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“ARM、三星、NVIDIA、TSMC，这些厂商都是怎样的角色？”，“三星的猎户座和NVIDIA的Tegra 3都号称基于ARM的Cortex-A9，同样出处的它们为什么看起来却是完全不同的样子，性能也表现各异呢？”，“ARM到底是干什么的？三星又是干什么的？它们之间有着什么关系和联系啊？”
上面这些问题，相信曾经在很多读者的脑海中出现过。ARM是干什么的？三星和NVIDIA又是干什么的？这样的问题虽然并不会影响我们购买手机或者其他半导体产品，但求知欲的作祟却显然会让许多爱好者渴望得到一个解答。
说来惭愧，我们曾经一直致力于将晦涩的半导体世界翻译成一个能够为广大读者所接受的，更加容易理解的世界。而且在先前的《GPU大百科全书》中，我们也曾尝试以包括装修或者烹饪在内的各种手法来解释图形处理过程等等一系列的问题。但我们做的明显还很不够，尽管我们已经竭尽所能，这世界上却依旧有太多看上去很那复杂的问题等着我们去解析。比如这里提到的“移动芯片商之间究竟是怎样的关系”，就是一个挺难啃的骨头。
由三星制造的苹果A5处理器和ARM有什么关系……
如果我们以“ARM是提供IP core的解决方案供应商，三星、NVIDIA同ARM是合作关系，它们可以在ARM的授权下生产不同的SoC芯片，而TSMC则是生产SoC芯片的工厂”这样看似说得过去的答案来解释，不仅答案本身就像什么都没说一样，还会引发更多的诸如“什么才是IP core啊？解决方案供应商是干什么的啊？怎么一样的出处又有了不同的SoC芯片啊”之类的疑问，这显然是不负责任而且难以达到释疑目的的。最理想的办法，其实还是找一个我们都能够理解的对象来类比和解释，即便这样的类比往往不会十分严谨，但它的确有助于我们面对各色各样的疑问。
但究竟怎样的比喻，才能比较直观形象的解释这样的疑问呢？
想不通就先别想了，让我们一起做张披萨饱饱口福吧
好吧，思考不仅会让人感到疲倦，更容易让人变得饥肠辘辘。既然很难理解这个层面的问题，而且又刚好说到了烹饪，那我们不如干脆换个角度——在今天的文章里，就让我们烤上一张披萨，来满足一下我们充满渴望的味蕾吧。
2您想吃什么口味的披萨呢？
● 您想吃什么口味的披萨呢？
披萨是一种简单与复杂并存的食物，这种发源于意大利的食品现在已经是足迹遍布全球的最常见的食品之一。相传马可·波罗在中国旅行时最喜欢吃一种北方流行的葱油馅饼。回到意大利后他一直想能够再次品尝，但却不会烤制。在一次聚会中，马可·波罗向一位那不勒斯的厨师描绘了香葱馅饼的特点。那位厨师在复制的过程中无法将馅料放入面团中，于是马可·波罗提议就将馅料放在面饼上并配上了那不勒斯的乳酪和作料，这种简单的改进和混合产生了意想不到的效果，最终的成品大受食客们的欢迎。
看似简单的混合美食——披萨
披萨的简单是那么的直接，我们甚至可以将之称为质朴。它的制作本质上就是面胚、蔬菜、肉类、酱料以及奶酪一同烘焙而已，即没有过多的烹饪技巧需求，也没有华丽的外表或者深达灵魂的味觉刺激。但也恰恰是这种表面上的质朴，造就了披萨给食者所带来的满足。
青椒的甜脆，培根熏烤的乡野气息，蘑菇悠长的鲜美，番茄令人愉悦的酸爽，墨西哥辣酱悦动的火热，还有奶酪浓郁的奶香，所有这些简单直接的味道在或经醒发后变得松软，或直接以烤制而变得香脆的面胚上完成混合之后，便不可思议的加成放大，变成了一首厚重悠扬的交响旋律。人们很难说清披萨究竟香在哪里，但几乎没有任何人能够忽视披萨带来的满足感。当这首由各种美味汇聚在一起的大合唱在舌尖跳跃时，均匀而完美的旋律让我们在感受饱腹之余，更收获了平和却富足的内心感受。
很少有人能够抗拒披萨的吸引
