張一雪

摩爾定律與人的信心有關(guān)，正是因?yàn)榇嬖诤芏嗬щy，當(dāng)有很多坎兒邁不過(guò)去的時(shí)候，業(yè)界會(huì)迸發(fā)出新的活力來(lái)突破這個(gè)難關(guān)，一旦突破之后，摩爾定律又繼續(xù)前進(jìn)。

芯片構(gòu)成了現(xiàn)代社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心控制單元，沒(méi)有芯片，我們現(xiàn)在所擁有的許多便利都無(wú)從談起。一枚小小的芯片，將幾十年技術(shù)創(chuàng)新歷程濃縮成一面鏡子，反映出全球貿(mào)易市場(chǎng)的風(fēng)云變幻。

如何看待芯片在人工智能熱潮中所扮演的角色？當(dāng)前全球芯片產(chǎn)業(yè)面臨怎樣的發(fā)展趨勢(shì)？美國(guó)制裁下，中國(guó)芯片的機(jī)會(huì)在哪里？近日，《紅周刊》專訪資深芯片研究專家、《芯片簡(jiǎn)史》作者汪波，對(duì)芯片技術(shù)、摩爾定律、龍頭公司等方向進(jìn)行了探討。他認(rèn)為，摩爾定律必然會(huì)失效，但科學(xué)家們的進(jìn)取心，會(huì)讓科學(xué)技術(shù)不斷邁向更高的水平。在他看來(lái)，英偉達(dá)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)億市值很難得，黃仁勛每一次都能踏準(zhǔn)風(fēng)口，這是他的魄力所在。對(duì)于國(guó)內(nèi)的芯片公司而言，目前一定要走過(guò)一段陣痛期，但一旦實(shí)現(xiàn)突破，我們的成本的效率會(huì)更高，會(huì)具備絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

摩爾定律和科學(xué)家的進(jìn)取精神共同推動(dòng)行業(yè)變革

《紅周刊》：今年以來(lái)，ChatGPT引領(lǐng)的人工智能風(fēng)潮席卷全球，大家熱烈討論的核心在于，人工智能可以輔助很多行業(yè)的發(fā)展。您怎么看待這一輪AI崛起的機(jī)會(huì)？

汪波：ChatGPT的出現(xiàn)跟當(dāng)時(shí)iPhone出現(xiàn)的情況有些類似，突然出現(xiàn)在公眾面前，很像當(dāng)初的“iPhone時(shí)刻”，在技術(shù)上有一個(gè)新的突破。

當(dāng)然，這種突破也是需要技術(shù)基礎(chǔ)的，看似是一個(gè)偶然事件，其實(shí)是一種必然。我們知道，人工智能大量應(yīng)用GPU芯片，這種處理器在這幾年剛好達(dá)到或者超過(guò)了一定閾值，硬件條件可以支持大規(guī)模算力。若放在前幾年，這個(gè)變革就不會(huì)發(fā)生。

最近十年，人工智能的算法在不斷進(jìn)化，截至目前，硬件和軟件條件都做好了準(zhǔn)備，才會(huì)出現(xiàn)這樣的技術(shù)突破。未來(lái)，隨著芯片提供更高的算力，人工智能也會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。

《紅周刊》：您在新書《芯片簡(jiǎn)史》中提到，摩爾定律終結(jié)是一件必然的事情，那么摩爾定律失效之后，芯片的發(fā)展將呈現(xiàn)怎樣的趨勢(shì)？

汪波：摩爾定律是指芯片內(nèi)元件數(shù)量不斷翻番的規(guī)律，從現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)上看，摩爾定律翻番的節(jié)奏已經(jīng)在放緩了，但只要元件的數(shù)量在增長(zhǎng)，那么摩爾定律就是有效的。

具體來(lái)說(shuō)，摩爾定律是一個(gè)指數(shù)定律，不可能趨向無(wú)窮大，人們也不可能造出有無(wú)窮多個(gè)晶體管的芯片，所以將來(lái)一定會(huì)達(dá)到極限。但是摩爾定律與人的信心有關(guān)，正是因?yàn)榇嬖诤芏嗬щy，當(dāng)有很多坎兒邁不過(guò)去的時(shí)候，業(yè)界會(huì)迸發(fā)出新的活力來(lái)突破這個(gè)難關(guān)，一旦突破之后，摩爾定律又繼續(xù)前進(jìn)。

