摩爾定律即將失效,中國晶片業應該如何應對?

硅發佈


首席投資官評論員門寧:

摩爾定律——出自英特爾聯合創始人戈登·摩爾(Gordon Moore)之手——意指:每兩年芯片中集成的晶體管數量就會翻一番。

摩爾定律存在,是半導體企業保持技術領先的重要原因。

因為技術的不斷更迭,讓頭部企業可以始終保持技術優勢,進而獲得更高毛利。而技術落後的企業,將持續處於追趕態勢,且由於技術落後無法獲得與頭部企業相同的利潤率,低利潤的情況下,追趕難度可想而知。

我們現在就處在追趕者的位置上,目前臺積電已經可以量產7nm製程的芯片,而大陸半導體制造商中芯國際14nm預計要在明年1季度才能實現量產。中芯國際在過去始終落後臺積電兩個世代以上。

隨著製程不斷縮小,製程已經逐漸接近硅原子的直徑,目前有傳言5nm或3nm就是硅半導體制程的極限。未來臺積電很可能會在5nm或3nm突破後遇到瓶頸,這給作為追趕者的中芯國際贏得了時間。

中芯國際現在要應開足馬力,加快研發,利用這個千載難逢的機會縮小與臺積電的差距。前臺積電、三星大將梁夢松博士加入中芯國際後,中芯14nm製程研發進度明顯加快。

中芯國際在中報中公佈:第一代14nmFinFET技術研發已進入客戶導入階段,28nmHKC+技術開發完成,28nmHKC持續上量,良率達到業界水平。

相信中芯通過5-10年的追趕,有機會進入半導體制造的第一梯隊。


首席投資官


美國目前的應對方法——張首晟組建的“IBM-斯坦福自旋電子研究中心”提出電子自旋理論並正在將其成功產業化,如果成功,這對美國電子業、芯片業來說無疑是重獲新生。

美國六大科技公司投資這一科研項目的合作模式,對企業還有另一個好處。比方說現在斯坦福做的還是一個比較實驗性的工作,但斯坦福的學生畢業後大部分會去六大科技公司,因為他們平時做研究時就與公司保持緊密聯繫,這樣一旦做成,最後開花結果可能還是在公司裡面。中國在產學研相結合問題上一定要邁出這一步。

雖然中國一直非常注重前端的創新,但總的來說不成功。這一重新洗牌機會也是中國芯片業唯一一個可以彎道超車的機會。臺灣地區在上世紀60-70年代抓住了芯片設計與代工相脫節的機遇,賺了很多錢。中國大陸這麼多年,基本上是在用政府的良好政策和較低人工成本來拷貝這一模式。

清華大學及中科院物理所在這方面做的實驗也很漂亮。就電子自旋學來說,中國科研界在尋找更容易生產的材料及把工作溫度提得更高兩個方面,已經做了很多工作。

當然要彎道超車的前提是,半導體工業也要有超前意識,不能整天打價格戰,說我們這裡便宜你們就過來。這不是一個很成功的模式。中國政府完全可以來做這方面的研究和投資,但最好的方式還是要比較有意識地與工業界聯繫,使後者也成為一個股東,不用承擔太大風險。中國已經有一些知識產權,但一個東西要做成一個行業需要成百上千個專利,中國仍有機會介入。但如果不做的話,美國又會把整個領域佔領,到時候中國將又碰到同樣的問題——跟在後面、花很多錢去買專利。


硅發佈


還應對什麼,抓住機會啊,摩爾定律失效對中國芯片業就是天大的好消息,是臺積電、三星最不願意面對的結局!在芯片製程競爭的賽道上,臺積電、三星等巨頭已經把中國選手甩開了四五圈,摩爾定律失效意味著臺積電和三星被迫停下奔跑的腳步,然後眼睜睜看著中國芯片製造企業追上來。

摩爾定律失效,是臺積電、三星等芯片代工巨頭最不願意面對的局面,這意味著國內芯片製造企業逮到了一個千載難逢的機會。

摩爾定律對中國芯片製造業來說,是一個殘酷的存在:集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。換句話說,芯片工藝製程的換代速度是一年半到兩年時間。

芯片工藝製程換代的這個速度有多恐怖?我們來對比汽車產業和家電產業。汽車的垂直換代時間一般是5年,當然也有超過5年的,比如沃爾沃S60八年不換代,被網友吐槽的體無完膚。家電產品中的大家電一般三到四年換代(不是推新型號)。和芯片工藝製造換代相比,這就是龜速。

芯片換代速度快使臺積電、三星很輕鬆地將國產芯片製造企業甩在身後。特別是芯片代工巨頭臺積電,這幾年製程工藝換代速度明顯加速,從2014年起,幾乎是每一年換一代,超越摩爾定律。具體見下圖:

國產芯片製造企業的排頭兵是中芯國際,目前14nm製程工藝還沒有完全搞定,而臺積電已經啟動7nm量產,最快明年就能導入5nm製程工藝,整整領先中芯國際三代。中芯國際追臺積電追的滿嘴是灰,真的不能用一個“苦”字來形容。