平和以及完美的混合造就了披萨的美味，那么菜单的搭配，就是造就这种平和的关键。要让披萨呈现出完美的味道，一份作为准备工作的口味菜单是必不可少的。大部分披萨的构成食材都很普通，甚至可以说是廉价，但朴实也是一种魅力。所以在决定披萨最基本的底料菜单时，我们只需要实践这份朴实即可。
面团本身几乎没有任何味道，但它却是承接一切味道的基础。温水加黄油和匀的高筋面粉在经历力道均匀的揉打之后内劲十足，而温水中事先兑好的干酵母会在我们和好面之后接管余下的工作，让面团变得松软并能够吸吮和混合材料与奶酪形成的汤汁。三色甜椒不仅能够带来维生素和纤维素，更可以中和奶酪的油腻；洋葱微辣的香气在加热后可以令人宁静愉悦；番茄酱的酸甜不仅清爽而且可以起到开胃的作用；奶酪与蘑菇融化在一起能够产生十分浓郁的鲜美；当然，无肉不欢的我们自然不会放过培根和香肠，它们在烘焙中所散发出的熏味并不华丽，但绝对是“香气”中最能给人直接刺激的部分。
伴随着烘焙，食材的香气会神奇的混合在一起
没有任何调料，一切香味都来自于食材本身的味道，只要你能够把这些味道适当的加以混合，令人满意的享受就会自然的来到你的面前。大自然在赐予我们美食的同时，也将普适的概念传递给了我们——无论是厨房还是别处，无论我们在制作着什么，调和的搭配都是最基本的共通要素。
这其中，也包含了看似与饮食毫无干系的半导体芯片。
● ARM—配料菜单的书写者
如果将一款移动芯片的设计过程看作是烘焙一份披萨，那么其中菜单的书写者，就是为几乎所有移动智能平台芯片厂商提供IP Core的幕后存在——ARM。
ARM
IP Core可以被直译成“硬核”，它是构成集成电路的最基本组成部分的逻辑描述方式。如果将一些常见的数字电路转化成功能块，诸如内存控制器、总线接口或者运算器单元等设计以模块化的形式来描述，将可以避免工程师重新设计许多单元细节，减轻重复劳动的负担，同时也让芯片设计变得更加高效。
IP Core的作用就像最基本的披萨菜单一样，我们喜欢传统的淡口味披萨，所以我们的菜单决定了原材料由面粉、菜椒、蘑菇、洋葱、培根、奶酪、番茄酱和黄油组成，它表征了构成一份披萨最基本的用料，而IP Core之于芯片的作用也是如此。移动智能平台所需SoC芯片架构的最基本特征，包括是否乱序，采用双发射还是三发射的指令端，流水线当中包含了多少个AGU，能够搭配怎样的内存总线，是否具备充分的多核心扩展性等等，所有这些都需要ARM来进行设计和制定，而设计的结果，就是充当硬件菜单作用的IP Core。
移动CPU的“菜单”——Cortex A15架构
这些特性就像芯片的“味道”一样，早在其诞生之前便已经存在了，而且可以通过适度的搭配“散发出诱人的香气”。所以ARM所做的事，就是根据移动领域处理器及芯片的基本特点来完成单元及功能模块的基本搭配，以菜单的形式将这些搭配书写出来，并尽可能的贴近人们对性能和其他特性的需求。
在移动芯片厂商以及整个芯片制造的链条中，ARM可以说是一切的起点，它就像马可波罗那位来自那不勒斯的厨师好友一样，第一个创造了“披萨”最基本的配方和存在。
● “我觉得可以少放点培根，蘑菇才是关键啊”
每个人对于味觉和食性的需求是不同的，比如说奶酪的浓厚香气在一部分人的味觉体验中就可能会变成甚至是“酸臭”的感受，肉类的大量出现也会招致不少女性的厌烦。精心调酌各种食物的搭配，让每一种食材的朴素都能得到最佳的展现，这就是烹调的真谛。
北美风味，墨西哥风味，传统意式甚至是法风素式……披萨在数百年间演绎出了数不清的变种。一种和谐的搭配之所以会演化出丰富多彩的结果，并且随着自身的风味的变迁从一个地方性的食物变成了风靡世界的美食，这就是一个微调味道的传奇。
蓝纹干酪的浓烈注定了它并不适合所有人
