談到芯片，首先想到的一定是性能，功耗，價格，成熟度，生態(tài)圈兼容性等。但是只針對芯片本身的話，是看芯片內(nèi)部有什么運算能力，比如處理器，浮點器，編解碼器，數(shù)字信號處理器，圖形加速器，網(wǎng)絡(luò)加速器等，還要看提供了什么接口，比如閃存，內(nèi)存，PCIe，USB，SATA，以太網(wǎng)等，還有看里面自帶了多少內(nèi)存可供使用，以及功耗如何。fwvednc

性能，對CPU來說就是基準(zhǔn)測試程序能跑多少分，比如Dhrystone，Coremark，SPEC2000/2006等。針對不同的應(yīng)用，比如手機，還會看圖形處理器的跑分，而對網(wǎng)絡(luò)處理器，會看包轉(zhuǎn)發(fā)率。當(dāng)然，還需要跑一些特定的應(yīng)用程序，來得到更準(zhǔn)確的性能評估。fwvednc

功耗，從high level來看，也分動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗。動態(tài)功耗，就是在跑某個程序的時候，芯片的功率是多少瓦。通常，這時候處理器會跑在最高頻率，但這并不意味著所有的晶體管都在工作，由于power gating和clock gating的存在，有些沒有被用到的邏輯和片上內(nèi)存塊并沒在耗電。芯片公司給出的處理器功耗，通常都是在跑Dhrystone。這個程序有個特點，它只在一級緩存之上運行，不會訪問二級緩存，更不會訪問內(nèi)存。這樣得出的功耗，其實并不是包含了內(nèi)存訪問的真實功耗，也不是最大功耗。為得到處理器最大功耗，需要運行于一級緩存之上的向量和浮點指令，其結(jié)果通常是Dhrystone功耗的2-3倍。但是從實際經(jīng)驗看，普通的應(yīng)用程序并不能讓處理器消耗更高的能量，所以用Dhrysone測量也沒什么問題。當(dāng)然，要準(zhǔn)確衡量整體的芯片功耗，還得考慮各種加速器，總線和接口，并不僅僅是處理器。fwvednc

在芯片設(shè)計階段，最重要的就是PPA，它轉(zhuǎn)化為設(shè)計，就是功能，性能，功耗，直接影響價格。其中，性能有兩層含義。在前端設(shè)計上，它表示的是每赫茲能夠跑多少標(biāo)準(zhǔn)測試程序分。通常來說，流水線級數(shù)越多，芯片能跑到的最高頻率越高。可是并不是頻率越高，性能就越高。這和處理器構(gòu)架有很大關(guān)系。典型的反例就是Intel的奔騰4，30多級流水，最高頻率高達(dá)3G赫茲，可是由于流水線太長，一旦指令預(yù)測錯誤，重新抓取的指令要重走這幾十級流水線，代價是很大的。而它的指令又非常依賴于編譯器來優(yōu)化，當(dāng)時編譯器又沒跟上，導(dǎo)致總體性能低下。而MIPS或者PowerPC的處理器頻率都不高，但是每赫茲性能相對來說還不錯，總體性能就會提高一些。所以性能要看總體跑分，而不是每赫茲跑分。fwvednc

性能的另外一個含義就是指最高頻率，這是從Backend設(shè)計角度來說的。Backend的人只看芯片能跑到多少頻率，頻率越高，對實現(xiàn)的時候的timing, noise等要求不一樣。頻率越高，在每赫茲跑分一定的情況下，總體性能就越高。請注意對于那些跑在一級緩存的程序，處理器每赫茲跑分不會隨著頻率的變化而變化。而如果考慮到多級緩存，總線和外圍接口，那肯定就不是隨處理器頻率線性增加了。fwvednc

從后端角度考慮，影響頻率的因素有很多，比如：fwvednc

首先，受工藝的影響。每一種制程（例如14nm）下面還有很多小的工藝節(jié)點，例如LP，HP等。他們之間的最高頻率，漏電，成本等會有一些區(qū)別，適合不同的芯片，比如手機芯片喜歡漏電低，成本低的，服務(wù)器喜歡頻率高的，不一而足。fwvednc

其次，受后端庫的影響。Foundry會把工藝中晶體管的參數(shù)抽象出來，做成一個物理層開發(fā)包（可以認(rèn)為叫DK），提供給工具廠商，IP廠商和芯片廠商。而這些廠商的后端工程師，就會拿著這個物理層開發(fā)包，做自己的物理庫。物理庫一般包含邏輯和內(nèi)存兩大塊。根據(jù)晶體管參數(shù)的不同，會有不同特性電子芯片，適合于不同的用途。而怎么把這些不同特性的的庫，合理的用到各個前端設(shè)計模塊，就是一門大學(xué)問。一般來說，源極和漏極通道越短，電子漂移距離越短，能跑的頻率就越高?？墒?，頻率越高，動態(tài)功耗就越大，并且可能是按指數(shù)級上升。除此之外，還會有Track這種說法電子芯片，指的是的標(biāo)準(zhǔn)單元的寬度。常見的有6.75T，9T等。寬度越大，電流越大，越容易做到高頻，面積也越大。還有一個可調(diào)的參數(shù)就是閾值電壓，決定了柵極的電壓門限，門限越低，頻率能沖的越高，靜態(tài)功耗也越大，按對數(shù)級上升。比如需要低功耗（更多使用HVT的晶體管）或者高性能（更多使用LVT，ULVT）的晶體管。fwvednc