而現(xiàn)在,美國(guó)遇到了瓶頸。
擋住美國(guó)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(gè)月便會(huì)增加一倍,性能也將提升一倍,而產(chǎn)品價(jià)格卻能保持穩(wěn)定。
翻譯一下,就是通過(guò)技術(shù)進(jìn)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(lái)越小,單位面積上的晶體管數(shù)量也就越來(lái)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(tái)小小的手機(jī)內(nèi),就基本實(shí)現(xiàn)十年前臺(tái)式電腦才能實(shí)現(xiàn)的功能,而價(jià)格反而更低,這就是摩爾定律帶來(lái)的福利。
綜上,正常情況下摩爾定律的三個(gè)要點(diǎn)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(jìn)階到今天,三要素都在動(dòng)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(guò)去是每5年增長(zhǎng)10倍,每10年增長(zhǎng)100倍。而如今,摩爾定律每年只能增長(zhǎng)幾個(gè)百分點(diǎn),每10年可能只有2倍。因此,摩爾定律結(jié)束了。”
英偉達(dá)CEO黃仁勛在2019年的國(guó)際消費(fèi)電子展上,如此預(yù)測(cè)了摩爾定律的未來(lái)。
不但是黃仁勛,摩根士丹利也在一份報(bào)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(shì)可能會(huì)縮小,因?yàn)榍把亻_(kāi)發(fā)變得越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性。
為了衡量芯片的技術(shù)進(jìn)步,行業(yè)內(nèi)用了“制程”這個(gè)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(shuō)制程越小,芯片的性能就越好。
就拿芯片龍頭英特爾來(lái)說(shuō),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(shí)候,進(jìn)程又被宣告延后6個(gè)月。

摩爾定律失靈會(huì)帶來(lái)什么?首先就是成本。
研發(fā)費(fèi)用會(huì)呈現(xiàn)出幾何式的增長(zhǎng)。
曾在中芯國(guó)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(xiǎn)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(gòu)買成本不過(guò)百億人民幣,然而到了7納米,這個(gè)成本增長(zhǎng)10倍,逼近千億元人民幣,而臺(tái)積電正在研發(fā)的3納米制程,研發(fā)費(fèi)用加上資本支出至少在萬(wàn)億人民幣級(jí)別。
這對(duì)美國(guó)而言并不是好消息。
一方面,在芯片行業(yè)處于先進(jìn)地位的美國(guó)即將進(jìn)入瓶頸,能夠突破現(xiàn)有極限的新材料距離現(xiàn)實(shí)還很遙遠(yuǎn),后面還有中國(guó)、歐盟等后來(lái)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(guó)企業(yè)握有優(yōu)勢(shì),中國(guó)的華為、中興、OPPO和中國(guó)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(shì)領(lǐng)域逐漸進(jìn)入瓶頸期,在劣勢(shì)領(lǐng)域又被拉開(kāi)差距。
美國(guó)也許要失去未來(lái),焦慮可想而知。
追逐
美國(guó)的極限打壓,首先讓我們認(rèn)清了現(xiàn)實(shí)。
中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體所研究員姬揚(yáng)發(fā)現(xiàn),這幾年,政府對(duì)科技半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要性認(rèn)識(shí)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(lái)越多,力度也加大了。
雖然起步較晚,目前中國(guó)的芯片自給率也較低,高端技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外廠商控制,但中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)正在專注積蓄力量,為今后的突圍時(shí)刻準(zhǔn)備著。
隨著摩爾定律到達(dá)極限,芯片產(chǎn)業(yè)逐漸進(jìn)入后摩爾時(shí)代,更新?lián)Q代速度開(kāi)始下降。姬揚(yáng)認(rèn)為,現(xiàn)在是身為追趕者的中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的絕佳時(shí)機(jī)。
“我們實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代的決心更加堅(jiān)定了,不管是政府還是市場(chǎng),他們都知道目標(biāo)在哪里。”
8月4日,國(guó)務(wù)院發(fā)布了《新時(shí)期促進(jìn)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(yíng)期在15年以上的公司最高將可享受長(zhǎng)達(dá)十年的免稅期。對(duì)于頭部公司的扶持可謂“史詩(shī)級(jí)別”。
在政策大力推動(dòng),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(guó)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(jì)軟件、晶圓代工與芯片生產(chǎn)、封裝測(cè)試等環(huán)節(jié)出現(xiàn)了可圈可點(diǎn)的地方。
就拿國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體封裝測(cè)試行業(yè)舉例,它是芯片制造的最后一環(huán),用于保護(hù)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(jìn)水準(zhǔn)已經(jīng)相差不遠(yuǎn)。
本土的三大封測(cè)廠商——華天科技、長(zhǎng)電科技、通富微電已經(jīng)拿到約30%的市場(chǎng)占有率,封測(cè)成為可能在短期突破實(shí)現(xiàn)完全國(guó)產(chǎn)替代的環(huán)節(jié)。
9個(gè)月前,國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金二期正式注冊(cè)成立,注冊(cè)資本高達(dá)2041億元,至少撬動(dòng)累計(jì)過(guò)萬(wàn)億的資金助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
越是風(fēng)浪,越生出堅(jiān)韌。
去年四月,習(xí)近平總書記曾在武漢考察時(shí)強(qiáng)調(diào):
“要加快在芯片技術(shù)上實(shí)現(xiàn)重大突破,勇攀世界半導(dǎo)體存儲(chǔ)科技高峰。'兩個(gè)一百年'奮斗目標(biāo)不是敲鑼打鼓、輕輕松松就能實(shí)現(xiàn)的。機(jī)遇前所未有,挑戰(zhàn)前所未有。”
兩個(gè)“前所未有”,既是對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)科技的督促,也是對(duì)中國(guó)科技勇攀世界高峰的殷殷期許。
在這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)中,誰(shuí)會(huì)成為最后的贏家?
星星和燈光都知道。
無(wú)數(shù)個(gè)不眠的夜晚,無(wú)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(guó)科技工作者們,正在用一種無(wú)聲但又震耳欲聾的方式詮釋著問(wèn)題的答案。
