芯片面积估计方法

本文为EETOP论坛原创

作者：wbmliuh@163 （论坛username）

原文：http://bbs.eetop.cn/thread-473388-1-1.html

芯片面积估计的概念

芯片面积的主要涵盖部分分为三部分

IO：芯片的信号及电源pad等

Standard cell : 实现芯片的功能逻辑

Macro block ：第三方IP( PLLDAC POR Memory .etc )

芯片面积估计就是通过目标工艺的库信息，设计的spec、以往设计的信息及，部分IP的综合报告来统计这主要部分的总面积的过程。

图1，IO，Standard cell，Macro block

芯片面积估计的具体过程

获得面积信息

获得IO面积：通过目标工艺的IO库文件得到各种IO的长宽及size大小，再根据我们的设计是spec,pin_list文档中的pad选型和数量统计出。

获得Standard cell面积：可以通过单独IP的综合过进行统计，转产项目科根据原设计的全芯片综合报个得到，对与没有完整RTL的IP可以根据IP的复杂程度由设计方提供预估的等效逻辑门数，通过等效逻辑门※的数量计算面积。

※等效逻辑门：对数字设计的复杂程度一般用等效逻辑门的数量来评价，等效逻辑门一般为目标工艺下的一个标准大小（最小驱动能力）的与非门表示A(10k Gates)B(um2)=C(mm2)，SMIC 110nm B=4.12。

获得Macro block面积：第三方IP提供方提供的IP文档中会有形状及面积，Memorycompiler生成的memory文档中也有memory的形状及面积

几种面积估计的方法

有了以上三种面积基本信息，就可以进行面积估算了。

首先要对获得的Standard cell及Marco block的面积信息进行一下转换，Standard cell的转换（如果Standard cell的总面积是需要做SCAN但是未插入SCAN，需要乘以一个SCAN后的面积增量，经验值为105%）主要是由于density◎，需将Standard cell的总面积除以density值，Macro block主要是由于blockage●，需将Macro block的长宽加上两倍blockage的宽度再做乘积。

● density：由于芯片的Timing等原因，导致用于摆放Standard cell的区域不能全部被Standard cell（图2中蓝色部分）填满，Standard cell的总面积占用于摆放Standard cell的区域的百分比就是density。

图2 Standard cell，闲置区域（包含电源布线）

● blockage：第三方IP（多为模拟IP，图3中央蓝色的正方形）为了防止外围环境的电气干扰，在文档中会要求保留一定的空区域或者用电源ring环绕，这部分区域就是blockage。

图3

Pad Limit

这种情况是将芯片全部IO在四边紧密的排满，中间的面积大于转换过的Standard cell与Macro block的总和，因为四边排满IO没有办法在缩小，所以芯片的主体面积就是有IO排列决定的这块区域的面积，不需要估计由后端工程师排列好IO直接给出

2. Core Limit

这种情况是将芯片全部IO在四边紧密的排满，中间的面积小于CORE面积（转换过的Standard cell与Macro block的总和），这时CORE的面积决定了芯片面积的大小。

Core Limit的时候如果设计有在IO ring上不能摆放其他单元的要求，估算时将CORE当做正方形（因为正方形在芯片生产的时候在wafer上浪费的面积最小，也有利有芯片内部电源布线，减少IRdrop），将面积值开方的到正方形的边长加上一个宽度为固定值或者边长百分比的ring（power ring等）的宽度的两倍，再加上IO高度的两倍，再进行平方得到芯片的主体面积。

Core Limit的时候如果设计无要在IO ring上不能摆放其他单元的要求，估算是将CORE面积与IO面积相加即可。

芯片生产出来的时候是许多芯片在一片wafer上的需要用划片机将芯片分割开来，这个时候就需要为分割芯片预留的空间scribe line，在分割芯片及芯片运输封装的过程中，芯片边缘的应力会产生变化，设计上需要在芯片周边做一圈钝化的区域（sealring）以保护芯片不碎裂以及屏蔽和防潮功能。

这样整个芯片的面积就是芯片主体边长（主体面积开方）加上两倍的scribe line的宽度和两倍的sealring宽度再平方。

到底是不是8926？ 红牛芯片门真相揭秘

【手机中国 评测】随着现在Android智能机的不断普及，智能手机的硬件也逐渐被消费者重视。不论是屏幕尺寸、镜头参数还是电池容量和处理器主频和核心数，每一项影响智能机体验的参数都被大家所提及，尤其是对于那些对智能机有着深入了解的网友们，更是对处理器型号、架构等更加专业的参数感兴趣。

今天的主角是中兴红牛

也就是因为这些兴趣，让一些网友对处理器研究更加深入了，就拿今天我们的主角中兴红牛来说，有关处理器芯片型号的争论就已经传遍了微博之上。由于此次中兴方面对外宣称中兴红牛的处理器型号是高通骁龙MSM8926四核处理器。

