非常感謝萬向區塊鏈蜂巢學院的邀請，今天晚上很高興有機會和大家分享關於區塊鏈+芯片的話題。今天的主題是“新基建下，區塊鏈+芯片的創新探索”。
在目前形勢下，芯片是非常重要的一個話題，國家層面也很重視，前幾天我看到國務院發布了新一輪的扶持政策。在這樣的背景下去討論今天的話題是非常有意義的。
我本人在芯片行業已經工作了將近20年，主要從事大規模集成電路的設計，以及管理、市場方面的一些工作。我對區塊鏈技術也非常感興趣，我對區塊鏈的理解是區塊鏈完成的事情就是在虛擬世界的價值轉移。
下面正式進入到今天的主題。
實際上區塊鍊和芯片都包含在新基建內容裡，整個新基建最初的時候有七大類：5G基站、大數據中心、交通、工業互聯網、物聯網網關、充電樁、人工智能，後來區塊鏈也加入了。
大家在這張圖上可以看到，芯片扮演了非常重要的角色，每一個新基建的分類都離不開芯片。比如說你看到像CPU、GPU，在大數據中心、人工智能、區塊鏈都會用到。 FPGA在基站裡面，包括人工智能、區塊鏈也都會用到。像一些傳感器，在工業互聯網、物聯網關方面也是非常重要的應用。
芯片實際上是所有這些行業的基石，為什麼會這樣呢？我個人認為芯片是在人類這麼多年曆史以來非常重要、成功的技術。它之所以這麼重要的原因實際上是它足夠便宜。怎麼理解呢？因為整個芯片的器件做的非常小，小到比如說像最先進的7納米工藝，它在一個平方毫米的這樣小面積上面能夠塞進去1億多個二極管。你們可以算一下，一個二極管的成本幾乎是0。
我之前參加過的一個活動聽到一位老師說，半導體技術還能夠再發展100年，那意味著從事半導體行業的人暫時還能夠繼續發揮作用。
下面我的分享會按照這三部分：一、芯片的設計和製造流程；二、芯片在區塊鏈中的應用；三、區塊鏈在芯片行業中的應用展望。
我先介紹下芯片設計的流程。和其他的一些技術一樣，開始都是來自於市場的需求，所以一般來說我們會有市場研究之後的市場規格書，然後算法人員會把規格書轉換成架構的設計，然後進入RTL編碼，實際上和軟件也比較類似。
我舉個小的例子，Verilog是RTL語言的一種，下圖裡實現了一個簡單的加法器。芯片是並行執行的，意味著如果輸入有變化，比如說這裡X、Y一旦有變化，整個語句就會被調用。
芯片設計和軟件不同的地方是整個芯片的製造工藝是非常昂貴，動不動就幾千萬美金，甚至上億美金的研發成本和生產成本。如果出現哪怕一小點的問題，都會造成要重新生產。所以這裡有個步驟叫RTL模擬，就顯得非常重要。現在行業裡面，驗證工程師和設計工程師的比例會是3:1左右。
整個RTL模擬好之後會進入邏輯綜合，優化和掃描插入環節。這個概念是什麼呢？軟件實際上是把代碼最後編譯成彙編語言，在硬件中是“邏輯門”，所以要把代碼編譯成如圖中這樣。最早實際上在設計芯片電路的時候，都是手工去畫邏輯門，你們可以想像這效率是非常低的，後來規模變大之後，抽象層次提高，我們會用設計語言來做設計。
這裡掃描插入是說在生產製造過程中間會引入些製造上的問題，在整個芯片製造好之後要能去測試它有沒有製造上的問題，所以這裡測試的不是功能問題。
下一個步驟叫形式驗證，把RTL級別的語言和邏輯門進行對比，這中間可能因為工具或人為會引入些錯誤，所以需要去做形式化的對比，保證這兩個功能是一致的。
