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大家发现没有,最近中美芯片战的气氛,太诡异了。美国明明是掌握优势的一方,状态却越来越急躁,攻势一波比一波狠,但效果一波比一波差,就连他们的科技精英都看不下去了,劝白宫说不能这么搞,你这么搞不可能成功的,只会让中国加快国产芯片的建设。
而我们呢,作为劣势的一方,六年前刚开打那会儿,美国只是制裁了中兴和华为这两家公司,业界就觉得五雷轰顶,国内到处都充斥着悲观的氛围,网上投降和妥协的论调,更是不绝于耳。但现如今却出奇的淡定,即便是前段时间美国制裁了我们140家芯片企业,不管是水面上还是水面下的,不管是科研单位还是生产单位,不管是零部件供应商还是终端成品商,全被一网打尽了,我们的反应就跟没事人一样,最多只想嘲笑两句:就这?闹着玩呢。
为啥中美前后的反差会这么大呢?其实原因很简单:时间,不站在美国那边。我举个最简单的例子,中美芯片战就好比两个人在赛跑,以前是中国在跑美国也在跑,并且他还比我们先跑三十年,所以追赶的难度肯定很大,而眼下美国体力消耗得差不多了,跑不动了,而中国还是保持着原来的速度,所以追赶的速度只会越来越快。而导致美国跑不动的根本原因,是芯片产业的基础理论,摩尔定律已经发展到极限了。
摩尔定律是英特尔创始人戈登.摩尔在1965年提出的一个理论,大概意思是芯片上可容纳的原件数量差不多每隔18到24个月增加一倍,换言之,处理器的性能大约每两年翻一倍,同时价格下降为之前的一半。
如果你还不明白,我再换个简单的表述方式,同样是3000块钱的手机,2024年买的是不是要比2014年的流畅得多,甚至你在今年买的一千多块钱手机,都比十年前花三五千买的还流畅,这是为啥呢?关键就在于晶体管的数量和制程工艺。
可能大家还不清楚,处理手机性能的并不是芯片,它只是一个工厂,而晶体管才是负责工厂运转的流水线。同一块大小的芯片,你的制程工艺越先进,就能雕刻出更密集的电路图,然后塞进去更多的晶体管,而晶体管的数量越多,处理器的性能当然越先进了。过去半个多世纪,得益于半导体设备和制程工艺的进步,每个晶圆上的晶体管数量增长超过1000万倍,处理器性能因此提升一万多倍,而每年的成本却降低了45%,为什么手机在短短20年时间里从只能打电话的砖块机,变成了能拍视频、打游戏、看剧听歌的智能机,答案就在这。
但问题是,晶体管不能无限缩小,当它缩小到1纳米以下时,就跟原子差不多大小了,会出现量子隧穿效应,这个理论要解释清楚太麻烦了,你记住一点就行了,只要它一出现,我们就没办法准确地知道晶体管的位置和它运动的动量,这就像在一个很暗的房间里找一个特别小的东西,你连它在什么地方、怎么动的都搞不清楚,那怎么像以前一样精准地制造芯片呢?另一方面,这种不稳定性还会导致晶体管的漏电电流急剧增加,使得晶体管无法正常关闭,严重影响芯片的性能和功耗控制。
2016年,当全球芯片制程进入10纳米以内的节点时,摩尔定律的提出者戈登.摩尔就对业界表示啊,说继续向下推进新的制成节点正变得越来越困难,他自己都不知道摩尔定律还能持续多久。一年后,英伟达创始人黄仁勋坦言摩尔定律已终结,因为设计人员无法再创造出可以实现更高指令集并行的GPU架构,晶体管数量每年增长50%,但CPU的性能每年仅增长10%。
而处于芯片制程最前沿的台积电对这种感受更贴切,3纳米的芯片已经大规模投产了,1纳米的芯片也会在2030年量产,但再往下,他们的研发团队也没头绪了,不仅是因为晶体管的尺寸逼近物理极限了,更重要的是,目前最先进的极紫外光刻机,要想进一步缩小到 1 纳米以下,光的衍射极限等问题会让光刻精度难以保证,无法精确地将图案转移到芯片晶圆上,从而影响芯片的制造良率和性能一致性。
简言之,就当前的芯片技术来说,1纳米走到顶了,走不动了。
其实,芯片产业的基础理论发展到极限并不是个例,人类关于基础科学理论已经停滞了将近70年,我们现在所有的科技成果都是应用科技的发展,基础理论还停留在上个世纪爱因斯坦的时代,芯片只是最早把基础理论耗光的产业。所以,自从业界发现摩尔定律失灵后,美国精英阶层集体陷入到一种科技发展停滞的集体焦虑中,特别是回头一看,中国正在发挥集体优势,凝聚整个国家的力量如同一匹烈马正加紧赶上来,他们就更慌了,于是拼了命的狙击我们,但对于一种缓慢发展甚至停滞不前的技术,实现封锁几乎是不可能的,否则中国压根不可能仅用70年时间,就走完西方国家三百年的工业化历程,说白了,不是我们跑得太快,而是他们跑得太慢。
所以啊,不管是芯片还是航空发动机,又或者是其他高科技产品,中国与发达国家所谓的差距完全是一个伪命题,他们都走不动了,我们就算是一只乌龟也可以赶上去,更何况我们不是乌龟,而是一个拥有世界最大工业体系和科研团队的“专业运动员”。依依还是那句话,时间,站在我们这一边。
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