还是说奶酪吧，我们在最开始的菜单中决定使用奶酪，但究竟用什么样的奶酪，用多少奶酪，我们都没有定论。普罗伏罗奶酪由于采用了烟熏工艺，其味道较之莫扎里拉奶酪更为浓郁，不过烟熏的口味会与培根形成重叠；比然奶酪虽然咸味与奶香味四溢，但它相对较好的流动性会影响披萨的口感；蓝纹干酪口感丰盈，可惜其过于浓烈厚重的味道足以“喧宾夺主”……披萨的和谐太过完美，每一种味道都环环相扣，即便同样是奶酪，种类的细微调节选择都会给最终的味觉体验带来不同的结果。所以无论是谁，想要制作出口味香浓的披萨，精细的调整菜单的配置都是必不可少的步骤。
“清心寡欲”的楠爹无欲无求却又无鲜不欢
楠爹是一个清心寡欲的人，他的口味偏于清淡，不喜欢任何浓烈或者刺激的味道，但惟独对鲜味和口感有着偏执的热爱。为了迎合他的需求，瑞士硬干酪这种咸鲜适中，较不易流动并能带来咀嚼感的奶酪就成了制作中的上选。溶化后的瑞士硬干酪能够封存食物的味道，这会加重培根独有的烟熏气息，而这种气息并不为楠爹所接受，因此适当减少了培根的用量，同时使用更易出汤的草菇和紫甘蓝来提振味觉中鲜味的比例也就成了必要的调整过程。
我们为楠爹精心准备的瑞士硬干酪（为什么不用莫扎里拉呢……）
细微的调整带来了新的平衡，虽然我们依旧还是使用了基本菜单中出现的“奶酪+培根+蔬菜+蘑菇”的组合，但瑞士硬干酪、紫甘蓝以及草菇的加入，还有培根用量的削减，让面前的这张披萨从迎合大众的公共味道变成了只为楠爹一人独奏的优美旋律。不仅我们如此，事实上披萨之所以能够发展出风格迥异但又都美味诱人的变种，都是这些细微要素调整以及环环相扣之后所放大出来的结果。
如果继续我们刚刚的话题的话，那么在一款移动芯片的设计过程中，又是谁调整了ARM写下的菜单，并把它变成了形态各异却又能对应整个移动智能平台广阔市场需求的芯片产品群体的呢？
● 芯片设计商——调和的艺术
就好像楠爹不喜欢各种更加刺激性的味道一样，不同的移动平台产品也会因为不同应用人群的需求而产生各种各样的特质。更好的续航能力、更低的发热量亦或者更加强劲的处理能力，这些作为结果出现的要素都会导致芯片最终形态的不同。
如果说ARM提供了关于SoC芯片的IP Core，书写下了最基本的菜单，那么针对食客的不同需求以及味道之间彼此影响的规律对菜单进行调整的人，就是我们所熟悉的三星、高通以及NVIDIA这样的芯片供应商了。
基于Cortex A9 IP Core的Tegra 3
融化的奶酪与培根或者草菇与蔬菜的汤汁，食材和味道之间的关系是客观存在的，但要展现这样的关系却需要烹饪者对食材的属性和不同食客的不同需求有全面的了解和理解。如果我们为楠爹端上一盘酸辣刺激的墨西哥风味披萨饼，不管这搭配多么合理和谐，最终的味道多么完美诱人，我们依旧只能收获一样的结局——楠爹不喜欢。所以针对不同的食客调整菜单的细节，让人们渴望得到满足的部分最终得到满足，是烹饪者最为基本的任务。同样的，这也正是芯片供应商的基本任务。
“什么玩意？我连午饭都没吃就等你的饼，你却给我放了辣椒？！”
每一家芯片供应商对于逻辑架构的理解都是不同的，为了设计出与众不同且能够满足对应市场需求的产品，芯片供应商在获得ARM提供的IP Core之后，都会根据自己的合作等级以及实力对方案进行适当的修改和调整，这种修改虽然保持了原菜单最基本的特征，但却因为细节的不同而产生了完全不一样的结果。比如同样基于Cortex-A9的NVIDIATegra 3和三星猎户座，或者同样称为披萨的法风素式披萨和墨西哥披萨。
芯片供应商需要考虑的另一个问题——究竟该用怎样的工艺
除此之外，芯片供应商还需要做一个很关键的决定，那就是芯片所使用的制造工艺。不同的制造工艺就像不同的烹饪手法一样，只有选择最合适当前菜谱中食材组合的烹饪方式，味觉的华丽才能够最终被释放，芯片的性能和特性也才能够得以正常的呈现出来。
