NeuroInput v1.5 算法的成功,带来了体验的显着提升,但也让林烨更加清醒地认识到当前硬件平台的局限性。
晚上,当电子城归于沉寂,林烨没有休息。他拆开一个指环,目光扫过里面那块虽然经过优化挑选、但本质上仍是通用货色的cc2541蓝牙芯片,以及周围那些密密麻麻的电阻、电容、运放……
这些分散的元件,就像一群各自为政的散兵游勇,虽然被他用精妙的算法勉强整合在一起,完成了任务,但效率低下,功耗难以做到极致,占用的空间也无法进一步缩小。
更重要的是——安全屋效应。
他现在的技术壁垒,几乎全部建立在软件算法和那一点点加密协议上。就像一座没有围墙的华丽宫殿,核心宝藏(算法)虽然藏在深处,但宫殿本身(硬件)却是由随处可见的标准砖块(通用芯片)搭建的。
李老六之流或许只能在外面挠墙。但如果有一天,曜日集团那样的巨头看上这项技术,他们完全可以轻易地“拆掉”这座宫殿(逆向硬件),虽然短时间内无法完全复制宝藏(核心算法),但足以用他们强大的工程和供应链能力,造出一座结构类似、甚至更坚固的宫殿(硬件仿制),然后投入重兵围攻你的宝藏。
到那时,他这点先发优势,将荡然无存。
真正的技术壁垒,必须是软硬件结合的,必须是从土壤到宫殿的彻底掌控!
一个疯狂而大胆的想法,如同破晓的晨光,穿透重重迷雾,照进林烨的脑海——
为什么不能自己设计一颗芯片?
一颗专为“神经交互”而生的芯片!将蓝牙射频、微处理器、生物电信号采集前端、甚至一部分最底层的算法逻辑,全部集成到一颗小小的硅片上!
这样做的好处是显而易见的:
极致功耗:高度集成消除了大量外部元件和连接带来的功耗损失,可以进行系统级的低功耗优化。
极致成本:一颗专用芯片的成本,远低于购买一堆散件+pcb板的成本。
极致性能:硬件级别的算法加速,速度更快,效率更高。
极致体积:芯片面积可能比现在所有元件加起来还小,为未来设备微型化奠定基础。
终极壁垒:芯片是物理实体,其设计图纸和制造工艺是最高级别的商业机密。仿制者再也无法通过拆解来复制硬件!这将构筑起一道他们短期内绝对无法逾越的鸿沟!
这个想法让林烨的心脏剧烈跳动起来,血液奔涌。这,才是通往未来的正确道路!
说干就干!
林烨的意识毫不犹豫地再次闯入【超维记忆库】最深处那片他之前从未轻易涉足的领域——【超大规模集成电路(VLSI)设计】。
刹那间,庞杂浩瀚到极致的信息洪流几乎将他的意识冲垮! 【数字电路设计】、【模拟电路设计】、【硬件描述语言】、【半导体物理】、【cmoS工艺】、【逻辑综合】、【静态时序分析】、【布局布线】…… 每一个子领域都深如渊海!
“呃啊——!”林烨发出一声压抑的痛苦呻吟,脸色瞬间变得惨白,比任何一次都要严重。太阳穴的血管突突狂跳,仿佛下一秒就要炸开!设计芯片的复杂度,远超编写软件算法!
