不久前，AMD在北京發(fā)布了全球第一款7納米制程的CPU和GPU，引得廣泛關(guān)注。7nm被譽(yù)為半導(dǎo)體工藝的一個(gè)里程碑節(jié)點(diǎn)，隨著摩爾定律走向物理極限，這個(gè)節(jié)點(diǎn)既暗藏著巨大的商機(jī)，同時(shí)也將給半導(dǎo)體廠商帶來(lái)前所未有的層層挑戰(zhàn)。

研發(fā)困難重重，7nm產(chǎn)品終亮相

摩爾定律可以說(shuō)是整個(gè)電子信息行業(yè)最重要的定律之一，它其實(shí)是對(duì)集成電路工藝發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18至24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。每?jī)赡曜笥?a target="_blank">微處理器的晶體管數(shù)量加倍，意味著芯片的處理能力也加倍。這種指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)，促使上世紀(jì)70年代的大型家庭計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)化成80年代、90年代更先進(jìn)的機(jī)器，然后又孕育出了高速度的互聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)、現(xiàn)在的車聯(lián)網(wǎng)、智能家電等產(chǎn)品。

這個(gè)看起來(lái)“自然而然”的過(guò)程，實(shí)際很大程度上，也是人類有意控制的結(jié)果。芯片制造商有意按照摩爾定律預(yù)測(cè)的軌跡發(fā)展，軟件開(kāi)發(fā)商新的軟件產(chǎn)品日益挑戰(zhàn)現(xiàn)有設(shè)備的芯片處理能力，消費(fèi)者需要更換配置更高的設(shè)備，設(shè)備制造商匆忙生產(chǎn)可以滿足處理要求的下一代芯片。

本月，在AMD舉行的“千人用戶大會(huì)”大中華區(qū)合作伙伴峰會(huì)上，AMD正式發(fā)布了全球首款7nm制程的CPU和GPU，7nm產(chǎn)品終于“如7而至”。

目前這款處理器已經(jīng)向客戶提供了樣片，很快就會(huì)量產(chǎn)出貨，因此AMD EPYC（霄龍）將成為世界上首個(gè)上市的7nm X86架構(gòu)處理器。

而全球首款7nm制程的GPU則是來(lái)自AMD Radeon Instinct家族，首推了MI60和MI50兩款加速器產(chǎn)品。

大會(huì)上，AMD展示了一個(gè)基于這款芯片開(kāi)發(fā)的自動(dòng)駕駛樣例，根據(jù)以往學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，自動(dòng)駕駛汽車可以迅速地識(shí)別出哪些是車輛、哪些是行人、路況如何，并根據(jù)這些信息發(fā)出相應(yīng)的指令給汽車。

未來(lái)，汽車、手機(jī)等高端電子產(chǎn)品，將會(huì)是7nm產(chǎn)品主要的市場(chǎng)應(yīng)用方向。

馬太效應(yīng)加劇，強(qiáng)者恒強(qiáng)

馬太效應(yīng)，指強(qiáng)者愈強(qiáng)、弱者愈弱的現(xiàn)象，反映了兩極分化的社會(huì)現(xiàn)象?！榜R太效應(yīng)”同樣適用于7nm的芯片行業(yè)，在這個(gè)贏者通吃的行業(yè)中，類似于臺(tái)積電的大廠們，憑借著率先實(shí)現(xiàn)的7nm工藝獲得了大量的訂單。目前，AMD已經(jīng)宣布未來(lái)的Zen 2和Navi顯卡將會(huì)讓臺(tái)積電進(jìn)行代工，海量的訂單滿足了臺(tái)積電7nm的市場(chǎng)需求，分?jǐn)偭司揞~研發(fā)費(fèi)用，同時(shí)還能賺取大量的利潤(rùn)，以便進(jìn)行下一步的制程工藝，這種良性循環(huán)讓臺(tái)積電的財(cái)報(bào)節(jié)節(jié)攀升。

而其他的芯片代工企業(yè)恐怕就過(guò)得不那么舒服了。沒(méi)有率先占據(jù)7nm的高點(diǎn)，隨后失去客戶的訂單，同時(shí)也沒(méi)有足夠的預(yù)算進(jìn)行研發(fā)投入，這樣周而復(fù)始，自然也就產(chǎn)生退出芯片行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)圈的潛在危險(xiǎn)。而整個(gè)芯片行業(yè)也伴隨著門檻的提升處于寡頭化的情形，除非有黑科技大幅降低先進(jìn)制程的制造成本，但是，在未來(lái)的芯片代工領(lǐng)域，具備充足市場(chǎng)資源的最終還是那幾個(gè)科技巨頭。

除了AMD和臺(tái)積電之外，不得不提的是三星。在圣何塞（San Jose，CA）舉辦的“三星2018科技日”上，三星也帶來(lái)了新產(chǎn)品、新技術(shù)。三星發(fā)布7nm EUV工藝SmartSSD QLC SSD，其代工廠的7nm的EUV進(jìn)程節(jié)點(diǎn)在功耗、性能和尺寸方面都有顯著改進(jìn)。

另?yè)?jù)韓國(guó)媒體ETnews報(bào)導(dǎo)，三星下一代Exynos旗艦處理器將采用7納米FinFET制程技術(shù)，加入人工智能運(yùn)算的雙核NPU單元，大大增強(qiáng)人工智能運(yùn)算的負(fù)載能力和處理速度，也是第二代整合NPU的三星處理器。2018年初，三星推出Exynos 7系列Exynos 9610處理器就已經(jīng)整合了三星自行研發(fā)的第一代NPU。

下一站，5nm

從眼下7nm制程的種種困難可以看出，在5nm及以后的節(jié)點(diǎn)上，晶體管的結(jié)構(gòu)很有可能仍然需要進(jìn)行改進(jìn)，目前比較受關(guān)注的是一種類似羅漢塔式的Nanosheet晶體管。

但是正如7nm一樣，5nm制程要解決的也不只有晶體管架構(gòu)，還有全新布線層材料等難點(diǎn)的存在。根據(jù)幾家半導(dǎo)體廠商發(fā)布的路線圖，5nm制程被暫定在2020年開(kāi)始研制，至少Nanosheet是以此為目標(biāo)的。

如同過(guò)去一樣，摩爾定律的命運(yùn)不僅取決于芯片工藝的尺寸，也取決于物理學(xué)家和工程師。這些將決定生產(chǎn)出的晶體管和電路可以改善到何種程度。三星、臺(tái)積電和GF的技術(shù)進(jìn)步，讓我們看到了7nm制程時(shí)代的發(fā)展方向。即便需要克服大量物理與工程難題，集成電路產(chǎn)業(yè)也在一步一步向前走。

不過(guò)當(dāng)未來(lái)半導(dǎo)體工藝進(jìn)一步發(fā)展到5nm甚至3nm后，電路中較窄之處甚至只有十幾個(gè)原子的厚度，那時(shí)硅半導(dǎo)體工藝可能真的要面臨極限，現(xiàn)如今各方競(jìng)相角逐7nm制程的情景也許是硅半導(dǎo)體的最后一站，新型半導(dǎo)體材料將呼之欲出，產(chǎn)業(yè)拭目以待。

在這樣的情況下，期望能夠看到半導(dǎo)體企業(yè)攜手奮進(jìn)，在未來(lái)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路上持續(xù)發(fā)力，繼續(xù)遵循著摩爾定律的腳步，將人類的計(jì)算能力和制造能力推向新的高峰。