披萨还是披萨，但贩卖披萨的人已经针对不同的人群以及自己对味道和烹饪的理解修改了菜单。喜好食素的人可以选择法风素式披萨，偏爱刺激口感的人可以品尝墨西哥披萨。无论我们身在何处，无论我们有着怎样的喜好，我们都能在味觉的世界中找到属于自己的领地，也都可以在移动市场上寻觅到适合自己的产品。这一切，都是芯片供应商对ARM菜单修改的结果。
● 再好的菜单也要精心的烘焙才能出彩
火是神奇的东西，它能给人们带来温暖，也能加热并让食物变成可食的，火的存在一直伴随在烹饪乃至整个人类文明的发展史中。甚至可以不夸张的说，正是火在我们食物摄取过程中的出现，才最终造就了人类文明的今天。
烹饪，火的艺术（图片源自网络）
火与事物的联系，大部分都发生在烹饪的过程中。对火以及火候的正确应用不仅可以让食物转化到最终可以被食用，还可以激发出食物本身的各种属性。正因为此，烹饪过程本身甚至可以被称作是“火焰的艺术”。这样的特点，在披萨的烘焙过程中体现得淋漓尽致。
无论传统的明火还是现代工艺下的电烤，披萨的制作工艺在数百年间并没有发生任何本质性的变化，火焰或者电热管通过热辐射而非直接接触，将热量传递到待烤制的披萨饼中，进而诱发一系列神奇的变化，将其上承载的美味逐一释放出来。这种被称作烘焙的过程虽然平缓宁静，但这种宁静也正好像是对烹饪者的奖赏以及对食客的馈赠一般。
明火烘焙的披萨
在热量的烘焙之下，看似简单堆叠的披萨食材开始了一连串赏心悦目的合奏。饼胚中的酵母发酵产生的气体会在吸收热量之后令饼胚膨胀；奶酪在热量的作用下开始融化；草菇开始用氨基酸来阐释我们对鲜美最佳的定义；而甜椒、洋葱和紫甘蓝则释放出了带有蔬菜甜香的汤汁，它们与草菇鲜汤和融化的奶酪一起混合，被带有黄油香气并且已经充分膨胀的饼胚最大限度的吸吮，并在其中一起演绎出了这一幕味觉交响乐的最高潮。舒缓、和谐、同时又是那么令人难以抵挡。
电烤炉同样可以达到烘焙的目的
如果稍加改动，比如说增加下烘焙面的温度，减少面胚中酵母的用量并以黄油敷盘，再去掉大量出汤的紫甘蓝等蔬菜，这首舒缓的味觉交响乐就可以摇身一变，由软糯转而以香脆来重新阐释食物带给我们的欢愉。烹饪者对于食物的热情、食客们对于美味的期盼，所有这些情绪全都在烘焙的过程中的打了纾解和释放，这就是披萨的神奇，同时也是火与烹饪的传奇。
那么在芯片的制造过程中，又是谁来书写这样的传奇呢？
● TSMC——执掌“火的艺术”之人
我们已经有了决定菜单的人，也有了为应对不同需求而修改并重新定义食材合奏的人，接下来我们将要面对的，自然就是将这一切付诸实施的烹饪者了。这个将设计转化成实际的人，就是各个拥有Fab的半导体供应商。
这就是Fab烤制的“披萨”——晶圆
无论是Fabless还是拥有Fab的芯片供应商，在完成了对ARM IP Core的修改之后都需要将这些调整后的逻辑设计变成真真切切的“芯片”，所以它们接下来要做的事情，就是根据自己所选Fab公布的EDA规则（这又是另一种规则，我们将会在后续的文章中对其进行解析），或自行完成或与Fab/第三方合作完成芯片的实际布局，将逻辑电路转化成实际的晶体管/半导体集成电路形式。
在完成布局之后，就该轮到Fab大显身手了。以TSMC为例，它需要对已经完成EDA方案的芯片设计进行第一次实验性制造，也就是我们常说的Tape out（流片），这一过程就像一位刚刚获得食谱配方的厨师第一次尝试烹饪一样。对于芯片而言，t这初次的制作过程就好像首次烘焙一张全新菜单及配方的披萨。“食材”的搭配是否合理，“烘焙”工艺的选择和控制是否精确到位，都决定了芯片能否拥有良好的表现甚至能否被制造出来。
半导体界的烹饪者之一：TSMC
