芯片工業的未來趨勢

來源: dennis_sy 2020-09-20 08:50:16 [] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (3919 bytes)

Moore's Law已經被芯片製造工業推到了極限,單個半導體transistor隻有幾個納米(TSMC最小的已經可以做到3nm,R&D應該能做更小,但量產不易)。如果你不理解這個意義,這麽說吧,幾個納米的矽片,是由不到100個矽原子組成的。這麽小的尺寸,使得芯片的設計者,不得不開始考慮以前可以忽略的物理原理(比如量子效應)。

為了生產這麽小尺寸的芯片,需要買ASML最新的13.5nm波長的EUV光刻機,及相應的配套工藝設備(比如刻蝕,鍍膜,檢測和修複等)。這些半導體製造設備,造價高昂(比如,一台ASML EUV定價超過$150million),除了業內幾個巨頭(TSMC,Samsung,Intel,GlobalFoundry等),已經沒有什麽公司可以負擔得起。這導致兩個非常明顯的趨勢: 1. 大部分芯片公司,本身沒有製造能力,必須把自己設計的芯片交給像TSMC這樣的公司代工;2. 高性能的芯片研發進展緩慢,代價高昂。

當Moore's Law開始顯出疲態的時候,另一個領域的進展卻如火如荼,那就是由AI算法引領的智能、低能耗芯片,比如智能手機(apple,andoid),可穿戴電子設備(apple watch),智能家居產品(google nest, amazon alexa),自動駕駛控製芯片(Intel's mobileye)等等。這個其實很好理解,相比人類社會發展的其它方麵,芯片工業的進步其實有點超前太多。現在迫切需要的是把芯片工業的領先技術,推廣到人類社會生活的更多的應用場景中去。而各種小型,低能耗的智能產品,正是推動這一潮流的最佳結合點。

這個潮流,有點類似於曆史上IBM的大型mainframe電腦被小型的桌麵電腦取代的過程。那種動不動價格超過百萬的mainframe computer, 類似於現在的cloud,功能強大,運算能力驚人,唯一的缺點就是不適合大範圍推廣應用。集成的AI芯片,能讓部分cloud功能在小型的電子設備上得到實現;某些特定的cloud功能,還可通過在cloud上運算後,通過互聯網傳回到本地的小型終端。雖然目前這種智能芯片功能相對單一,但假以時日,其發展前景不可限量。

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買下ARM,未來必屬於Nvidia,可以放心的買他家的股票長持 -dennis_sy- 給 dennis_sy 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 08:57:42

arm歸nv後還能否被現在這麽多廠家支持?現在技術上arm有競爭者,競爭者缺的就是廠家支持。 -West_East- 給 West_East 發送悄悄話 West_East 的博客首頁 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:17:17

納米芯片已經接近極限,量子計算還沒突破,AI和5G cloud 是下一波? -鬼不靈- 給 鬼不靈 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:02:06

這個要看vision了。哪天突然轉向,不玩芯片了也不一定:) -過來人2- 給 過來人2 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:05:03

量子計算還有很長的路要走,而且不一定能實現,很多原理的東西沒搞清楚 -dennis_sy- 給 dennis_sy 發送悄悄話 (133 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:08:37

你可以關注一下 SBE (off-topic) -m_analyst- 給 m_analyst 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:12:45

Switchback? -鬼不靈- 給 鬼不靈 發送悄悄話 (245 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:23:29

你上次好像對EV space 感興趣。 -m_analyst- 給 m_analyst 發送悄悄話 (68 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:26:17

Thanks, 密切觀察 :) -鬼不靈- 給 鬼不靈 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:34:25

分析的很好 -haifengyuan- 給 haifengyuan 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:04:53

再往小裏做意義不大了 用網絡+計算中心解決 又不缺那點電 -韭菜又逢春- 給 韭菜又逢春 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:24:06

做大做小都有極限,後來做大的需求基本被平行計算取代了。算法和網絡估計是最終解決辦法。 -過來人2- 給 過來人2 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:28:00

有專門為算法設計的芯片。 Nvidia 是行業翹楚。 -m_analyst- 給 m_analyst 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:31:28

嗯 當年high freq trading 火的時候 有hedge fund 把交易策略用門電路固化到芯片上搶時間 -韭菜又逢春- 給 韭菜又逢春 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:37:10

對的,就是這個思路。 -m_analyst- 給 m_analyst 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:38:30

重點還是大幅提高計算速度。 -m_analyst- 給 m_analyst 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:29:30

土共芯片不行搞網絡(5g) 美帝網絡差點玩芯片 怎麽點下個科技樹就是勝負手了 -韭菜又逢春- 給 韭菜又逢春 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:30:04

不同意這種觀點,集成的小型化智能終端將會是趨勢 -dennis_sy- 給 dennis_sy 發送悄悄話 (252 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:30:24

芯片往小裏做,讓電路越來越短,速度才能越來越快。隻有達到水分子的尺寸時,才可能和神一較高下。水分子的直徑是0.4納米,比病毒小了 -lurenjia2014- 給 lurenjia2014 發送悄悄話 (221 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:38:38

速度快,耗電小。極限大概1-2納米,再往下走不敢想象。 -五穀不分- 給 五穀不分 發送悄悄話 五穀不分 的博客首頁 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:43:49

你說的是fantasy,目前的芯片工業沒法實現 -dennis_sy- 給 dennis_sy 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:44:43

矽做到1nm基本到頭了,才幾個矽原子的大小,電子都快限製不住了。另外芯片處理速度不是由電路長短決定的:) -lanyin0314- 給 lanyin0314 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:46:00

沒法一直小下去,不管是矽還是更新的材料,都有極限。所以最終解決辦法肯定不是從這個方麵做文章,就像做大也不是。 -過來人2- 給 過來人2 發送悄悄話 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:50:59

敢問各位都是芯片行業的嗎?告訴大家,做不下去的最大問題是 -lilac-pink- 給 lilac-pink 發送悄悄話 lilac-pink 的博客首頁 (148 bytes) () 09/20/2020 postreply 21:35:43

自然辯證法的又一次驗證 -火爆老頭- 給 火爆老頭 發送悄悄話 火爆老頭 的博客首頁 (177 bytes) () 09/20/2020 postreply 09:46:28

另一個發展方向是三維芯片(3D Chip): 在厚度方向疊加多層薄芯片並形成層間互聯 -Beyond_Soros- 給 Beyond_Soros 發送悄悄話 Beyond_Soros 的博客首頁 (677 bytes) () 09/20/2020 postreply 12:20:39

3D芯片工藝流程會複雜很多,大大增加產出芯片的不良率 -dennis_sy- 給 dennis_sy 發送悄悄話 (165 bytes) () 09/20/2020 postreply 13:27:33

問專家一個問題,你認為這個收購案會被中國、英國、歐盟、美國批準嗎? -萬事達- 給 萬事達 發送悄悄話 萬事達 的博客首頁 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 12:35:08

幾天前阿裏巴巴推出【雲電腦】,個人電腦/手機隻是個顯示器,5G與雲聯係,運算都在雲上完成。5nm芯片不需要了。 -路邊的蒲公英- 給 路邊的蒲公英 發送悄悄話 路邊的蒲公英 的博客首頁 (0 bytes) () 09/20/2020 postreply 18:29:18

哇塞,差點就missed這麽好的一篇!謝謝分享!很讚 -酒綠春濃- 給 酒綠春濃 發送悄悄話 酒綠春濃 的博客首頁 (0 bytes) () 09/21/2020 postreply 17:15:45

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