1.什么是芯片

• 芯片的本质是在半导体衬底上制作能实现一系列特定功能的集成电路。

• 在发现半导体之前，人类只能用机械控制电。而半导体却能直接用电来控制电。

• 芯片是物质世界和数字世界的唯一接口，芯片技术决定了我们信息技术的水平。

2.人类为什么选择了芯片

• 芯片是现在最好的数字化信息载体。

• 一系列的技术手段确保了芯片具有非常高的可靠性。

• 从诞生到如今60多年的时间里，芯片一直保持高速进化。

• 芯片技术和人类的需求成了正反馈，用的越多，需求越大，越便宜。

3.芯片的理论极限

• 单个晶体管器件，极限尺寸是1纳米

• 晶体管的性能水平几乎代表了芯片的性能水平，但还会受到热力学限制和量子力学限制

• 几百亿个晶体管集成到一起，还要考虑发热，连线等更多限制因素

4.芯片将继续发展

• 除缩小尺寸外，通过硬件的结构改变，软硬件协同发展等方法，放芯片性能继续每两年提高一倍，完全有希望将摩尔定律延续下去

• 芯片仍然是未来人类操控信息的主要方式，其他前沿技术也都需要依托于芯片或者跟芯片技术相结合，才能获得更大的发展。

5.芯片的卡脖子问题

• 不是所有的芯片都有卡脖子的问题，只有高端芯片才会被卡脖子

• 生产芯片难度非常大，因为从科学原理到生产工艺都在挑战人类极限

6.美国为什么有话语权

• 芯片产业不是全球化市场，而是会员制的俱乐部

• 美国之所以有话语权，是因为强大的技术优势和国家影响力

• 美国限制华为，不只是因为5G技术，更不是因为意识形态针对中国。而且限制任何一个威胁美国信息产业霸主地位的国家，限制任何一个威胁到美国在数8的我对呀字世界开疆拓土的国家。

7.我们如何突破封锁

• 坚持创新

• 创新的路径不是唯一的，可以是产品技术上的创新，也可以是市场和组织形式上的创新

• 认清芯片产业的特点，战略性和市场性并存。如果不能在两者中做好平衡，就很难在产业格局中占据有利地位

8.延续摩尔定律的新技术

• 提高芯片性能有两条技术路径，一条是自下而上，通过提高单个器件的性能，来带动整体性能的提升；另一条是自上而下，从系统层面进行优化。

• 在自下而上的这条路径上，晶体管经历了从平面晶体管，鳍式晶体管（FinFET）到环绕栅晶体管（GAAFET）的技术演变，环绕晶体管是大家认为最靠谱的下一代器件

• 在自上而下的这条路劲上，片上系统（SoC）、系统级封装(SiP)技术进一步拓展了集成的思想，实现了整体性能的进步

• 片上系统（System on chip）在单独一颗芯片上集成一个有完整功能的电路系统，集成了CPU，GPU，存储器，音频视频模块，电源管理模块等功能。SoC是现在工艺最复杂，生产最高端芯片的技术方案。

• 系统级封装（System in Package），是一种弱化版本的系统集成。把各个功能模块按照工艺要求来分类，做到多颗子芯片上，然后把这些子芯片的裸片直接集成到同一个封装里面，组成一个sip芯片。

• soc和sip的比较，Soc的封装里只有一颗芯片，这颗芯片上集成所有的功能模块，非常复杂，它的性能和功耗也是最好的。Sip的封装里有好几颗子芯片，每颗芯片各自实现不同的功能，而且每个子芯片的加工工艺可以不一样，性能和功耗相比soc要差一些，但是加工难度小。

• 麒麟990芯片，台积电7纳米加工工艺，Soc技术，面积113平方毫米，集成了103亿个晶体管，里面集成了8核CPU，16核GPU，3核NPU，还有5G通信模块，音视频处理模块等。

9.人工智能（AI）芯片

• GPU通用并行数据处理器，最早的人工智能芯片。

• FPGA可编程逻辑阵列，一种专用芯片。

• ASIC定制化芯片，最著名的定制化芯片是谷歌公司的tpu张量处理器。

10.芯片前沿技术

• 第一个前沿趋势是新原理器件，超越现在的硅半导体晶体管，采用碳纳米管或者石墨烯这类低维材料或者自旋器件。

• 第二个前沿趋势是可重构芯片，芯片内部的电路结构可以根据软件进行动态调整，对不同的软件都力求达到定制化硬件的性能。

• 第三个前沿趋势是经典芯片和量子计算混合起来，解决大规模的实际问题。

• 第四个前沿趋势是类脑计算，利用阻变存储器（电阻的阻值可以根据上一次计算的结果来改变大小），实现存算一体。

11.摩尔定律

• 该定律是英特尔创始人之一戈登摩尔的经验之谈，其核心内容是，大约每经过18个月到24个月，集成电路中相同面积上可容纳的晶体管数目会增加一倍。换言之，处理器的性能大约每两年翻一倍，或价格下降为之前的一半。

12量子隧道效应

• 一种量子特性，微观粒子能够穿过他们本来无法通过的势垒的现象。

下一页半导体产业链分工