就像烹饪做砸了一样，流片过程也并不一定都会100%成功的。在“烤好第一张披萨”之后，TSMC会像每一位负责任的烹饪者一样与芯片厂商合作进行测试、情报信息的收集以及改进方案的确立（试吃、品鉴并针对性的修改菜单）。是不是热处理过程温度过高（烘焙的温度是否合理）？清洗和掺杂过程是否恰当（酱料使用的是否合理）？到底应该采用HPM还是HPL工艺（究竟是应该使用充分醒发面还是应该使用烫面）？这些问题都将会影响到芯片的最终表现以及可制造性。进一步改进工艺和设计之后，芯片的烹饪过程会再次进行，Retape out（再次流片）的芯片将会再次经历前面的一系列过程和调整。
在一次次的修正之后，作为烹饪者的TSMC会最终找到一种适合这张全新配方披萨的烘焙方式，食材的气息和内涵终将会得以释放，TSMC会以批量化的形式对这种配方的芯片进行流水线式的烘焙。经由消费，食客们便可以享受满载着烹饪者情感和自然馈赠的完美芯片所带来的感官享受了。
● 味道中的乾坤
虽然看上去好像并没有直接的联系，但行文至此，相信很多人已经发现了我们文字间蕴藏的玄机——经由披萨的导引，即便我们偷偷的把半导体工业同烹饪这两件事混杂在了一起，感官上所能产生的违和感也极为有限了。尽管半导体工业和厨房中的艺术是看似遥远的两个领域，但正如我们在本文开头所写的那样——大自然在赐予我们美食的同时，也将普适的和谐传递给了我们，无论是厨房还是别处，无论我们在制作着什么，只要它是一个需要以和谐的搭配来完成的工作，那么在本质上就没有什么不同。
和谐是披萨美味的重要原因
饮食不仅仅是一个让我们补充热量并维持生存的过程，在于食物的接触过程中，我们不仅享受了大自然的恩赐，体会了味道带给我们的感官愉悦，更能从中体会到和谐变化的魅力。无论酸甜苦辣还是煎炒烹炸，烹饪这门调和的艺术早已经在千万年间将人类与食物、火以及大自然紧密的连接在了一起。我们品尝美食，享受烹饪的过程，并感悟着从中投射出的各种情感以及规律的光芒，这才是饮食带给我们最本质的享受。
烹饪中透出的规则不仅让我们更好地理解了香气的由来，更可以帮助我们理解许多看似晦涩的专业制造过程。今天我们所涉及的移动芯片设计制造过程中各个厂商的关系、联系以及基本过程，就是很好的体现。
即便是最新的Tegra 4，也依旧是各种“味觉”和谐搭配的产物
无论是制定基本菜单规则的ARM，按照顾客口味以及自己对食物的理解修改菜单方案的芯片设计商，还是最终把一切抽象的逻辑方案变成可口食物的半导体供应商，它们都把自己对于逻辑芯片实现过程的理解融入到了自己的设计和生产行为当中。对逻辑结构的正确理解和和谐调配、针对需求所做出的适当变化以及专注于应对需求和促进进步的精神，都是这些厂商们乃至整个半导体业界赖以生存的根本。当然，只需要稍微调换一下对象，把它变成“对食材的正确理解和和谐调配、对食客需求的把握和针对进行的烹饪调整、以及认真严肃的对待食客需求并精进烹饪技艺的精神”，烹饪者、饮食和食客的关系也就同样的被表现出来了。
这块由我们亲手烘焙的披萨马上就会再次登场了
一沙一世界，一树一菩提，我们这个世界的深邃全部蕴藏于一个个普通的平凡当中。小小的厨房所容纳的不仅仅是人们对味道的情感，更有推动整个世界前进的动力。要想理解我们的世界，有的时候只需要细细品味一下我们所喜爱的美食即可。正因为此，我们才规划了《舌尖上的硬件》这样一个系列栏目。通过对美食的品味和体会，我们可以更好地理解许多硬件相关的原理、内涵甚至是趣闻，我们所需要为此准备的，其实仅仅是一颗平和的心而已。
在今后的《舌尖上的硬件》栏目中，我们还将会从更多食物和烹调的角度出发，带给你全然不同的关于硬件的精彩内容。你将会在这里获得更多别处无法获得的精彩，所以敬请拭目以待吧。
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