半導(dǎo)體的技術(shù)極限在哪里?當(dāng)看到全球最大的半導(dǎo)體制造商韓國(guó)三星電子10月公布的“科技路線圖”后，我開始重新思考這一問(wèn)題。

三星尋求在2027年實(shí)現(xiàn)1.4納米制程芯片的量產(chǎn)。1.4納米僅相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的六萬(wàn)分之一。這是一項(xiàng)領(lǐng)先于現(xiàn)有水平三代的技術(shù)，如果成功無(wú)疑是全球首創(chuàng)。

這里有兩個(gè)值得關(guān)注的點(diǎn)，一是研發(fā)周期，二是用途。按照與半導(dǎo)體相關(guān)的“摩爾定律”，晶體管元件的數(shù)量每18到24個(gè)月的時(shí)間就會(huì)翻一番。三星在路線圖中明確提出，“從2024年起量產(chǎn)”3納米芯片?？雌饋?lái)不久前就任公司會(huì)長(zhǎng)的李在镕也有這方面的意向，但生產(chǎn)1.4納米芯片來(lái)得及嗎?

如果半導(dǎo)體真能發(fā)展到如此高的水平，那么其用途遲早會(huì)突破人力所能掌控的范疇。

我想以美國(guó)蘋果公司的智能手機(jī)iPhone14為例。目前iPhone14搭載的是4納米制程的芯片，但市場(chǎng)普遍預(yù)測(cè)蘋果會(huì)在2023年到2024年將其替換為3納米，2027年前后更換為2納米。

但是越來(lái)越多的觀點(diǎn)也認(rèn)為，智能手機(jī)并不需要使用最先進(jìn)的芯片。如果依據(jù)“摩爾定律”增加晶體管的數(shù)量，那么“演算處理能力”“節(jié)能效力”“芯片小型化”等所有目的將可以同時(shí)達(dá)成。目前所使用的4納米芯片已經(jīng)能夠激發(fā)出iPhone的所有能力了，而且很少有手機(jī)用戶能夠用到所有功能。

事實(shí)上4納米芯片就是2020年開始使用的5納米的派生產(chǎn)品，也就是說(shuō)同一種技術(shù)蘋果已經(jīng)使用了3年。

3納米、2納米可能讓人更加應(yīng)付不來(lái)。所以即便從2023年開始使用3納米，蘋果也可能會(huì)一直用到2026年前后。如果更換為2納米，使用周期還會(huì)更長(zhǎng)。

即便正在無(wú)限接近物理極限，但“摩爾定律”預(yù)計(jì)到2030年仍將有效。三星的路線圖具有為世界提供高水平技術(shù)解決方案的意義，但以智能手機(jī)引領(lǐng)的芯片小型化趨勢(shì)將在2納米節(jié)點(diǎn)上迎來(lái)終結(jié)。

三星生產(chǎn)的蓋樂(lè)世系列智能手機(jī)可能會(huì)搭載1.4納米芯片。但是只要智能手機(jī)的性能沒(méi)有出現(xiàn)突破性進(jìn)展，1.4納米芯片就會(huì)成為過(guò)高的配置。

那么芯片小型化趨勢(shì)是如何出現(xiàn)的?主要還是幾個(gè)大型經(jīng)濟(jì)體圍繞最前沿的邏輯半導(dǎo)體展開的競(jìng)爭(zhēng)所致。

致力于制造業(yè)回流的美國(guó)政府不斷籌集補(bǔ)貼，爭(zhēng)取讓有能力生產(chǎn)最先進(jìn)半導(dǎo)體的臺(tái)灣企業(yè)赴美建廠。三星也試圖分一杯羹，但最終被美國(guó)選中的是英特爾和臺(tái)積電。

同樣高舉經(jīng)濟(jì)安全大旗、謀求重建半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的日本也在吸引臺(tái)積電赴日建廠，同時(shí)又在被稱為2納米級(jí)的最前沿邏輯芯片的研發(fā)中尋求與IBM等美國(guó)企業(yè)的合作。

三星是存儲(chǔ)器領(lǐng)域的王者，近年來(lái)也開始大力進(jìn)軍邏輯芯片的代工市場(chǎng)，希望借此筑牢半導(dǎo)體行業(yè)全球老大的地位。但最大的晶圓代工企業(yè)臺(tái)積電和致力于進(jìn)軍這一領(lǐng)域的英特爾橫亙?cè)谇埃鼇?lái)組建的日本半導(dǎo)體企業(yè)聯(lián)盟也在美國(guó)的助力下出現(xiàn)進(jìn)軍代工行業(yè)的動(dòng)向。

或許是不希望看到被各國(guó)的項(xiàng)目所孤立、市場(chǎng)份額被搶占，三星試圖以1.4納米芯片的生產(chǎn)計(jì)劃吸引和留住全球的客戶。

那么1.4納米和日本的2納米級(jí)能夠用在什么地方?毫無(wú)疑問(wèn)是數(shù)據(jù)中心、人工智能、量子計(jì)算機(jī)周邊設(shè)備等“性能計(jì)算集群”領(lǐng)域。

數(shù)據(jù)中心可以說(shuō)是全人類共有的巨型計(jì)算機(jī)，從車輛研發(fā)到便利店日常運(yùn)營(yíng)，數(shù)據(jù)中心可以瞬間處理海量數(shù)據(jù)，開發(fā)出新的服務(wù)類型。這種云計(jì)算將在未來(lái)?yè)碛芯薮笫袌?chǎng)需求，高性能的半導(dǎo)體自然也有市場(chǎng)。

航天和防衛(wèi)領(lǐng)域也是如此。半導(dǎo)體技術(shù)的革新終于進(jìn)入“巨大演算機(jī)器”引領(lǐng)的時(shí)代，而不是智能手機(jī)這種個(gè)人裝備。從遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越人類所能熟練使用的能力這層意思出發(fā)，或許這就是人機(jī)逆轉(zhuǎn)的技術(shù)奇點(diǎn)。