接下來是佈局後的STA（靜態時序分析），為什麼有這樣的步驟？因為在器件中速度肯定是有限的，因為有延遲等，所以不可能達到無限的速度。也就是說在電路中都會有一定的速度。那靜態時序分析就是為了驗證這些邏輯能夠在這樣的時間中完成。
時序正確之後，下一步會進入佈局、佈線、版圖的階段。這裡是一個版圖例子，密密麻麻很多線，實際上是在矽片上把“門”給擺上去，比如說這個“門”要擺在哪裡，那個“門”要擺在哪裡，肯定是有些講究的，其中至少保證所有的線路都能夠塞進小小的矽片中。目前的工藝，金屬層可能會到十幾層，圖的右下角是一個做好的芯片金屬層的例子，你會看到這個線就像房子一樣的密密麻麻。
佈局路線要分兩個階段：第一，比較粗地把全局的線布好；第二，比較詳細佈線的階段。總之是把我們的邏輯最後放到矽片上面。
布好線之後，有真實的延遲後要重新做一遍靜態時序分析。整個芯片設計流程大概是這個樣子，實際上會非常複雜。
設計好之後進到製造階段，製造分為前道工序和後道工序，前道工序等於是在矽片上做的一些事情，後道工序是做封裝、老化測試等。
第一步是把多晶矽在石英爐通過高溫溶化，通過石英棒拉出單晶矽來，下面就是單晶矽棒。接下來用金剛石刀切成一片片的Wafer，Wafer經過拋光打磨實現非常光滑的鏡面效果，放在石英爐裡進行氧化處理，上面附上了一層氧化矽。再滴上光刻膠，之後通過旋轉塗均勻，這裡麵包含一個非常重要的步驟光學掩摸板，做掩摸、刻蝕。
荷蘭有一家公司叫ASML，他們一台光刻機能賣到1億美金的價格，說明工藝非常複雜，因為要能在矽片上刻出5nm、7nm這麼小的圖案。
光照好之後會做刻蝕，把它挖出了二極管圖案。再經過離子注入的工藝之後，形成了Wafer，Wafer經過拋光處理，下一步做些正級/負級的電級來。因為中間所有過程可能會引入一些製造上的問題，所以在矽片上Wafer上會用測試機做測試，保證做出來的一個個die上的功能是好的，如果不好的標出來，好的做切割。
後道工序，剛剛看到的Wafer上的矽片已經一個個都做好了，用金剛石刀切成一個個die。這裡看到的只是一種簡單的封裝形式，隨著工藝的發展，封裝也變的非常複雜，die放在引線框上，把芯片上的管腳用金線拉到引線框上，等於可以導電了，外面的電源、信號可以輸入/輸出，下一步封上樹脂或者陶瓷，你們看到的外面芯片真正矽的部分很小，只是一小塊兒。下一步是成型，因為芯片在系統裡要用很多年，所以會做老化實驗，人為製造惡劣環境，能夠把製造過程中的缺陷提前暴露出來，老化之後還會繼續做一些測試，把壞的片篩掉。這些步驟之後，下面會用激光打一些Maker，這就是你們看到的芯片情況。
大家經常聽到SoC、FPGAs、ASIC等各種各樣的用語。因為芯片規模很大，有IP的概念，設計芯片不是從頭開始設計會用現成的，像ARM等其他IP來進行整合。集成電路只是半導體產業裡的一部分，可以分為微處理器、邏輯IC、儲存器，像MPU、NCU、DSP都是處理器，邏輯IC裡有ASIC、以及其他IC。
大家會看到很多種芯片像CPU、GPU、FPGA、ASIC。 ASIC是專用的集成電路，區別是從CPU到ASIC，靈活性越來越差，但是性能跟功耗會越來越好，因為ASIC是專門給特定的領域設計的。
下面介紹一下芯片在區塊鏈行業裡的應用。
安全芯片
