人類對視覺信號天生的敏感決定了對圖形處理硬件性能的渴求成了現(xiàn)階段硬件產(chǎn)業(yè)炙手可熱的話題。 與滿足聽覺的音頻設(shè)備相比，現(xiàn)在的圖形處理技術(shù)水平給圖形處理還留有很大的發(fā)展空間， 這就決定了這個產(chǎn)業(yè)的競爭充滿了變數(shù)，在技術(shù)開發(fā)和市場推廣策略上稍有不慎就會別別人趕超。 為了應(yīng)付激烈的行業(yè)競爭， 設(shè)計出更高性能的圖形處理芯片已經(jīng)成為各個廠商保持自身競爭力水平重要的手段。 今天我就來大家做特殊的旅行，了解圖形芯片設(shè)計研發(fā)的全過程，事實(shí)上現(xiàn)在絕大多數(shù)的芯片設(shè)計廠商都是依照這個程序來進(jìn)行新品研發(fā)的。

芯片，英文為Chip；芯片組為Chipset。芯片一般是指集成電路的載體，也是集成電路經(jīng)過設(shè)計、制造、封裝、測試后的結(jié)果，通常是一個可以立即使用的獨(dú)立的整體。“芯片”和“集成電路”這兩個詞經(jīng)?；熘褂?，比如在大家平常討論話題中，集成電路設(shè)計和芯片設(shè)計說的是一個意思，芯片行業(yè)、集成電路行業(yè)、IC行業(yè)往往也是一個意思。實(shí)際上，這兩個詞有聯(lián)系，也有區(qū)別。集成電路實(shí)體往往要以芯片的形式存在，因?yàn)楠M義的集成電路，是強(qiáng)調(diào)電路本身，比如簡單到只有五個元件連接在一起形成的相移振蕩器，當(dāng)它還在圖紙上呈現(xiàn)的時候，我們也可以叫它集成電路，當(dāng)我們要拿這個小集成電路來應(yīng)用的時候，那它必須以獨(dú)立的一塊實(shí)物，或者嵌入到更大的集成電路中，依托芯片來發(fā)揮他的作用；集成電路更著重電路的設(shè)計和布局布線，芯片更強(qiáng)調(diào)電路的集成、生產(chǎn)和封裝。而廣義的集成電路，當(dāng)涉及到行業(yè)（區(qū)別于其他行業(yè)）時，也可以包含芯片相關(guān)的各種含義。

芯片也有它獨(dú)特的地方，廣義上，只要是使用微細(xì)加工手段制造出來的半導(dǎo)體片子，都可以叫做芯片，里面并不一定有電路。比如半導(dǎo)體光源芯片；比如機(jī)械芯片，如MEMS陀螺儀；或者生物芯片如DNA芯片。在通訊與信息技術(shù)中，當(dāng)把范圍局限到硅集成電路時，芯片和集成電路的交集就是在“硅晶片上的電路”上。芯片組，則是一系列相互關(guān)聯(lián)的芯片組合，它們相互依賴，組合在一起能發(fā)揮更大的作用，比如計算機(jī)里面的處理器和南北橋芯片組，手機(jī)里面的射頻、基帶和電源管理芯片組。

確定研發(fā)方案和硬件語言描述

與任何一個靠生產(chǎn)產(chǎn)品謀求發(fā)展的企業(yè)一樣，設(shè)計推出一款新的 GPU 的步理所當(dāng)然的是市場的調(diào)研和產(chǎn)品的開發(fā)規(guī)劃。在這段時間內(nèi)，未來產(chǎn)品的相關(guān)定位，主要占領(lǐng)的市場范圍等話題都被提到桌面上討論，這些問題討論的結(jié)果終將決定產(chǎn)品終的研發(fā)方案的大體內(nèi)容：研發(fā)成本，研發(fā)周期以及開發(fā)過程中需要的資源等等。

接下來就要在研發(fā)方案確定的大方向的技術(shù)上研究從生產(chǎn)工藝，芯片代工等具體的細(xì)節(jié)問題進(jìn)行商議。在成本的限制范圍內(nèi)決定諸如集成晶體管數(shù)量等物理參數(shù)；緊接著就要在符合生產(chǎn)工藝的芯片代工廠中做出選擇了，決定這個的因素很多，當(dāng)然點(diǎn)是能提供生產(chǎn)芯片要求的工藝水平，比如0.15微米，0.13微米，甚至90納米，其次是代工廠的產(chǎn)品質(zhì)量和價格因素。當(dāng)然很多時候芯片在設(shè)計的時候就計劃使用比較超前的工藝，保證選擇的代工廠（即芯片生產(chǎn)的公司比如TSMC ）在芯片設(shè)計完成開始投片的時候完成相關(guān)工藝改造是十分重要的，如果你在這一點(diǎn)上面做出錯誤的判斷，那對公司造成的損失是巨大的，因?yàn)閳D形芯片行業(yè)是一個求速度的產(chǎn)業(yè)，在生產(chǎn)工藝已經(jīng)決定的情況下，如果要在回過頭來修訂工藝指標(biāo)，那進(jìn)行的工作又會持續(xù)幾個月，其中的工作量不比重新一塊芯片要少多少！

當(dāng)這一切前期環(huán)節(jié)確定以后，就開始我們這篇文章主要的部分了，顯示芯片構(gòu)架的設(shè)計。一個設(shè)計團(tuán)隊被組織起來定義GPU 支持的技術(shù)特征并且制定整個設(shè)計工作的日程表（比如團(tuán)隊1在三周內(nèi)完成反鋸齒單元的設(shè)計）。

在我們深入介紹芯片的設(shè)計過程之前，我們先來了解一下現(xiàn)在芯片制造公司一般的設(shè)計流程。 現(xiàn)在，芯片構(gòu)架的設(shè)計一般是通過專門的硬件設(shè)計語言Hardware Descripon Languages （HDL）來完成，所謂硬件設(shè)計語言（ HDL）顧名思義，是一種用來描述硬件工作過程的語言?，F(xiàn)在被使用的比較多的有 Verilog 、 VHDL。 這些語言寫成的代碼能夠用專門的合成器生成邏輯門電路的連線表和布局圖，這些都是將來發(fā)給芯片代工廠的主要生產(chǎn)依據(jù)。對于硬件設(shè)計語言（ HDL）一般的人都基本上不會接觸到，我們在這里只給大家簡略的介紹一下：在程序代碼的形式上HDL和C也沒有太大的不同，但他們的實(shí)際功能是完全的不同。比如下面這個Verilog語言中非?；镜囊粭l語句：