LAD:石賢帥：新基建下，區塊鏈+芯片的創新探索

編者按：本文來自萬向區塊鏈，Odaily星球日報經授權轉載。萬向區塊鏈蜂巢學院線上公開課也將特別推出“融合創新”系列講座，作為峰會的“先導片”，邀請物聯網、人工智能、云計算等行業具有影響力的領軍人物，帶領大家深入挖掘這些技術與區塊鏈的契合點、針對具體應用場景痛點探索解決方案、加速區塊鏈應用出圈。本文為“融合創新”系列講座第一期，Altran亞創半導體事業部總監石賢帥先生分享了“新基建下，區塊鏈+芯片的創新探索”。錯過直播的小伙伴，別錯過下文！

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于區塊鏈+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。

Magic Eden比特幣NFT市場支持BRC-20小數位銘刻和交易:8月7日消息，NFT市場Magic Eden on Bitcoin宣布支持BRC-20小數位銘刻、購買和出售，不再局限于此前的整數功能，有助于解鎖更高價值BRC-20的細粒度收藏。[2023/8/7 21:28:36]

實際上區塊鏈和芯片都包含在新基建內容里，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，后來區塊鏈也加入了。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在基站里面，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，為什么會這樣呢？我個人認為芯片是在人類這么多年歷史以來非常重要、成功的技術。它之所以這么重要的原因實際上是它足夠便宜。怎么理解呢？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、芯片的設計和制造流程；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，開始都是來自于市場的需求，所以一般來說我們會有市場研究之后的市場規格書，然后算法人員會把規格書轉換成架構的設計，然后進入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，下圖里實現了一個簡單的加法器。芯片是并行執行的，意味著如果輸入有變化，比如說這里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制造工藝是非常昂貴，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。所以這里有個步驟叫RTL模擬，就顯得非常重要。現在行業里面，驗證工程師和設計工程師的比例會是3:1左右。整個RTL模擬好之后會進入邏輯綜合，優化和掃描插入環節。這個概念是什么呢？軟件實際上是把代碼最后編譯成匯編語言，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，你們可以想象這效率是非常低的，后來規模變大之后，抽象層次提高，我們會用設計語言來做設計。這里掃描插入是說在生產制造過程中間會引入些制造上的問題，在整個芯片制造好之后要能去測試它有沒有制造上的問題，所以這里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。接下來是布局后的STA，為什么有這樣的步驟？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。

數據：86個可疑地址再次向交易所存入12.4萬億枚LADYS:金色財經報道，據Lookonchain監測，86個可疑地址在8小時前再次向交易所存入12.4萬億枚LADYS（約120萬美元），目前持有118.6萬億枚LADYS（約1100萬美元），并向交易所存入102.5萬億枚LADYS（約950萬美元）。金色財經此前報道，86個地址向交易所存入了90萬億枚LADYS（約1080萬美元），并發現這些代幣在轉入交易所后LADYS的價格開始下跌。這86個地址目前持有131萬億枚LADYS（約1500萬美元）。[2023/5/17 15:07:54]

時序正確之后，下一步會進入布局、布線、版圖的階段。這里是一個版圖例子，密密麻麻很多線，實際上是在硅片上把“門”給擺上去，比如說這個“門”要擺在哪里，那個“門”要擺在哪里，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硅片中。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。布局路線要分兩個階段：第一，比較粗地把全局的線布好；第二，比較詳細布線的階段。總之是把我們的邏輯最后放到硅片上面。布好線之后，有真實的延遲后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，實際上會非常復雜。設計好之后進到制造階段，制造分為前道工序和后道工序，前道工序等于是在硅片上做的一些事情，后道工序是做封裝、老化測試等。第一步是把多晶硅在石英爐通過高溫溶化，通過石英棒拉出單晶硅來，下面就是單晶硅棒。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，放在石英爐里進行氧化處理，上面附上了一層氧化硅。再滴上光刻膠，之后通過旋轉涂均勻，這里面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，他們一臺光刻機能賣到1億美金的價格，說明工藝非常復雜，因為要能在硅片上刻出5nm、7nm這么小的圖案。光照好之后會做刻蝕，把它挖出了二極管圖案。再經過離子注入的工藝之后，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制造上的問題，所以在硅片上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。后道工序，剛剛看到的Wafer上的硅片已經一個個都做好了，用金剛石刀切成一個個die。這里看到的只是一種簡單的封裝形式，隨著工藝的發展，封裝也變的非常復雜，die放在引線框上，把芯片上的管腳用金線拉到引線框上，等于可以導電了，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硅的部分很小，只是一小塊兒。下一步是成型，因為芯片在系統里要用很多年，所以會做老化實驗，人為制造惡劣環境，能夠把制造過程中的缺陷提前暴露出來，老化之后還會繼續做一些測試，把壞的片篩掉。這些步驟之后，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里的一部分，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里有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里的應用。安全芯片

