的soc列表当中定位高性能的早已使用上16/14nm finfet工艺，而兼顾性能与功耗的主流soc依然采用良品率高，性能稳定的28nm hpm/hpc工艺（关键是a72核心使用28nm hpm也能较好地压住功耗），所以20nm制程相信不会在2016年出现在手机soc领域。
20nm hpm的mt6795
16/14nm：三星/台积电的finfet（ff）、台积电的finfet compact（ffc）以及finfet plus（ff+），其中finfet包含早期的lpe（low power early）以及lpp（low power plus，高级低功耗）两种工艺版本。16/14nm不同工艺的定位分别为：高性能：ff、ff+，主流（着重功耗表现的设备）：ffc。
14nm finfet lpe的exynos 7420
总结
2016年相信会是28nm+14/16nm共存的一年，28nm依然成为主流处理器的制程节点，而旗舰处理器则会普片采用16/14nm制程，10nm制程节点的处理器预计最快要到2017年初才会亮相。另外，由于智能穿戴设备等微型便携终端的普及，不少处理器厂商已经推出专门针对这类设备的soc，它们都会使用制程更新，主打低功耗的工艺，例如16nm finfet compact。
一颗好的手机处理器，并不只决定于核心架构、核心数量、主频高低、集成gpu的强弱，其发热，功耗也是我们值得考虑的问题，毕竟没人希望自己的手机是暖宝宝或者玩半天就没电的玩意，而制程工艺也决定着核心主频的高低，从而影响性能。但在相同制程节点，相同工艺的条件下，不同处理器生厂商生产出来的soc也有一定的差异，因为原料的污染，加工工艺的波动，成本/淘汰率的控制都会让同制程节点/同工艺的最终产品在性能上有着较大的差异。
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1.idm，这一模式的特点是半导体制造的关键环节都由自己完成，例如内核的开发与制造，自己同时具备设计以及生产的能力，例如intel、意法半导体、现代等等。
2.fab，这种模式只专注于工艺的研发以及代工，就像台积电，它们不设计芯片，仅帮代工芯片。
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我们经常接触的高通骁龙xxx，联发科mtxxxx，麒麟xxx之类的soc，他们没有自己的晶圆生产线，通过从arm、imagination中购入ip授权或是指令集授权（其中高通像骁龙820则是通过获得arm的指令集授权，再自行研发kryo核心，而联发科/麒麟则是直接获取a72/a53一类的ip核授权），然后把这些soc交给台积电或三星进行代工生产。
而三星exynos则比较特殊，例如最新的exynos 8890既有自主研发的核心，也有arm的公版核心，则它的授权费用主要来源于arm的指令集+ip核，费用自然比全是公版核心的联发科/麒麟要低，但exynos也不像高通骁龙，三星有自己的晶圆生产线，无需找台积电进行代工生产。既然内核方案有了，代工商也找到了，那么就是时候进入具体的生产环节。
soc的生产
一颗处理器（soc）如何诞生这个过程相当复杂，难以用简单的话语表述出来，但某几个重要的步骤还是可以说一下的：
1.硅的提纯与熔炼，制成硅锭→2.硅锭切割，形成晶圆（wafer），渗入其他元素并进行氧化→3.上光阻剂，通过掩膜（mask）进行光刻→4.清除溶解的光阻剂并用化学试剂溶解曝光部分的晶圆，再清除掩膜区域的光阻剂→5.重复步骤3，形成多层立体的晶体管雏形→6.注入离子束，完成掺杂，形成p井或n井→7.表面覆盖绝缘层，留出需要通电的开孔，进行电镀铜用以填充开孔（完成晶体管的制造）→8.在晶体管之间用复合金属层进行连接，形成复杂的立体电路→9.功能性测试→10.晶圆切片，形成单个内核→11.内核封装，为内核提供电气与机械界面→12.性能测试，并进行等级分类，定义id→13.出售
当然，一颗soc的诞生从设计到生产环节不会如上诉的那么简单，笔者只是想让大家简单了解一下其中的重要步骤。
四、2016年初晶圆代工商的产能状况
台积电：28nm工艺已经相当成熟早已量产，而16nm finfet、finfet plus也陆续完成产能的爬坡，16nm finfet compact（面向低功耗soc）也将在本季度进入量产，传说中的helio p20采用的就是这个制程工艺。而10nm方面，台积电将在今年的第一季度完成流片，并在第四季度进入量产。（但最新消息指iphone 7的a10处理器将会全面由台积电的10nm工艺生产线生产，相信在第二季度便迈进量产阶段）而7nm预计在2018年的上半年量产、5nm工艺也已经研发了一段时间，不知道英特尔那边有什么想法呢。
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总结
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