不可思议的芯片技术

《论语·学而》当中有一句话叫“如切如磋、如琢如磨”。宋代的大学者朱熹有这样的注语：“严治骨角者，即切之而复蹉之；治玉石者，既琢之而复磨之，治之已精，而益求其精业”。这句话的意思也就是精益求精，这个词用在集成电路或者芯片上是最贴切不过的。
下图是2007年国际半导体技术路线图。图中纵轴指的是可以沿着摩尔定律一直不断的微缩下去，到今天为止，工艺技术节点已经来到了7nm，很快5nm也将随之而来。横轴是各种不同半导体技术和传感器等产品多样化的发展路径。

技术前进的脚步永不停歇，当下我们还在探索更进一步的技术。7nm和5nm甚至更低的工艺之后是什么？后CMOS时代，将有新型晶体管的问世。芯片尺寸的微缩还远远没有走到尽头。例如人们已经基于二维材料制备出了1nm晶体管。
但魏少军教授也提到，作为一个唯物主义者，任何一个单一的事物总要走到尽头，特别是今天的线性技术，它事实上存在4个重要的极限：
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物理极限：就是最小尺寸，现在看起来如果我们的材料上没有太大突破的话，我们最小尺寸可能在1nm左右，到2030年前后，晶体管的特征尺寸可能会接近1.5nm；

功耗极限：是指在物理极限下的器件功耗密度将达到上千瓦/cm2；
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工艺极限：将CMOS推向极限需要革命性的材料和器件创新，在这过程中，必然遭遇巨大的技术和工程障碍；
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经济极限：要实现上述各类技术创新必将引起制造和开发费用极急剧上升，因而只有少数全球化的企业才可以支撑。
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2019年全球半导体市场陷入萎缩，而中国可圈可点

经常会有人问半导体产业是什么样的一种产业？魏少军教授用奥地利经济学家约瑟夫·熊彼得的一句话来引出，那就是“创新不是一个技术概念，而是一个经济概念”。半导体或者芯片产业，恰恰是一个创新驱动的产业，它的发明最终变成了钱，它是靠创新的方式来发展。所以它是个创新驱动的产业。
了解了半导体产业的形式之后，再来看下半导体产业的发展情况。以史为鉴，从1987年到2019年的这段时间中，我们不难发现半导体产业的发展并不是一路高歌猛进。以2019年为例，去年半导体销售收入位4121亿美元，比上一年衰减了12.1%。这是2012年经历小幅衰退后，时隔7年再次出现的衰退，也是2001年后最大的一次衰退。

从全球半导体市场分布来看，2019年全球的市场萎缩到了4121亿美元，美国市场为785亿美元，欧洲市场398亿美元，日本市场360亿美元，中国市场是1446亿美元，其他的亚太地区是1133亿美元。总体而言，全球半导体市场都有所衰退，但非常有趣的是，中国的占比增加到35.1%。

去年全球各类半导体产品也有所萎缩，其中存储器萎缩了34.2%，存储器衰退之后与逻辑芯片的市场份额一致，大约占比25.8%。

从全球半导体产品应用来看，2019年除了政府应用增长之外，其他应用都发生了萎缩。那么是不是因为中国政府买了很多芯片，魏少军教授解释道：“从数据上看还真不是，是因为美国政府的采购量增加才使得政府采购量的上升。所以其实半导体的应用，除了我们常规知道的消费类汽车、计算机、工业应用通讯，政府也扮演了非常重要的角色。”

是哪些企业的销售额衰退才使得2019年全球半导体下滑如此严重？这点我们可以从2019全球前十大半导体厂商的销售收入中找到线索。在全球前十大芯片厂商中，销售额下滑最严重的四家企业有三星、海力士、美光以及东芝，他们分别下滑了37.3%、40.4%、36.9%、42.9%，由于这4家厂商的大幅萎缩，才使得全球的萎缩比例如此高。而且有趣的是，全球前十大企业在2018年的占比还占到了65.5%，去年就萎缩到56%。

而相比全球中国的半导体情况要好的多，中国半导体是全球很重要的部分，2019年，中国集成电路产业继续维持两位数成长，相比与2018年增长了16.2%，达到7991亿元人民币。

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