數據：超過1630萬枚APT充值到幣安，其中近40%為女巫地址:金色財經報道，據X-explore分析，截至北京時間10月20日早上8點，幣安累積有2.8萬用戶入金超過1630萬枚APT，其中做市商入金412萬枚，被X-explore認定為女巫地址的入金占比接近40%，超過630萬枚。

此外，伴隨著時間推移，入金總額不斷下降，但女巫地址與正常用戶的入金的占比基本保持不變，女巫用戶占入金總額的65%以上。[2022/10/20 16:31:43]

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。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里運行。在上面的右圖是比較完整的系統，包含安全芯片、操作系統、硬件平臺等。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里的基石。加速器

創作者服務商Yumon推出幻想世界游戲，為純廣告收入模式提供替代方案:8月30日消息，創作者服務商 Yumon 推出幻想世界游戲，玩家通過驗證后的數字收藏品將 YouTube 主播和流媒體變成幻想英雄。游戲中的英雄等收藏品可以由粉絲播放和交易，所有數據由玩家擁有。

據悉，Yumon 通過 NFT 結合了數字所有權、主流游戲機制和創造者經濟，旨在通過為創作者建立新的收入來源，同時為他們提供與粉絲互動的創新方式，并為他們的純廣告收入模式提供可靠的替代方案。此前 1 月份，Yumon 完成 200 萬美元融資，參投方包括 Meta、Epic、Unity、Webedia、Ubisoft、Twitch 和 The Sandbox 的 Sébastien Borget 等。（venturebeat）[2022/8/30 12:58:06]

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，并且對IP來說是可以用在FPGA里，也可以做到ASIC里，也可以在云端服務器做應用。包括調度模塊，通過pcie把運算操作調度給PKEngines。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-vcore，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、區塊鏈網絡共識加速，包括智能合約處理，現在智能合約量還沒有那么大，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，并行處理量非常強。宇鏈推出了云+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里用的比較成熟的一塊。上面介紹了芯片在區塊鏈里的應用，接下來簡單展望一下區塊鏈在芯片行業里會有哪些潛在應用。IP保護在芯片行業、集成電路行業里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，現在云計算在軟件行業里非常成熟，在芯片行業里的EDA把工具和IP上云還不是那么普遍。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上云的發展。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，造成生產制造花了很多冤枉錢。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，他們也在研究基于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，企業用戶可以在平臺上做可信數據交流、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后對芯片的設計、制造有一定的概念，大概了解芯片在區塊鏈行業里有哪些應用。希望未來在半導體行業里能夠用到很多區塊鏈先進的技術。謝謝大家。互動問答

比特幣采礦用電量在6月份下降了25%:金色財經報道，Watcher.Guru在社交媒體上表示，根據CBEC的數據，比特幣采礦用電量在6月份下降了25%。[2022/6/26 1:31:24]

問：區塊鏈芯片和通用芯片有什么區別？石賢帥：芯片會用在各行各業里，有一些比較通用的芯片像CPU/GPU，可以用在很多行業里。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，臺積電有些客戶已經有生產5nm的芯片了。

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