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摩尔定律的定义
我们谈到芯片行业,说到集成电路就会说到摩尔定律的,那么所谓的摩尔定律到底是什么呢?
首先要否认的是,摩尔定律并非物理学上原理,而是和经济有关系,和成本有关系。然后才是工程科学上的定律。
集成电路的生产首当其冲是要和利益挂钩的,从设计到生产都是为了要盈利。
然而摩尔定律简单地说就是在集成电路上集成度翻倍,而成本会减半,就是所谓的物品更加优秀,价格越来越亲民就是低廉。
摩尔定律的官方说法就是每隔18到24个月集成电路上面可以包容的元器件数目会增加一倍并且性能也会相应地增加。
这个特点对于产商来说其实是很头疼的,芯片在每一到两年的时间里集成度翻倍,这时候时机和价格的控制很重要。慢了,价格降低,市场饱和了,没有多余的市场,导致产能过剩,会相应地引起公司出现财务问题。快了,市场回报期长,来不及消化新一代的芯片。
所以对于芯片的销售其实是摆在厂商面前的一道难题,但是目前来说摩尔定律似乎已经到达了极限,已经有的家厂商生产的芯片不符合摩尔定律了。比如说台积电在生产5纳米芯片之后,摩尔定律就失效了。
台积电方面的芯片从2020年产出5nm一直到今年产出3nm,时间已经符合摩尔定律的24个月以上,但是其中的元器件密度从1.73亿个每平方毫米仅仅增加到2.9亿个每平方毫米,看样子并没有符合摩尔定律。
这样是不是摩尔定律已经失效了呢?
现如今摩尔定律越来越难维持了,那么其中的原因是为什么呢?
先从数学角度出发,学过指数的人都知道,这种定律只能在一定的时间成立。lg2=0.3,也就是说十年来晶体管数量要提升一百倍。而I99900K大约是3.2*10^9个晶体管,想一想过了七十年数量肯定会超过CPU内的原子数量。这对科学方面来说是根本不可能完成的任务。
还有一方面是从经济方面来说,更加先进的制程往往需要更大量的投资,而芯片行业的投资通常情况下回报期是非常长的,意思就是说,投资很多钱之后想短时间得到回报是不太可能的。对于芯片行业来说,这是一场持久战。而且只要有投资就会有风险,就算成功研发了相应的芯片,但是如果投入的市场的效果并不理想,那么离收回成本都难了,还别说能获得利润。
第三个方面就是技术方面存在着巨大的难题,先进制程上有几大限制,比如说光刻方面(光刻机、光刻胶等)、器件物理里面的量子效应、另外还有功耗、先进封装等等。
对此台积电的张忠谋表示:摩尔定律将终结,半导体迎来三大机会。
具体来说,张忠谋表示道,未来的发展和物联网有着很大的关系,比如说一些穿戴式装置以及一些智慧家庭的相关产品,另外物联网当中,半导体不会再成为一度的香饽饽。
而在未来想要站稳脚跟,张忠谋提出了三大关键技术的发展方向。
第一就是运用系统级的封装技术,把一颗芯片的功能最大化,从而更节省空间。
第二就是想要在半导体公司出类拔萃,一定要掌握物联网会用到的MEMS、Imagery等等不同的感测器相关技术。
第三个也就是都预想的结果,那就是低功耗技术,这也就意味着要发展5G,因为5G可以做到低功耗。
张忠谋表示,未来的物联网是一个看似美好的新世界,我们的计划还都只是美好的展望,还会遇到很多方面的难关。同时张忠谋也断言到,如果未来的半导体公司无法攻克这些难关,那么很可能的下场就不仅仅是失败告终,还可能会变成成长极低甚至达到负成长的公司。
新拐点出现
目前对于芯片发展行业,虽然摩尔定律应该已经失效了,但是出现了新的拐点。
这里说到的新的拐点就是指芯片制造环节中的先进封装。
目前对于中国有的企业来说已经获得了突破性的进展。
比如说博威合金,就解决了引线框架的技术难题。在之前国内一直出现的芯片短缺情况有希望会被打破,博威合金经过近三十年的研究,以新材料产品研发为重点,封装方面往“小型化”发展。进而终于成功在大范围的集成电路引线框架上实现了量产。解决了芯片空间很小但却要求算力要很大的难题。
不管面前多少难题,博威合金都坚持自己的宗旨,大概意思就是“一直坚定地创新科技,研发引领整个时代”。
总结
万事往往没有一成不变的规律,我们不能总是想着做什么事情之后就可以永远一劳永逸。对于发展科技也是同样的道理,我们需要对现有的技术加倍投入,也需要对于远方的愿景多加思索。要有高瞻远瞩的计划,同时也要学着随机应变。未雨绸缪是大多数企业为了自身的发展要学会的,创新是必要的,只有一直突破旧技术,一直超越过去的自己。我们才能好好的生存下去,在所在的领域有所成就。