具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)前處于3納米的工藝節(jié)點(diǎn)，未來(lái)還會(huì)逼近極限。除了縮小尺寸，人們還會(huì)通過(guò)其他辦法來(lái)增加元件的數(shù)量，比如通過(guò)3D疊加的方式做多層的芯片，就像蓋樓一樣，現(xiàn)在已經(jīng)有100至200層的芯片，未來(lái)可能還會(huì)繼續(xù)增加。

我們總可以通過(guò)其他的方式來(lái)提高計(jì)算的能力，就像一個(gè)孩子成長(zhǎng)到18至20歲，腦中的神經(jīng)元數(shù)量基本上不會(huì)再增加了，但這并不意味著他不能繼續(xù)學(xué)習(xí)。

英偉達(dá)的萬(wàn)億市值很難得臺(tái)積電有時(shí)代背景支撐

《紅周刊》：芯片產(chǎn)業(yè)最近十年的快速發(fā)展，為AI的爆發(fā)奠定了基礎(chǔ)，我們?nèi)绾胃玫乜创叩年P(guān)系？

汪波：芯片是硬件基礎(chǔ)沒(méi)錯(cuò)，它提供了規(guī)模更大的計(jì)算。當(dāng)然，人工智能作為一種應(yīng)用，也在拉動(dòng)芯片的發(fā)展。

早期芯片的發(fā)展是靠物理基礎(chǔ)、技術(shù)更新來(lái)推動(dòng)，但是21世紀(jì)以來(lái)，大部分時(shí)候芯片的發(fā)展是靠新的應(yīng)用在驅(qū)動(dòng)。比如，互聯(lián)網(wǎng)的崛起帶動(dòng)了英特爾CPU的發(fā)展，智能手機(jī)的崛起需要更多低功耗的芯片，因此有了英國(guó)的ARM這樣的公司。正是因?yàn)橛辛巳斯ぶ悄茏罱甑陌l(fā)展，才使得英偉達(dá)這樣的公司實(shí)現(xiàn)了高速增長(zhǎng)。

《紅周刊》：英偉達(dá)的GPU是它的優(yōu)勢(shì)。

汪波：是的。英偉達(dá)目前市值已經(jīng)超過(guò)了英特爾，接近一萬(wàn)億美元。

對(duì)于一家做硬件的公司來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)一萬(wàn)億美元市值是非常難得的。

不過(guò)，GPU的缺陷是功耗過(guò)大，用電量較高，但是由于它的功能太強(qiáng)大，人們暫時(shí)還不太在意它的功耗。

如果未來(lái)隨著算力的增加，電力的成本變得越來(lái)越難以忍受的時(shí)候，新的低功耗芯片可能就成為未來(lái)發(fā)展的方向。

《紅周刊》：市場(chǎng)認(rèn)為黃仁勛是偉大的企業(yè)家，您對(duì)他怎么看？

汪波：黃仁勛是一個(gè)很有個(gè)性的人，在成立英偉達(dá)之前，他曾打電話問(wèn)咨詢公司能不能進(jìn)入顯卡行業(yè)？當(dāng)時(shí)咨詢公司回復(fù)他，這個(gè)行業(yè)已經(jīng)有30多家公司，市場(chǎng)混亂、競(jìng)爭(zhēng)激烈，并勸他不要進(jìn)來(lái)。

但是黃仁勛還是進(jìn)場(chǎng)了，而且他很有想法，選擇跟當(dāng)時(shí)日本的世嘉游戲公司合作研發(fā)更適合游戲的顯卡，這就避開了和英特爾、AMD這種大公司直接競(jìng)爭(zhēng)。后來(lái)英偉達(dá)抓住了游戲機(jī)3D顯卡的趨勢(shì)，跟微軟的Xbox合作，一年可能有幾百萬(wàn)臺(tái)甚至上千萬(wàn)臺(tái)的銷量，一下子把英偉達(dá)產(chǎn)品的銷量帶了起來(lái)。

