“中國芯”在面臨“捧殺”或“棒殺”的危機(jī)之時(shí)，更要應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)洪流時(shí)代的新變化與新挑戰(zhàn)

8月21日，英國媒體報(bào)道，該國前最大上市科技公司安謀（Arm）科技公司的共同創(chuàng)始人赫爾曼·豪澤表示，中國可輕易擊敗美國，控制全球半導(dǎo)體市場，引起業(yè)界一片嘩然。

實(shí)際上，自中興事件發(fā)生以來，對(duì)于我國半導(dǎo)體及芯片產(chǎn)業(yè)一直存在各種截然相反的認(rèn)識(shí)。而“中國芯”在面臨“捧殺”或“棒殺”的危機(jī)之時(shí)，更要應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)洪流時(shí)代的新變化與新挑戰(zhàn)。

超越不易

2017年，全球半導(dǎo)體市場達(dá)到4197億美元，同比增長21.6%。其中，每年消費(fèi)的芯片數(shù)量超過280億顆。在8月22日~23日于南京舉行的第十六屆中國集成電路技術(shù)與應(yīng)用研討會(huì)暨南京國際集成電路技術(shù)達(dá)摩論壇（CCIC 2018）上，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院執(zhí)行院長張衛(wèi)在分析上述數(shù)據(jù)時(shí)認(rèn)為，這充分體現(xiàn)出，“芯片無所不在，沒有芯片，就沒有現(xiàn)代生活”。

“自中興事件發(fā)生以來，對(duì)我國集成電路和芯片產(chǎn)業(yè)的各種議論之聲就層出不窮，有的說好，有的說壞。”賽迪顧問股份有限公司副總裁李珂坦言。而現(xiàn)狀究竟如何？他援引了下列一組數(shù)據(jù)。

2007年到2017年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均復(fù)合增長率為15.8%，遠(yuǎn)高于全球半導(dǎo)體市場6.8%的增速。而2018年1~3月的銷售額為1152.9億元，同比增長20.8%。

在設(shè)計(jì)、代工和封裝測試方面，2017年，中國大陸進(jìn)入全球前50大設(shè)計(jì)企業(yè)的數(shù)量達(dá)到10家；中芯國際位列全球代工企業(yè)排名第5、華虹集團(tuán)位列第7；長電科技并購星科金朋后成為全球第三大封測企業(yè)。

即便如此，我國與國際先進(jìn)水平間的差距依舊。李珂直言，我國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在封裝測試和芯片設(shè)計(jì)方面雖已具備國際競爭力，但在處理器、存儲(chǔ)器等高端芯片、模擬芯片方面與發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比差距依然十分顯著。

英特爾一直是全球芯片領(lǐng)域的引領(lǐng)者。英特爾中國研究院院長宋繼強(qiáng)分享該公司經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，提升芯片設(shè)計(jì)和制造水平是一件很困難的事，需要長時(shí)間的積累。

以英特爾為例。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)IC Insights發(fā)布的2017年全球半導(dǎo)體行業(yè)研發(fā)投入超過10億美元的18強(qiáng)企業(yè)報(bào)告顯示，英特爾、高通和博通名列前三位，其中英特爾公司2017年研發(fā)投入達(dá)到了130億美元，占十強(qiáng)企業(yè)研發(fā)投入總額的36%。“英特爾是投入大量經(jīng)費(fèi)及許多年時(shí)間才獲得穩(wěn)定、大批量生產(chǎn)芯片的先進(jìn)制造能力的?！彼卫^強(qiáng)說。

談及中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，他坦言，相比“超越”而言，“追趕”更加現(xiàn)實(shí)和理性。要做到“超越”，需要在新技術(shù)、新材料，乃至工藝流程方面做很多探索。而中國芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在更急需的是，在一些經(jīng)濟(jì)效益比較好的節(jié)點(diǎn)，如22納米制程工藝上，具備大規(guī)模自主生產(chǎn)能力，以支撐國內(nèi)大部分產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

探索艱難

50多年前，戈登·摩爾對(duì)芯片行業(yè)的發(fā)展作出預(yù)測：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，芯片的性能每隔18~24個(gè)月便會(huì)提升一倍。

然而，當(dāng)《自然》雜志2016年發(fā)文指出，即將出版的國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖不再以摩爾定律為目標(biāo)之后，有關(guān)摩爾定律是否已經(jīng)走到盡頭的討論就一直是業(yè)界的熱點(diǎn)。