芯片製造還是資金高度密集行業,一條28nm工藝製程芯片生產線的投資額大約在50億美元,20nm工藝製程生產線高達100億美元,隨著製程工藝升級換代,生產線投資呈幾何級飆升。

製程工藝落後,就很難吸引到高通、蘋果、華為、聯發科等大客戶,生產線投資難以收回,企業就難以進入“雞生蛋,蛋孵雞”的良性循環。

這就是臺積電、三星碾壓國內芯片製造企業的秘密:我只需要保持製程工藝領先你一到兩代,就能讓你湯都喝不到,只能聞味兒。

現在好了,摩爾定律如果失效,臺積電、三星利用代際差碾壓國內芯片製造企業的競爭策略將失效,一旦中芯國際獲得和巨頭們並跑的機會,就可能搶到華為、蘋果的芯片訂單,經營進入良性循環。屆時,芯片代工領域將由現在的兩強爭霸,變為群雄紛爭,一舉扭轉國產芯片的被動局面。

受物理規律限制,在沒有找到新材料的前提下,摩爾定律將很快失效。讓我們拭目以待。

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魔鐵的世界


摩爾定律並沒有失效啊。


摩爾定律是這樣的:當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。


現在來看,芯片工廠依然能夠保持著這種速度,2015年的時候,臺積電的工藝就是16nm,而2017年,他們已經進步到了10nmFF工藝了。這期間它們的晶體管密度肯定增加了一倍,而蘋果A11處理器的性能也比A9提升了一倍左右。現在,臺積電的7nm已經量產,5nm也會在明年年底試產,實際上。我們根本看不到摩爾定律失效的跡象。



可能很多人認為摩爾定律即將失效是因為英特爾突然停滯,但我們看這兩年英特爾的發展路線就能看出這是因為英特爾在轉移重點。英特爾正在努力讓自己多元化起來,他們發力於儲存,AI芯片和自動駕駛等新興領域。以至於他們有些淡忘了芯片工廠。去年,英特爾在某次會議上就表示自己的7nm工藝也已經研發完成了。當然,這還有光刻機的問題,因為光源不達標,英特爾現在也沒有一臺EUV光刻機。

我們能做的就是盡力追趕,因為我們沒有多少技術儲備。


看球人


首先說明,本人不是專業人士,只是對著行業有一知半解而已,如有疏漏請諒解,歡迎指正!


這個問題也可以從另一方面解答一下5G標準,中國標準的問題!看看目前的產業格局,就明白中國標準難在哪裡了!順便也做一點科普!

從材料科學上投入研發,或許可以彎道超車!如果按照目前的半導體產業格局下,以我國目前的基礎科學研究來說,個人認為無解!



全球芯片產業目前兩種模式,一種是全方位的的控制方式IDM整合元器件模式。 inter、三星、美光、東芝、日立、NEC、還有歐洲巨頭佔據了前20名,前十名壟斷了50%的市場。巨頭們對整個產業鏈絕對控制!(我們太弱小了)



另一種垂直分工,各優勢廠商聚焦自己的專業領域:

1、基礎材料半導體廠(咱們和世界級差的太大了)

2、芯片加工晶元廠(臺積電、中芯國際和臺積電差著代呢)

4、芯片設計(RAM、高通、聯發科、華為、寒武紀....)

3、芯片設備加工廠(著名的荷蘭的ASML公司生產的光刻機,我們有什麼?)

4、測試封裝廠

可以看到,目前我國還沒有一個IDM巨頭出現,雛形都沒有!差距很大!在設計上有了長足進步!國際巨頭還在不斷醞釀著上下游的整合!

摩爾定律的邊際化,意味著不得不從材料研究方面重新考慮芯片的未來!這對於我們來說就是一個巨大的機會。

這相當於大家站在了一個起跑線上!新材料的研究如果成功,巨頭們的優勢將不復存在!相信傾國之力,我們也有可能建立起IDM的模式!


古長安守望者


我是一個外行,看到諸位大拿的評論覺得非常興奮,因為從評論中看到了中國CUP製造業迎頭趕上的曙光,但同時又有一絲擔憂

——先不要盲目樂觀。

我們在改革開放初期常說的一句話叫“彎道超車”,而歐美常做的一件事就是把即將落後的技術以高價賣給我們破壞我們的自主研發。

在CPU製造行業,我認為一方面要加快腳步追趕,而更重要的另一方面則是加快新技術研究,比如現在大火的量子計算機技術。

千萬別再墜入歐美美國挖的技術坑裡。在量子計算機領域,大家處於同一起跑線上。


銀河渡口一釣翁


所以,相關領域裡工作人員,應該全力以赴啟動研究、替代等相關工作。如果真的最終有所成就,那將是一件利國利民的好事。


子蘭爵


實在沒路走就倒車回家!原路返回!迷路很正常!但能找到回家的路也挺好的


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