但他死死咬着牙,凭借着强大的意志力和重生后锤炼出的精神韧性,硬生生在这信息的风暴中稳住心神,像海绵一样疯狂吸收着那些最基础、最核心的芯片设计知识。
他明白,以他一人之力,不可能设计出手机处理器那样复杂的芯片。他的目标必须非常明确且收敛:一款高度集成的Soc(系统级芯片) for 超低功耗生物电信号采集与处理。
他给这个雄心勃勃的项目起了个内部代号——“玄武-0.1”。玄武,取意北方神兽,主防御,寓意这将是他技术壁垒的坚实根基。0.1,则代表这是最初级、最原始的验证版本。
他的设计目标清晰:
集成一个低功耗蓝牙5.0射频收发模块。
集成一个ARm cortex-m0级别的超低功耗微处理器内核,负责系统控制和协议栈。
集成一个高精度、低噪声的生物电信号模拟前端,包含可编程增益放大器、模数转换器、以及基本的滤波功能。
集成一个专用的硬件加速器,用于执行NeuroInput算法中最耗时、最底层的运算(如FFt、特定矩阵运算),大幅提升效率,降低主处理器负载和整体功耗。
工欲善其事,必先利其器。专业的芯片设计需要昂贵的EdA(电子设计自动化)软件,如cadence、Synopsys,这根本不是他现在能负担起的。
他没有气馁,转而搜寻【超维记忆库】中关于开源EdA工具的信息。最终,他将目光锁定在了一款虽然功能相对基础,但足以支撑他完成初步设计的开源工具链上——基于iverilog、gtkwave、Yosys、openStA以及Graywolf等工具搭建的流程。
软件环境搭建、库文件准备、语法学习……又是一番痛苦的摸索。
然后,他打开了代码编辑器。这一次,他敲下的不再是c++或python,而是Verilog hdL(硬件描述语言)。
他开始用代码“搭建”数字电路,定义逻辑门、寄存器、状态机……“绘制”模拟电路,设计放大器的增益、带宽,Adc的分辨率、采样率……
这是一个与编写软件截然不同的世界。每一个细节都必须考虑时序、面积、功耗。每一次修改都需要进行漫长的仿真来验证。
屏幕上不再是流动的算法,而是冰冷的电路结构图和时序波形。
挑战是前所未有的。
设计过程本身就是对智力、耐心和精神的极致考验。一个微小的时序错误,就可能导致整个功能失败。模拟电路部分更是微妙,噪声、干扰、匹配,任何一点考虑不周都会前功尽弃。
林烨几乎将所有时间都投入其中,进展缓慢如蜗牛。周伟完全帮不上忙,只能负责打理日常的琐事和少量的指环组装工作,担忧地看着林烨一天天变得更加消瘦和沉默,只有那双眼睛,因为专注于另一个微观世界而显得格外明亮。
但这仅仅是第一步。
即使他克服万难,完成了“玄武-0.1”的全部设计,还有一个巨大的、现实的鸿沟横亘在眼前——流片。
所谓流片,就是将设计好的电路图交给半导体代工厂,对方利用光刻等复杂工艺,在硅晶圆上制造出实际的芯片。
这需要支付高昂的NRE(一次性工程费用),包括光罩费、技术授权费、测试费用等。即使是采用最便宜的工艺、最小的面积,通过mpw(多项目晶圆)方式与其他小设计共享晶圆来降低成本,一次流片的费用也可能高达数十万人民币!
而这笔巨资投入下去,换来的可能不是成功的芯片,而是一堆昂贵的硅垃圾。如果设计中有未被发现的错误,或者制造过程中出现偏差,芯片可能根本无法工作,或者性能不达标。数十万学费瞬间打了水漂。
这个风险,太大了。大到他那刚刚赚到的三十万,显得如此微不足道和脆弱。
冷静思考后,林烨做出了一个务实的决定:分步走。
第一期目标,不追求大而全。他要在“玄武-0.1”的完整架构中,剥离出最核心、最关键、也最可能出问题的模拟前端部分,设计一个极简化的、只包含最基本生物电信号采集和Adc转换功能的验证芯片。
先把这个小芯片流片出来,验证他的模拟设计能力,验证与代工厂工艺的兼容性。如果成功了,不仅能积累宝贵的经验,更能为后续完整芯片的设计树立信心。即使失败了,损失也能控制在可接受的范围内。
目标确定,林烨深吸一口气,目光更加专注。
他的目光,已经穿透了柜台的方寸之地,投向了遥远沿海那些轰鸣着精密设备的半导体工厂。
一条无比艰难、无比烧钱,但也通往真正王者的道路,在他脚下缓缓展开。
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