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美国“芯”焦的背后(2)

美国“芯”焦的背后(2)
2020-08-23 10:41:24 央视新闻客户端

高通的担心不无道理。

因为美国政府的围堵打压,波士顿咨询的报告调研发现,华为正积极在寻找韩国和欧洲的芯片供应商;而OPPO、小米等中国企业,虽然暂时没有进入美国的实体清单,但为了防范潜在风险,也在主动使半导体供应商多样化。

报告预测:禁令会直接威胁美国半导体行业从中国设备制造商那里获得的约490亿美元收入,而这将占总收入的22%。

美国人的重拳出击让美国自己人为此买单。

此情此景,中国科学院半导体所研究员姬扬评价道:

“虽然美国政府希望中国能被孤立,然后让美国来占领世界市场。但这些政策更大的可能是美国把自己跟世界的联系切断。”

切断自己技术进步的路径、给自己的企业造成伤害,之所以美国要做这种自损1000、伤敌800的事情,背后或许有更深层的焦虑......

瓶颈

美国在焦虑啥?要从尺寸只有头发丝万分之一的晶体管讲起。

简单说来,晶体管是使用半导体材料制造的一种元器件,可以控制电压。在芯片上的晶体管可以做的非常小。一枚指甲盖大小的芯片上晶体管数量可达数以十亿计。

▲芯片生产流程简化图

1947年12月,美国贝尔实验室研制成功了世界上第一块点接触式晶体管,而1958年,美国德州仪器公司的杰克基尔比发明了第一块芯片……随后,美国在全球芯片产业一直处于绝对领先地位。

而现在,美国遇到了瓶颈。

挡住美国的东西,不是资本,不是人才,而是摩尔定律的失灵。

摩尔定律是由英特尔联合创始人戈登·摩尔提出,用于总结芯片行业的发展规律。

这一定律内容大概是,集成电路上可容纳的晶体管的数目,约每隔18~24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,而产品价格却能保持稳定。

翻译一下,就是通过技术进步,在成本稳定的情况下,芯片上的晶体管尺寸可以做得越来越小,单位面积上的晶体管数量也就越来越多,可处理的信息量更大,芯片的性能也就提高了。

今天可以在一台小小的手机内,就基本实现十年前台式电脑才能实现的功能,而价格反而更低,这就是摩尔定律带来的福利。

综上,正常情况下摩尔定律的三个要点是:

  • 性能提升

  • 成本基本稳定

  • 有明显规律性

▲芯片大小变化

但摩尔定律进阶到今天,三要素都在动摇。半导体晶体管尺寸逐渐触及到物理极限,难以继续缩小,这也就意味着芯片上所能容纳的晶体管数量难以继续增加。

“摩尔定律过去是每5年增长10倍,每10年增长100倍。而如今,摩尔定律每年只能增长几个百分点,每10年可能只有2倍。因此,摩尔定律结束了。”

英伟达CEO黄仁勋在2019年的国际消费电子展上,如此预测了摩尔定律的未来。

不但是黄仁勋,摩根士丹利也在一份报告中认为,传统半导体制造业的发展已经放缓,摩尔定律的失灵就是明证。目前领先的海外制造厂的优势可能会缩小,因为前沿开发变得越来越具有挑战性。

为了衡量芯片的技术进步,行业内用了“制程”这个概念,随着芯片上晶体管的尺寸减小,制程也就越小,芯片上能容纳的晶体管数量就越多,也就是说制程越小,芯片的性能就越好。

就拿芯片龙头英特尔来说,到了14纳米制程,研发就已举步维艰。英特尔在这一水准被卡了整整5年。到了10纳米制程,英特尔也一延再延。而到了7纳米制程,又迟到了3年,今年第一批7纳米处理器该上市的时候,进程又被宣告延后6个月。

摩尔定律失灵会带来什么?首先就是成本。

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