芯片工业的未来趋势

来源: dennis_sy 2020-09-20 08:50:16 [] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读: 次 (3919 bytes)

Moore's Law已经被芯片制造工业推到了极限,单个半导体transistor只有几个纳米(TSMC最小的已经可以做到3nm,R&D应该能做更小,但量产不易)。如果你不理解这个意义,这么说吧,几个纳米的硅片,是由不到100个硅原子组成的。这么小的尺寸,使得芯片的设计者,不得不开始考虑以前可以忽略的物理原理(比如量子效应)。

为了生产这么小尺寸的芯片,需要买ASML最新的13.5nm波长的EUV光刻机,及相应的配套工艺设备(比如刻蚀,镀膜,检测和修复等)。这些半导体制造设备,造价高昂(比如,一台ASML EUV定价超过$150million),除了业内几个巨头(TSMC,Samsung,Intel,GlobalFoundry等),已经没有什么公司可以负担得起。这导致两个非常明显的趋势: 1. 大部分芯片公司,本身没有制造能力,必须把自己设计的芯片交给像TSMC这样的公司代工;2. 高性能的芯片研发进展缓慢,代价高昂。

当Moore's Law开始显出疲态的时候,另一个领域的进展却如火如荼,那就是由AI算法引领的智能、低能耗芯片,比如智能手机(apple,andoid),可穿戴电子设备(apple watch),智能家居产品(google nest, amazon alexa),自动驾驶控制芯片(Intel's mobileye)等等。这个其实很好理解,相比人类社会发展的其它方面,芯片工业的进步其实有点超前太多。现在迫切需要的是把芯片工业的领先技术,推广到人类社会生活的更多的应用场景中去。而各种小型,低能耗的智能产品,正是推动这一潮流的最佳结合点。

这个潮流,有点类似于历史上IBM的大型mainframe电脑被小型的桌面电脑取代的过程。那种动不动价格超过百万的mainframe computer, 类似于现在的cloud,功能强大,运算能力惊人,唯一的缺点就是不适合大范围推广应用。集成的AI芯片,能让部分cloud功能在小型的电子设备上得到实现;某些特定的cloud功能,还可通过在cloud上运算后,通过互联网传回到本地的小型终端。虽然目前这种智能芯片功能相对单一,但假以时日,其发展前景不可限量。

WSJ article: Huang's law is the new Moore's Law, and explains why Nvdia wants ARM

Quote - 

Over the last three to five years, machine-learning networks have been increasing by orders of magnitude in efficiency, says Dennis Laudick, vice president of marketing in Arm's machine-learning group. “Now it's more about making things work in a smaller and smaller environment,” he adds. Arm's smallest and most energy-sipping chips, tiny enough to be powered by a watch battery, can now enable cameras to recognize objects in real time.

This movement of AI processing from the cloud to the “edge”—that is, on the devices themselves—explains Nvidia's desire to buy Arm, says Nexar co-founder and CEO Eran Shir. Nvidia has a near monopoly on AI processing in the cloud. But where two years ago, Nexar performed 40% of its data processing in the cloud, Arm-based chips have enabled it to do much more of that processing in mobile devices, and faster, since it doesn't have to be transmitted over the internet first. Today, the cloud is doing only 15% of the work. In addition, some functions, like a vision-based parking assistant, were not even possible until recently, when the chips in phones became much more capable.“

所有跟帖: 

如果Nvidia买下ARM,未来必属于Nvidia,可以放心的买他家的股票长持 -dennis_sy- 给 dennis_sy 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 08:57:42

arm归nv后还能否被现在这么多厂家支持?现在技术上arm有竞争者,竞争者缺的就是厂家支持。 -West_East- 给 West_East 发送悄悄话 West_East 的博客首页 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:17:17

纳米芯片已经接近极限,量子计算还没突破,AI和5G cloud 是下一波? -鬼不灵- 给 鬼不灵 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:02:06

这个要看vision了。哪天突然转向,不玩芯片了也不一定:) -过来人2- 给 过来人2 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:05:03

量子计算还有很长的路要走,而且不一定能实现,很多原理的东西没搞清楚 -dennis_sy- 给 dennis_sy 发送悄悄话 (133 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:08:37

