芯片的基本构成

芯片种类之多，有成千上万种。虽然功能不一，但是构成芯片的基本单元都是一致的。

以硅基芯片为例:顾名思义，硅基芯片，就是在硅的基本上制造出来的芯片(除此之外，还有锗、碳化硅、氮化镓、玻璃、蓝宝石等等)。

制造硅基芯片的工艺主要有体硅(Bulk Silicon)和绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator, SOI) CMOS工艺。CMOS是Complementary Metal Oxide Semiconductor，即互补型金属氧化物半导体的简写。所谓的互补型CMOS是针对早期NMOS工艺而言。

基于CMOS工艺的单元有源器件NMOS、PMOS，以及无源器件电阻、电容、电感。有源器件根据工作电压区域可分为IO和Core 器件，当然，某些工艺还开发耐高压器件。根据有源器件特性，NMOS用来传低电平，而PMOS用来传高电平。

电阻有较多种类，包含金属、多晶硅、有源区以及阱电阻；而且每一种可分为N型和P型(前者的多子是电子，后者是空穴)。当然它们每个阻值大小、温度系数(有一阶、二阶以及高阶温度系数)、工艺一致性以及制造成本皆不同。

电容种类较少，一般就是指MIM(Metal Insulator Metal)以及MOM(Metal Oxide Metal)。前者是在现有工艺上添加额外一层绝缘物来提高电容密度;而后者只是利用现有工艺同层金属的寄生电容，不增加额外成本，但同样的面积，容值小(芯片内部电容最大的也不超过nF级别)。除此之外，还可以利用MOS管栅氧构成电容，优点是成本低，缺点是漏电大、一致性差。

电感，一般都是在射频工艺中才用到。同样的绝缘材质，利用增加金属绕线的圈数来增加电感值。

CPU并不是全部 你的手机里还有这些芯片

近日，网上有人爆出了一则有关“华为屏幕驱动芯片领域”消息，消息称华为将成立新部门自主研发屏幕驱动芯片。这一消息的曝光让人们将目光移向手机内除了CPU之外的众多芯片之上，虽说CPU是一部智能手机的核心硬件，但是单有一块CPU并不能让手机正常运行，在此之外还需要诸多芯片的加入，才能让一部智能手机能上网能显示画面、能发出声音。今天便带大家来聊一聊智能手机里都有哪些芯片以及它们都分别发挥哪些作用。

说到手机内的芯片大家最熟悉的自然还是SoC了，SoC被称为系统级芯片，SoC在物理上可以被看成是一块芯片，但它其实是集成了多款芯片的一个模块其一般集成了CPU、GPU、ISP、AI等芯片，因此我们可以说SoC是手机的“核心处理器”。

麒麟990 5G SoC

由于SoC现在一般都集成了CPU（中央处理器）和GPU（图形处理器）这两个性能芯片，所以SoC的性能水平往往也代表着手机的基本性能表现。除了大家熟悉的CPU和GPU之外，SoC内往往还集成了基带、ISP、AI等功能芯片。其中ISP名为图像信号处理器，主要用来处理相机传感器传回的图像信号；AI芯片是最近今年新加入手机SoC的芯片模块，其主要被用于为手机提供强劲的AI算力，可以用于处理图片美化、视觉识别等任务。

麒麟990 SoC内置NPU

例如，华为海思麒麟990 5G SoC便在集成了由Cortex-A76和Cortex-A55构成的八核CPU和Mali-G76 MP16 GPU的基础之上，还集成了自研的ISP 5.0图像处理器和达芬奇架构NPU（AI芯片）以及双模5G基带，从而实现一颗芯片便可以完成了手机上的主要运算需求，节约了手机内部空间并降低了功耗。

麒麟990 5G SoC

说到手机上的闪存大家经常会把RAM和ROM搞混，一般而言在我们常说的8GB+128GB中，前者8GB一般是指RAM（运行内存）其作用相当于电脑上的内存，后者128GB一般是指ROM（ 存储内存）作用和电脑上的硬盘类似用来存储手机运行时的缓存和用户存储的数据，而RAM和ROM作为闪存，其本身也是一种芯片。例如iPhone 11 Pro Max便采用了来自东芝的Toshiba TSB4236 512GB NAND Flash闪存芯片。

东芝512GB闪存芯片（图片来自：techinsights）

因为和传统PC电脑所使用的机械硬盘不同，闪存也是使用半导体技术制造的一种芯片，也通常被直接封装在手机的主板上，因此其也可以被称为内存芯片。

说到手机上的通信芯片，大家最了解的自然就是基带了。基带芯片是指用来合成即将发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码的芯片。简单理解就是它主要是负责收发手机的蜂窝网络数据信息。

高通X55 5G基带芯片

目前手机上的基带芯片主要分为集成和外挂两种方案，上文中我们提到的麒麟990 5G SoC便集成了双模5G基带。目前最知名的基带外挂设计便是高通旗下的高通骁龙865处理器+骁龙X55 双模5G基带芯片的组合。此外，手机一般还会搭载独立的射频芯片，例如由Skywork、Qorvo、AVAGO等厂商提供的第三方射频芯片，不过进入5G时代之后越来越多的手机厂商开始选择由高通提供的5G整体解决方案中打包出售的射频模组。

高通X60 5G解决方案

除了负责移动网络的通信的基带芯片之外，还有负责支持wifi和蓝牙网络技术的相应芯片，这些芯片同样既可以选择集成在SoC中也可以选择进行外挂配置。例如，iPhone 11系列便采用了独立支持Wi-Fi 6+蓝牙 5.0的Murata 339S00647 Wi-Fi/BT Wireless Combo IC。

Murata 339S00647（图片来自：techinsights）

除了占据手机大部分空间的SoC、闪存、通信芯片之外，负责各种具体功能的芯片则分布在手机内的各个角落。一般来说手机还会配备电源管理芯片、屏幕触摸控制器、音频IC、NFC芯片、无线充电控制器等芯片。例如，iPhone 11 Pro Max里面便配备了STMicrolectronics STB601A0N电源管理IC、Intel PMB6840基带PMIC、Cirrus Logic 338S00509音频编解码器、NXP SN200 NFC芯片以及苹果的UWB技术芯片Apple U1。同时，GPS、陀螺仪等设备也分别有自己的控制芯片，这里便不一一列举了。

iPhone 11 Pro Max主板局部（图片来自：techinsights）

此外，对于音频体验有一定追求的手机型号还会采用独立的HiFi芯片，例如iQOO 5便采用了独立HiFi芯片CS43131。

随着智能手机的所配备的功能越来越多，其相应所搭载的各类芯片也随之增多，不过与此同时，越来越多的芯片也开始被集成到同一块SoC模块之中。通常被认知的CPU和GPU并不是手机上全部芯片，甚至其在主SoC中也并不能占据大部分的面积。对于现在的智能手机来说其体验是由手机上的每一个部件所共同组成的，就像木桶一样缺少一块木板便会带来体验上的缺失。

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