再后來(lái)黃仁勛帶領(lǐng)公司跟谷歌的人工智能業(yè)務(wù)合作，抓住了人工智能的發(fā)展機(jī)會(huì)。我們可以看到英偉達(dá)非常擅于抓住技術(shù)浪潮帶來(lái)的新機(jī)會(huì)，在30年前，很難想象一家做游戲顯卡的公司會(huì)與人工智能有緊密的聯(lián)系，但英偉達(dá)做到了。

同時(shí)，英偉達(dá)采用Fabless無(wú)廠模式，只做芯片的設(shè)計(jì)，不做芯片的制造，把芯片的制造和生產(chǎn)都交給臺(tái)積電，它專注于研發(fā)，降低了公司的成本，它和臺(tái)積電之間也是互惠互利、共同成長(zhǎng)的合作伙伴關(guān)系。

《紅周刊》：您如何看待臺(tái)積電這家公司呢？

汪波：芯片領(lǐng)域有一個(gè)洛克定律，即芯片制造廠商的成本每4年會(huì)增加一倍，這意味著越晚進(jìn)入芯片制造領(lǐng)域，越難自己開辦一個(gè)晶圓加工廠。英特爾在1968年成立時(shí)只需要250萬(wàn)美元，所以英特爾可以自己設(shè)計(jì)、自己制造，但是到了上世紀(jì)90年代，開一家芯片制造廠的成本就已經(jīng)很高了，所以像英偉達(dá)、高通等公司只能找別人代工。

成立于1987年的臺(tái)積電就是靠著這種模式異軍突起的，它的出現(xiàn)迎合了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當(dāng)時(shí)涌現(xiàn)了很多芯片設(shè)計(jì)公司，但他們沒(méi)有足夠的資金開辦自己的加工廠，臺(tái)積電的代工模式正好與之匹配，而且避開了與英特爾的競(jìng)爭(zhēng)。

臺(tái)積電的優(yōu)勢(shì)是不存在旺季和淡季，比如英偉達(dá)剛成立時(shí)是和歐洲一家芯片制造商意法半導(dǎo)體合作，但是這家公司有自己的設(shè)計(jì)和制造，只有淡季才能為英偉達(dá)做代工。

而臺(tái)積電面向全球市場(chǎng)，它只做代工，與客戶不存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，臺(tái)積電的發(fā)展會(huì)帶動(dòng)芯片公司共同成長(zhǎng)，如阿斯麥、高通、英偉達(dá)等，這些設(shè)計(jì)公司反過(guò)來(lái)也會(huì)把更多訂單交給臺(tái)積電。所以臺(tái)積電了解全世界芯片發(fā)展的趨勢(shì)，他們會(huì)提前做好技術(shù)上的準(zhǔn)備。

《紅周刊》：我們發(fā)現(xiàn)在芯片領(lǐng)域，很多優(yōu)秀的科學(xué)家、企業(yè)家乃至企業(yè)都來(lái)自中國(guó)臺(tái)灣，背后的原因是什么？

汪波：一方面是政策上的支持，上世紀(jì)70年代中國(guó)臺(tái)灣開始把半導(dǎo)體當(dāng)作支柱性產(chǎn)業(yè)來(lái)發(fā)展。

另一方面，他們對(duì)人才的培養(yǎng)一直沒(méi)有中斷，在80年代發(fā)展半導(dǎo)體時(shí)，人才就可以直接填充進(jìn)去。當(dāng)時(shí)很多中國(guó)臺(tái)灣的青年，例如胡正明，在美國(guó)讀研究生后把最新的技術(shù)和風(fēng)潮帶回來(lái)，回來(lái)的人再培養(yǎng)本地的學(xué)生，他們不斷跟世界進(jìn)行開放式交流，從世界吸收新的東西、新的技術(shù)，所以后來(lái)趕超了當(dāng)時(shí)的先進(jìn)技術(shù)。

車用芯片是中國(guó)企業(yè)彎道超車的機(jī)會(huì)

《紅周刊》：中國(guó)國(guó)產(chǎn)替代的芯片廠商，目前的供需結(jié)構(gòu)怎么樣？

汪波：此前芯片短缺的時(shí)候，芯片價(jià)格飆升了幾十倍都有可能拿不到貨，2020年很多公司的晶圓加工訂單要排到幾年后，到了2021年就緩解了一點(diǎn)，到了2022年、2023年就不用排隊(duì)了。