在CCIC 2018上，中國工程院院士許居衍在報(bào)告伊始就提出，摩爾定律已死，人工智能萬歲。他以指數(shù)性創(chuàng)新為例，指出摩爾定律已經(jīng)失效，所以指數(shù)創(chuàng)新模式不是人工智能芯片創(chuàng)新的最佳途徑。

而宋繼強(qiáng)則認(rèn)為，“摩爾定律的經(jīng)濟(jì)效益將繼續(xù)存在”。他說，結(jié)合登納德縮放（晶體管面積的縮小使得其所消耗的電壓以及電流會(huì)以差不多相同的比例縮?。?、波拉克法則（同制程工藝下，處理器的晶體管數(shù)量提升2~3倍，性能只能提升1.4~1.7倍）和摩爾定律，可以構(gòu)建一個(gè)連接起價(jià)格、集成度和性能這三個(gè)相關(guān)因素的用戶價(jià)值三角。當(dāng)人們說摩爾定律已死時(shí)，他們通常是指用戶價(jià)值三角的一條或多條邊，而并不是特指摩爾定律那一邊?！澳柖傻慕?jīng)濟(jì)效益將繼續(xù)存在。雖然這個(gè)速度不會(huì)像以前那么快，但將持續(xù)存在?！彼卫^強(qiáng)表示。

在解釋10納米一再“難產(chǎn)”的原因時(shí)，宋繼強(qiáng)說，之所以如此，是因?yàn)橛⑻貭栐?0納米制程上進(jìn)行了包括超微縮在內(nèi)的很多新技術(shù)、新材料、新工藝流程的探索。“截至目前，我們已經(jīng)積累了很多的經(jīng)驗(yàn)，近幾個(gè)月良品率在快速提升。”

“10納米明年一定可以量產(chǎn)，而在10納米的基礎(chǔ)上，7納米的進(jìn)展也會(huì)非常順利?！?宋繼強(qiáng)對(duì)此表示樂觀。

未來方向

受限于CMOS技術(shù)和馮·諾依曼模式兩大方面存在的問題，許居衍提出，新時(shí)代芯片創(chuàng)新應(yīng)該聚焦于計(jì)算架構(gòu)創(chuàng)新。而對(duì)于架構(gòu)創(chuàng)新，他認(rèn)為系統(tǒng)視野、2.5D或3D堆疊、異構(gòu)架構(gòu)是最主要的三大方向，特別是可重構(gòu)芯片將大有可為。

而在宋繼強(qiáng)看來，過去半個(gè)多世紀(jì)里，我們經(jīng)歷了計(jì)算的不斷演進(jìn)。從上世紀(jì)60年代的大型機(jī)到后來的客戶端+服務(wù)器、WEB、云、人工智能等，這意味著計(jì)算從生產(chǎn)率計(jì)算向生活方式計(jì)算、場景計(jì)算、智能計(jì)算等持續(xù)演進(jìn)。而智能計(jì)算之前的計(jì)算時(shí)代，其發(fā)展符合貝爾定律，即每10年便會(huì)開發(fā)出一代新型的更小、更便宜的計(jì)算設(shè)備，與此同時(shí)設(shè)備或用戶數(shù)則增加10倍。而到了以人工智能為代表的智能計(jì)算時(shí)代，芯片無處不在，則可能不再有單一的主流設(shè)備類別。

正因?yàn)槿绱?，英特爾將自身定位為以?shù)據(jù)為中心的公司，認(rèn)為萬物互聯(lián)將讓我們進(jìn)入一個(gè)數(shù)據(jù)洪流的時(shí)代，而萬物智能互聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流動(dòng)則需要端到端的芯片支持。

宋繼強(qiáng)認(rèn)為，在此背景下，一種芯片很難“包打天下”，異構(gòu)系統(tǒng)與新數(shù)據(jù)處理結(jié)合將是未來產(chǎn)品演變的方向。而英特爾新的異構(gòu)模型將采用“混搭”的方式，將不同的芯片通過多種封裝形式放在一起。

他說，英特爾于去年宣布的“嵌入式多芯片互連橋接”（EMIB）封裝技術(shù)就是英特爾混搭異構(gòu)計(jì)算策略的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)可以連接不同制程工藝生產(chǎn)出來的“小芯片”，采用全新的2D或3D封裝技術(shù)，能夠以超高能效移動(dòng)設(shè)備的功耗，提供強(qiáng)大的PC性能。