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為什么芯片那么難制造?

作者:本站收錄
來源:中國AI先鋒周刊
日期:2018-08-13 10:15:55
摘要:一款成熟的芯片還要考慮功耗、發熱以及量產等方面的問題,再加上長久的用戶實際體驗改進,等到真正成為一款成熟的芯片真是難上加難,正所謂芯片行業是個“十億起步,十年結果”的行業。

  為什么芯片那么難制造?

  芯片為什么難造?是缺錢還是缺技術?我想大概有以下幾個方面:

  首先,芯片不像是軍火武器,研發成功能爆炸就可以了。

  一款成熟的芯片還要考慮功耗、發熱以及量產等方面的問題,再加上長久的用戶實際體驗改進,等到真正成為一款成熟的芯片真是難上加難,正所謂芯片行業是個“十億起步,十年結果”的行業。

為什么芯片那么難制造?

  芯片研發之后,要放到市場上售賣,這其中還要面對各大芯片企業的競爭。

  英特爾、ARM等等,這些巨頭不僅可以通過技術手段殺死對手,還可以用價格戰將競爭對手的產品打壓下去。

  芯片技術的更迭速度是非常快的,所以在芯片行業追趕他人非常難。

  當一款芯片費勁千辛萬苦趕上了別人的技術,被研制出來,別人另一款技術含量更高的芯片也隨之出爐。這時候人們當然愿意選擇更好的芯片使用,那對于追趕者來說,這幾十億幾百億的投資也就付之東流了,這樣的風險使得人們不愿意涉足這個領域。

  中國如今的市場上,各種各樣的賺錢機會比比皆是,就算科學家們有雄心,企業的股東也不會愿意把錢投在芯片這個領域。

  第四次工業革命的方向是什么?

  第四次工業革命,簡而言之,是以人工智能為首的一系列新技術的革命時代。大數據+機器的深度學習,敲響了未來之門,為人類拉開了第四次工業革命的序幕,也讓每一個人的生活從此發生翻天覆地的變化。

為什么芯片那么難制造?

  人工智能

  人工智能,英文簡稱為AI,是第四次科技革命最為代表性的技術。前段時間,百度公開宣布推出自動駕駛車,而這,就是人工智能在家用領域中的一個典型體現。

  人工智能是讓計算機模擬人類思維、采用人類的思維方式去運算,最終去做之前只有人才能夠做的工作。而目前來說,全世界對人工智能的關注度都非常高,而人工智能的發展也正如火如荼的進行著。相信不久之后,就會有更多的人工智能進入到人類的生活和生產過程中來,極大的改變著當今世界的樣貌。

  清潔能源技術

  清潔能源技術的開發同樣也是第四次工業革命的重點所在。

  在經歷了“煤”的革命和“電”的革命之后,地球環境受到嚴重的影響,能源被大量運用,不僅產生了大量的廢料污染環境,同時也會給地球造成“不可持續發展”的隱憂。

  因此,清潔能源的開發利用便成為了當今社會的重點關注所在。太陽能、風能、生物能、地熱能……這些清潔的可持續能源的利用程度,決定著人類未來的環境,以及人類未來文明的發展。

  量子信息技術

  量子物理與量子信息技術相結合,產生了最為尖端的量子信息技術。

  物理學將最小單位稱之為量子,對于人類而言,這小小的量子所蘊含的世界是巨大的,甚至包含了未知的宇宙之謎。

  量子信息技術的發展不僅有希望為人類帶來難以想象的運算速度和科技革新,更是一道通往宇宙奧秘的大門,為人類的外太空之旅創造了可能。

  CPU做成一個性能超強的單核行嗎?

  技術路線的選擇要考慮可行性,所謂可行性不僅僅包括能否實現,還包括實現難度是不是在可接受的范圍,實現的成本是不是可以承擔。而把CPU做成一個性能超強的單核,技術難度大,成本也高,并不實用。CPU之所以選擇了多核心發展,就是因為單核心很難繼續做下去,無法持續穩定提高性能,廠商才做的多核心。

為什么芯片那么難制造?

  單核性能的提高遇到了瓶頸,多核處理器技術的成熟共同決定了多核處理器成為技術發展的主流選擇,而單核處理器被拋棄。

  我們看看當年的幾代入門級處理器的性能,就會發現,單核性能的提升已經進入了瓶頸期。第四代入門級的 i3 4130 CPU,單核性能成績為 1982。上一代入門級的 i3 3220 CPU,單核性能成績為 1759。再上一代入門級的 i3 2130 CPU,其單核性能成績為 1744。經歷三代升級,性能的提升微乎其微。一般認為,只有性能提升五成以上才會有比較直觀的感受。因此,單核性能的突破是一個難以克服的困難,不一定說完全不能實現,但至少是一件非常困難的事情。從理論上來說,從1990年左右開始,提高芯片的性能主要方法有兩種:

  在有限面積內加入更多的場效應管;

  提高時鐘。

  經過二十多年的發展之后,我們已經幾乎把這兩種方法應用得爐火純青,單核CPU想要繼續突破面臨著難以克服的功耗和發熱問題,而時鐘也會受到限制。相比之下,多核CPU可以通過并行計算實現降低時鐘的目的,與此同時維持原有的計算能力。而多核處理器的協同能力則隨著技術成熟而變得穩定高效,在這個情況下,回歸單核路線,嘗試做一個超強的單核處理器是不符合現實需求的做法。

為什么芯片那么難制造?

  而從另外一個角度來說,就算我們繼續發展單核技術,不計代價投入,不計成本生產出來,但是,理論來說,單核處理器的性能是會有上限的,這個上限一定會比多核處理器低。這就好比一個人可以通過鍛煉提高身體力量,但是你再能打,來十個二十個人,你也夠嗆能對付吧?所以,個體的提高很重要,但是多人合作,良好的協作才是提高戰斗力更有效更現實的選擇。同樣的道理,當多核處理器可以良好協作的時候,取代單核處理器成為技術選擇的主流也是情理之中的事情。超強單核的技術構想則不實用,太昂貴,并不存在實際可行性。

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