而現(xiàn)在,美國遇到了瓶頸。
擋住美國的東西,不是資本,不是人才,而是摩爾定律的失靈。
摩爾定律是由英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾提出,用于總結(jié)芯片行業(yè)的發(fā)展規(guī)律。
這一定律內(nèi)容大概是,集成電路上可容納的晶體管的數(shù)目,約每隔18~24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍,而產(chǎn)品價格卻能保持穩(wěn)定。
翻譯一下,就是通過技術(shù)進步,在成本穩(wěn)定的情況下,芯片上的晶體管尺寸可以做得越來越小,單位面積上的晶體管數(shù)量也就越來越多,可處理的信息量更大,芯片的性能也就提高了。
今天可以在一臺小小的手機內(nèi),就基本實現(xiàn)十年前臺式電腦才能實現(xiàn)的功能,而價格反而更低,這就是摩爾定律帶來的福利。
綜上,正常情況下摩爾定律的三個要點是:
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性能提升 
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成本基本穩(wěn)定 
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有明顯規(guī)律性 

▲芯片大小變化
但摩爾定律進階到今天,三要素都在動搖。半導(dǎo)體晶體管尺寸逐漸觸及到物理極限,難以繼續(xù)縮小,這也就意味著芯片上所能容納的晶體管數(shù)量難以繼續(xù)增加。
“摩爾定律過去是每5年增長10倍,每10年增長100倍。而如今,摩爾定律每年只能增長幾個百分點,每10年可能只有2倍。因此,摩爾定律結(jié)束了。”
英偉達CEO黃仁勛在2019年的國際消費電子展上,如此預(yù)測了摩爾定律的未來。
不但是黃仁勛,摩根士丹利也在一份報告中認(rèn)為,傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造業(yè)的發(fā)展已經(jīng)放緩,摩爾定律的失靈就是明證。目前領(lǐng)先的海外制造廠的優(yōu)勢可能會縮小,因為前沿開發(fā)變得越來越具有挑戰(zhàn)性。
為了衡量芯片的技術(shù)進步,行業(yè)內(nèi)用了“制程”這個概念,隨著芯片上晶體管的尺寸減小,制程也就越小,芯片上能容納的晶體管數(shù)量就越多,也就是說制程越小,芯片的性能就越好。
就拿芯片龍頭英特爾來說,到了14納米制程,研發(fā)就已舉步維艱。英特爾在這一水準(zhǔn)被卡了整整5年。到了10納米制程,英特爾也一延再延。而到了7納米制程,又遲到了3年,今年第一批7納米處理器該上市的時候,進程又被宣告延后6個月。

摩爾定律失靈會帶來什么?首先就是成本。
研發(fā)費用會呈現(xiàn)出幾何式的增長。
曾在中芯國際,意法半導(dǎo)體等芯片巨頭任職10多年,現(xiàn)任一家風(fēng)險投資基金首席投資官的曹韻告訴譚主:
在90納米制程階段,一座芯片廠的建設(shè)和設(shè)備購買成本不過百億人民幣,然而到了7納米,這個成本增長10倍,逼近千億元人民幣,而臺積電正在研發(fā)的3納米制程,研發(fā)費用加上資本支出至少在萬億人民幣級別。
這對美國而言并不是好消息。
一方面,在芯片行業(yè)處于先進地位的美國即將進入瓶頸,能夠突破現(xiàn)有極限的新材料距離現(xiàn)實還很遙遠,后面還有中國、歐盟等后來者。
另一方面,在芯片產(chǎn)業(yè)的下游——5G通信網(wǎng)絡(luò)上,中國企業(yè)握有優(yōu)勢,中國的華為、中興、OPPO和中國電信科學(xué)技術(shù)研究院,四家企業(yè)一共擁有全球36%的5G標(biāo)準(zhǔn)必要專利,5G關(guān)鍵技術(shù)專利更是位居全球首位。
優(yōu)勢領(lǐng)域逐漸進入瓶頸期,在劣勢領(lǐng)域又被拉開差距。
美國也許要失去未來,焦慮可想而知。
追逐
美國的極限打壓,首先讓我們認(rèn)清了現(xiàn)實。
中國科學(xué)院半導(dǎo)體所研究員姬揚發(fā)現(xiàn),這幾年,政府對科技半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要性認(rèn)識明顯更加深刻,而且推出的支持性的政策更加具體,數(shù)量也越來越多,力度也加大了。
雖然起步較晚,目前中國的芯片自給率也較低,高端技術(shù)長期被國外廠商控制,但中國芯片產(chǎn)業(yè)正在專注積蓄力量,為今后的突圍時刻準(zhǔn)備著。
隨著摩爾定律到達極限,芯片產(chǎn)業(yè)逐漸進入后摩爾時代,更新?lián)Q代速度開始下降。姬揚認(rèn)為,現(xiàn)在是身為追趕者的中國芯片產(chǎn)業(yè)的絕佳時機。
“我們實現(xiàn)國產(chǎn)替代的決心更加堅定了,不管是政府還是市場,他們都知道目標(biāo)在哪里。”
8月4日,國務(wù)院發(fā)布了《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》,制程小于28nm納米,經(jīng)營期在15年以上的公司最高將可享受長達十年的免稅期。對于頭部公司的扶持可謂“史詩級別”。
在政策大力推動,并且優(yōu)先扶持尖端技術(shù)公司的方向下,頭部公司突圍成功的概率將大大增加。
不光是中芯國際,中微電子、北方華創(chuàng)、通富微電、華天科技、華大九天等公司,均已經(jīng)在芯片設(shè)計軟件、晶圓代工與芯片生產(chǎn)、封裝測試等環(huán)節(jié)出現(xiàn)了可圈可點的地方。
就拿國內(nèi)的半導(dǎo)體封裝測試行業(yè)舉例,它是芯片制造的最后一環(huán),用于保護半導(dǎo)體中的晶圓裸片,連接裸片與外部電路板等零件。該行業(yè)與世界先進水準(zhǔn)已經(jīng)相差不遠。
本土的三大封測廠商——華天科技、長電科技、通富微電已經(jīng)拿到約30%的市場占有率,封測成為可能在短期突破實現(xiàn)完全國產(chǎn)替代的環(huán)節(jié)。
9個月前,國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金二期正式注冊成立,注冊資本高達2041億元,至少撬動累計過萬億的資金助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
越是風(fēng)浪,越生出堅韌。
去年四月,習(xí)近平總書記曾在武漢考察時強調(diào):
“要加快在芯片技術(shù)上實現(xiàn)重大突破,勇攀世界半導(dǎo)體存儲科技高峰。'兩個一百年'奮斗目標(biāo)不是敲鑼打鼓、輕輕松松就能實現(xiàn)的。機遇前所未有,挑戰(zhàn)前所未有。”
兩個“前所未有”,既是對芯片產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體存儲科技的督促,也是對中國科技勇攀世界高峰的殷殷期許。
在這場沒有硝煙的戰(zhàn)爭中,誰會成為最后的贏家?
星星和燈光都知道。
無數(shù)個不眠的夜晚,無數(shù)盞徹夜閃爍在張江、科技園、坂田基地、五道口、中關(guān)村、合肥高新區(qū)的燈光。勤勞而勇敢的中國科技工作者們,正在用一種無聲但又震耳欲聾的方式詮釋著問題的答案。


 
          