你可以关注一下 SBE (off-topic) -m_analyst- 给 m_analyst 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:12:45

Switchback? -鬼不灵- 给 鬼不灵 发送悄悄话 (245 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:23:29

你上次好像对EV space 感兴趣。 -m_analyst- 给 m_analyst 发送悄悄话 (68 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:26:17

Thanks, 密切观察 :) -鬼不灵- 给 鬼不灵 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:34:25

分析的很好 -haifengyuan- 给 haifengyuan 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:04:53

再往小里做意义不大了 用网络+计算中心解决 又不缺那点电 -韭菜又逢春- 给 韭菜又逢春 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:24:06

做大做小都有极限,后来做大的需求基本被平行计算取代了。算法和网络估计是最终解决办法。 -过来人2- 给 过来人2 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:28:00

有专门为算法设计的芯片。 Nvidia 是行业翘楚。 -m_analyst- 给 m_analyst 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:31:28

嗯 当年high freq trading 火的时候 有hedge fund 把交易策略用门电路固化到芯片上抢时间 -韭菜又逢春- 给 韭菜又逢春 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:37:10

对的,就是这个思路。 -m_analyst- 给 m_analyst 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:38:30

重点还是大幅提高计算速度。 -m_analyst- 给 m_analyst 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:29:30

土共芯片不行搞网络(5g) 美帝网络差点玩芯片 怎么点下个科技树就是胜负手了 -韭菜又逢春- 给 韭菜又逢春 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:30:04

不同意这种观点,集成的小型化智能终端将会是趋势 -dennis_sy- 给 dennis_sy 发送悄悄话 (252 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:30:24

芯片往小里做,让电路越来越短,速度才能越来越快。只有达到水分子的尺寸时,才可能和神一较高下。水分子的直径是0.4纳米,比病毒小了 -lurenjia2014- 给 lurenjia2014 发送悄悄话 (221 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:38:38

速度快,耗电小。极限大概1-2纳米,再往下走不敢想象。 -五谷不分- 给 五谷不分 发送悄悄话 五谷不分 的博客首页 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:43:49

你说的是fantasy,目前的芯片工业没法实现 -dennis_sy- 给 dennis_sy 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:44:43

硅做到1nm基本到头了,才几个硅原子的大小,电子都快限制不住了。另外芯片处理速度不是由电路长短决定的:) -lanyin0314- 给 lanyin0314 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:46:00

没法一直小下去,不管是硅还是更新的材料,都有极限。所以最终解决办法肯定不是从这个方面做文章,就像做大也不是。 -过来人2- 给 过来人2 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:50:59

敢问各位都是芯片行业的吗?告诉大家,做不下去的最大问题是 -lilac-pink- 给 lilac-pink 发送悄悄话 lilac-pink 的博客首页 (148 bytes) () 09/20/2020 postreply 21:35:43

自然辩证法的又一次验证 -火爆老头- 给 火爆老头 发送悄悄话 火爆老头 的博客首页 (177 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:46:28

另一个发展方向是三维芯片(3D Chip): 在厚度方向叠加多层薄芯片并形成层间互联 -Beyond_Soros- 给 Beyond_Soros 发送悄悄话 Beyond_Soros 的博客首页 (677 bytes) () 09/20/2020 postreply 12:20:39

3D芯片工艺流程会复杂很多,大大增加产出芯片的不良率 -dennis_sy- 给 dennis_sy 发送悄悄话 (165 bytes) () 09/20/2020 postreply 13:27:33

问专家一个问题,你认为这个收购案会被中国、英国、欧盟、美国批准吗? -万事达- 给 万事达 发送悄悄话 万事达 的博客首页 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 12:35:08

几天前阿里巴巴推出【云电脑】,个人电脑/手机只是个显示器,5G与云联系,运算都在云上完成。5nm芯片不需要了。 -路边的蒲公英- 给 路边的蒲公英 发送悄悄话 路边的蒲公英 的博客首页 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 18:29:18

哇塞,差点就missed这么好的一篇!谢谢分享!很赞 -酒绿春浓- 给 酒绿春浓 发送悄悄话 酒绿春浓 的博客首页 (0 bytes) () 09/21/2020 postreply 17:15:45

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