芯片：數(shù)字化世界的基石

　　《芯片簡(jiǎn)史——芯片是如何誕生并改變世界的》汪波 著 湛廬文化/浙江教育出版社

　　隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加速和信息科技競(jìng)爭(zhēng)的加劇，半導(dǎo)體芯片作為數(shù)字化世界的基石日益被大眾關(guān)注。但是對(duì)于這樣一個(gè)技術(shù)門(mén)檻很高的領(lǐng)域，人們通常難以理解為什么在半導(dǎo)體技術(shù)方面保持領(lǐng)先那么困難，為什么摩爾定律屢次被斷言將要“終結(jié)”卻仍然有效。關(guān)于半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的書(shū)籍很多，但是能夠讓非微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)的讀者理解個(gè)中緣由的卻不多。

　　《芯片簡(jiǎn)史》一書(shū)以半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的時(shí)間線(xiàn)為主軸，以多種門(mén)類(lèi)的半導(dǎo)體器件演進(jìn)過(guò)程為脈絡(luò)，覆蓋了材料、器件、工藝、架構(gòu)和應(yīng)用等多方面內(nèi)容，展現(xiàn)了半導(dǎo)體行業(yè)從理論形成到產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的全貌。本書(shū)兼具故事性和知識(shí)性，同時(shí)刻畫(huà)了很多半導(dǎo)體行業(yè)先驅(qū)的性格特質(zhì)，也揭示了創(chuàng)新組織的不同文化所帶來(lái)的成功和遺憾，讀來(lái)讓人感慨。

　　半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，既取決于基礎(chǔ)理論研究發(fā)現(xiàn)的偶然性，也源自創(chuàng)新者的不懈堅(jiān)持和應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng)。芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新要求緊密結(jié)合科學(xué)研究和制程技術(shù)，既難以彎道超車(chē)，也不靠實(shí)用主義。從大的時(shí)間尺度來(lái)看，一項(xiàng)新發(fā)明的半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化需要經(jīng)歷四個(gè)階段：科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)新的材料特性，探究原理從而可以穩(wěn)定控制材料特性，利用具有新特性的材料設(shè)計(jì)器件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，針對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行優(yōu)化并規(guī)模化生產(chǎn)。書(shū)中很多諾貝爾獎(jiǎng)得主的故事告訴我們，研究的每一個(gè)階段都會(huì)遇到未知的困難，這決定了成功的不可預(yù)期性。然而正是這種不確定性吸引著半導(dǎo)體領(lǐng)域的頂尖人才不斷前行，用摩爾定律作為激勵(lì)自我的預(yù)言來(lái)推動(dòng)芯片技術(shù)的指數(shù)級(jí)發(fā)展。正如英特爾現(xiàn)任首席執(zhí)行官帕特·基辛格所說(shuō)，在窮盡元素周期表之前，摩爾定律不會(huì)失效。

　　再談?wù)剬掖伪粩嘌詫⒁敖K結(jié)”卻仍然有效的摩爾定律。業(yè)內(nèi)有一種有趣的說(shuō)法：“Moore’s Law is dead?Long Live Moore’s Law!”這句話(huà)改編自“舊王已死，新王萬(wàn)歲”的西方俗語(yǔ)，其含義是我們總會(huì)找到支撐摩爾定律繼續(xù)生效的突破性技術(shù)。只要應(yīng)用需求迫切而空間巨大，就可以驅(qū)動(dòng)從科技發(fā)明到創(chuàng)新應(yīng)用的飛輪不停轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　歷史上，大規(guī)模集成電路和CPU的科技變革讓廉價(jià)的個(gè)人計(jì)算機(jī)成為現(xiàn)實(shí)，而個(gè)人電腦和互聯(lián)網(wǎng)的普及又給了先進(jìn)計(jì)算芯片技術(shù)應(yīng)用巨大的市場(chǎng)。無(wú)線(xiàn)通信、云計(jì)算和人工智能的發(fā)展也是如此。近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體先進(jìn)制程技術(shù)在納米工藝節(jié)點(diǎn)逼近個(gè)位數(shù)，晶體管微縮將面臨越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。同時(shí)，全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加速給芯片行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的機(jī)遇，各種新興應(yīng)用，如人工智能、元宇宙、算網(wǎng)融合對(duì)算力的需求暴增。目前多種技術(shù)創(chuàng)新正在同步推進(jìn)，例如，采用全新的GAA-FET結(jié)構(gòu)并引入超薄2D通道材料來(lái)繼續(xù)推進(jìn)晶體管微縮;采用多種架構(gòu)的處理器(CPU、GPU、DPU、NPU、IPU等)來(lái)以更高的能效比處理數(shù)據(jù);采用3D先進(jìn)封裝技術(shù)來(lái)集成異構(gòu)的小芯片形成準(zhǔn)單芯片設(shè)計(jì)，等等。道阻且長(zhǎng)，行則將至。在綠色計(jì)算規(guī)?；瘧?yīng)用的大前提下，未來(lái)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一定是由多維技術(shù)組合推動(dòng)的，我們可以預(yù)見(jiàn)，在單個(gè)計(jì)算設(shè)備內(nèi)集成的晶體管數(shù)量將從現(xiàn)在的千億級(jí)別穩(wěn)步邁進(jìn)萬(wàn)億級(jí)別。

　　由于芯片發(fā)展歷史的時(shí)間跨度很大，本書(shū)的內(nèi)容中對(duì)芯片技術(shù)近年的發(fā)展涉及較少，殷切期望作者未來(lái)能有續(xù)篇問(wèn)世，帶領(lǐng)讀者繼續(xù)體驗(yàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型時(shí)代芯片創(chuàng)新的艱辛與喜悅。(作者宋繼強(qiáng)為英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng))

來(lái)源：北京日?qǐng)?bào)