有人质疑红牛不是MSM8926

不过有些网友在微博上传出自称红牛的硬件参数截图，图中通过某测试软件显示，电信版红牛处理器识别的是高通骁龙MSM8626，而中兴联通版处理器识别的是高通骁龙8226。官方解释称这是由于软件识别的问题造成的。

　红牛手机此前的软件检测

微博上有关红牛手机处理器质疑的声音

这就是目前有关中兴红牛芯片门的始终，这个事件整个感觉和此前小米3芯片门如出一辙，只不过这次是8926，之前是8974的区别罢了。

中兴红牛三个版本其实差异不大

当然我们现在说的是红牛，所以我们有必要了解一下到底高通骁龙MSM8926、MSM8626、MSM8226有什么区别？为什么要纠结于是哪个呢？下面我们就通过图表对比的看一下。

处理器MSM8226MSM8626MSM8926主频最高1.6GHz最高1.6GHz最高1.6GHz核心数444架构Cortex™ A7Cortex™ A7Cortex™ A7制程28nm HPm28nm HPm28nm HPmGPUAdreno 305Adreno 305Adreno 305内存LP-DDR2/LP-DDR3LP-DDR2/LP-DDR3LP-DDR2/LP-DDR3网络制式WCDMA/TD-SCDMA/GSMCDMA2000/CDMA/GSM4G LTE/全网3G/2G摄像头最高支持1350万像素最高支持1350万像素最高支持1350万像素

由图表中我们可以清晰的看到，高通骁龙MSM8926、MSM8626、MSM8226其实大体上有关CPU和GPU的参数都一模一样，区别主要就在于网络制式的支持上。大家之所以纠结于是否是MSM8926的问题主要也是在网络制式上，因为只有MSM8926支持4G LTE。

笔者也拿到了三个版本的中兴红牛手机

当然说了这么多，我们还是要回到红牛芯片门这个问题上来。目前官方也明确表示出只有移动版红牛支持4G LTE，也就是说我们可以基本肯定这个版本肯定是MSM8926处理器，事实上通过实际测试也是如此，该机可以正常使用4G卡号。

而联通和电信版的红牛，官方也表示它们叫你能支持3G网络，也就是网友们怀疑的地方了，既然它采用的是支持4G网络的MSM8926四核，那为什么仅支持3G网络呢？而且为什么软件截图也是8226和8626呢？

安兔兔测试下的三个版本红牛，显示均是采用MSM8926（点击查看大图）

对于那个软件截图的问题，笔者其实也做了测试。此次测试软件是安兔兔评测V4.5.1版本，三款手机在软件的设备信息中均显示MSM8926，这次似乎是数据已经更新过来了。

跑分数据也相差无几（点击查看大图）

笔者顺手也跑了个分，这三款红牛的安兔兔跑分大同小异，基本没有太大的差距，这也说明它们之间在CPU整体性能方面并没有太大差距。

进入拆机看芯片环节

如果你觉得这还不过瘾，下面笔者就来点更加劲爆的，直接进入拆机看芯片的环节。此次笔者拿出三款不同制式的红牛一起拆解看芯片，是真是假一拆便知！

从左到右依次是移动版、联通版、电信版

忽略那些繁杂了拆机过程，我们直接看拆CPU芯片这一步。我们知道，现在高通处理器芯片都是和运行内存封装在一起的，也就是说，我看要看CPU芯片，那就要强拆运存芯片，那手机最后的结果就是无法使用！不过为了真理，必要的牺牲也是值得的！

把主板拆下来

首先我们从电信版红牛（型号N9180）下手，拆开手机取下主板，我们可以很轻松的找到这枚CPU+运存芯片，既然已经奔着拆坏了去的，笔者也没有太多的估计，直接撬开运存芯片。

电信版红牛的CPU的确是MSM8926

MSM8926芯片特写

没想到这个虽然是封装一起的，但拆卸其实并不费劲，三下两下就把运存撬了下来！接下来就是揭开真相的时刻了！事实证明，电信版中兴红牛的确采用的确实是高通骁龙MSM8926四核处理器！

联通版红牛

同样也是MSM8926

拆完了电信版红牛，接下来我们开始拆联通版红牛（型号V9180），过程和电信版红牛一样，结果同样是一致的，联通版红牛同样也是采用高通骁龙MSM8926四核处理器！

移动版红牛

MSM8926处理器

虽然我们已经可以通过4G卡号测试判断出移动版红牛（型号U9180）是采用唯一支持4G网络的MSM8926四核处理器，但本着刨根问底的精神，我们还是把这款手机也进行了暴力拆解，结果同样是采用高通骁龙MSM8926四核处理器！

这三个版本的中兴红牛均是采用MSM8926四核处理器

经过这一轮暴力拆解，我们可以确定移动、联通、电信三个版本的中兴红牛均是采用高通骁龙MSM8926四核处理器，一张张拆解图都可以证明这一点。本文的主旨也是想更好的把真相公布于众，以便于消费者更好的选购自己喜欢的手机产品。

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