最基本的是安全芯片，左上角是產品，當中有MCU、符合金融級認證的安全芯片。一般來說，會在當中支持安全算法，包括ECC256、SHA256和AES256，很重要的是支持真隨機數發生器，芯片能保證發生隨機數是真隨機，區塊鏈的安全都是建立在密鑰安全性上。包括支持各種簽名曲線、安全操作系統、抗外部攻擊（電壓減壓、溫檢、光檢、主動防護層檢測、抗DPA/SPA）。私鑰的安全性非常重要，包括生存、存儲以及交易信息時保證運算都在安全芯片裡運行。
在上面的右圖是比較完整的系統，包含安全芯片、操作系統、硬件平台等。應用領域蠻多的，像數字資產安全存放、智能合約應用、物聯網設備標識、身份認證等，我認為安全芯片是區塊鏈裡的基石。
加速器
比如說交易簽名和驗簽，用CPU來做的話效率會非常低，進行加速會非常有意義。像共識的加速、智能合約引擎加速等。我看到的一個案例是區塊鏈卸載引擎，是插在服務器上，有pcie接口、高速以太網接口，驗簽性能可以提高5倍左右。
右邊的是區塊鏈加速IP，可以支持各種ECC曲線，可以應用在很多應用場景當中，並且對IP來說是可以用在FPGA裡，也可以做到ASIC裡，也可以在雲端服務器做應用。包括調度模塊，通過pcie把運算操作調度給PK Engines。
最近螞蟻鏈發布了螞蟻鏈一體機，當中用的是平頭哥玄鐵910的risc-v core，號稱是全球第一個硬件隱私保護的解決方案，也是第一個針對區塊鏈智能合約專用處理硬件。
主要功能是密碼卡（安全芯片）、區塊鍊網絡共識加速，包括智能合約處理，現在智能合約量還沒有那麼大，未來量變得很大的話，用硬件來處理是非常有意義的。可以看一下加速的數據，並行處理量非常強。
宇鏈推出了雲+鏈+芯片一體化的案例，芯片也是安全芯片。右邊是NB-IoT的板子，這是物聯網的應用。區塊鏈在當中實現身份識別、數據包加密跟通信結合在一起。現在物聯網應用非常廣，是區塊鏈在行業應用裡用的比較成熟的一塊。
上面介紹了芯片在區塊鏈裡的應用，接下來簡單展望一下區塊鏈在芯片行業裡會有哪些潛在應用。
IP保護
在芯片行業、集成電路行業裡IP資產扮演非常重要的作用。 IP的數據很多時候安全性是大的問題，現在雲計算在軟件行業裡非常成熟，在芯片行業裡的EDA把工具和IP上雲還不是那麼普遍。如果通過區塊鏈能解決這方面的知識產權、IP保護的問題，相信能加速IP和EDA上雲的發展。
設計數據版本保護
設計會有很多版本管理，有些時候會發生版本管理不善，拿到了錯誤的版本，造成生產製造花了很多冤枉錢。區塊鏈的哈希運算會對這一塊兒很有幫助。
工業互聯網
有一個例子，中微公司是做半導體設備在科創板上市的公司，他們也在研究基於區塊鏈構建半導體行業工業互聯網。基本上他們做的是供應鏈跟上下游通過區塊鏈協同的工作，企業用戶可以在平台上做可信數據交流、零部件質量控制和溯源工作，沒有特別說半導體，就是行業的應用。
以上大概是我今天的介紹，希望大家聽了講座之後對芯片的設計、製造有一定的概念，大概了解芯片在區塊鏈行業裡有哪些應用。希望未來在半導體行業裡能夠用到很多區塊鏈先進的技術。謝謝大家。
互動問答
問：區塊鏈芯片和通用芯片有什麼區別？
石賢帥：芯片會用在各行各業裡，有一些比較通用的芯片像CPU/GPU，可以用在很多行業裡。我認為區塊鏈芯片有很多種，安全芯片、加/解密、加速，給區塊鏈做了定制的芯片，除此之外沒有特別的區別，從設計流程到應用方面沒有特別大的區別。
問：5nm現在是否已經量產了？
石賢帥：據我了解已經量產了，台積電有些客戶已經有生產5nm的芯片了。