當(dāng)前較為明顯的趨勢(shì)是，全球消費(fèi)電子表現(xiàn)疲軟導(dǎo)致對(duì)芯片的需求減少。前段時(shí)間OPPO解散哲庫(kù)，終止芯片自研也跟這個(gè)有關(guān)，因?yàn)樗床坏饺蛳M(fèi)電子市場(chǎng)的重新振興，如果還有一點(diǎn)點(diǎn)希望，我想哲庫(kù)都不會(huì)輕易關(guān)掉他們的手機(jī)芯片研發(fā)部門。

實(shí)際上，上層應(yīng)用對(duì)芯片有很大影響。比如，在2000年前后，互聯(lián)網(wǎng)泡沫帶動(dòng)了電腦的發(fā)展，從而帶動(dòng)了CPU的需求量，后來(lái)互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂，那幾年也有很多芯片公司破產(chǎn)。

到了2007年，蘋果發(fā)布iPhone后，帶動(dòng)了手機(jī)的崛起，對(duì)芯片的需求再次提升，所以每隔幾年就會(huì)有一個(gè)變化，這個(gè)行業(yè)的發(fā)展還是需要一些新的需求引領(lǐng)?，F(xiàn)在人工智能可能是一個(gè)新的需求，但這個(gè)需求主要集中在大公司，像中國(guó)的百度、騰訊、華為等公司，國(guó)外就是微軟、谷歌、蘋果等公司，他們會(huì)大量采購(gòu)人工智能芯片。

有另外一方面值得關(guān)注，新能源汽車這幾年發(fā)展得比較迅猛，一臺(tái)車?yán)锩婵赡苡?000多顆芯片，新能源汽車的發(fā)展，也會(huì)拉動(dòng)車用芯片的需求。而且車用芯片的要求是耐高溫、耐壓，能在惡劣環(huán)境下正常工作。它不要求最先進(jìn)的工藝，但要求穩(wěn)定可靠，所以28納米或45納米就已足夠。這對(duì)中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，未來(lái)隨著比亞迪等中國(guó)新能源汽車廠商的崛起，對(duì)這種成熟、安全芯片的需求會(huì)越來(lái)越多。

中芯國(guó)際處于困難時(shí)期國(guó)產(chǎn)芯片企業(yè)需要忍受陣痛

《紅周刊》：以中芯國(guó)際為例，由于美國(guó)的制裁，中國(guó)芯片企業(yè)的發(fā)展困難重重。

汪波：中芯國(guó)際也是以晶圓片代工為主，在過(guò)去十幾年的發(fā)展中基本上比全球先進(jìn)技術(shù)落后兩代左右，但最近幾年由于美國(guó)的制裁，中芯國(guó)際沒(méi)辦法引進(jìn)最先進(jìn)的光刻機(jī)，這一點(diǎn)對(duì)它的影響比較大，所以它現(xiàn)在只能生產(chǎn)成熟工藝的芯片。

中芯國(guó)際的光刻機(jī)是從荷蘭的阿斯麥進(jìn)口，但是美國(guó)實(shí)施長(zhǎng)臂管轄政策限制荷蘭向中國(guó)出口最先進(jìn)的光刻機(jī)，如今還把這個(gè)螺絲越擰越緊，一開始不允許出口最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)，這樣5納米及以下尺寸工藝的芯片就無(wú)法生產(chǎn)；去年開始，又限制出口可以生產(chǎn)14納米成熟工藝的光刻機(jī)，因?yàn)槊绹?guó)現(xiàn)在想把中國(guó)芯片的工藝節(jié)點(diǎn)卡在14納米，所以中芯國(guó)際現(xiàn)在處于一個(gè)比較困難的時(shí)期。

《紅周刊》：我們需要正視這些技術(shù)難題，同時(shí)加大技術(shù)研發(fā)力度。

汪波：是的。以EUV光刻機(jī)為例，荷蘭的阿斯麥也花了二十多年的時(shí)間才取得研發(fā)上的突破，他們也在一些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)卡住了很久。我們現(xiàn)在沒(méi)有辦法去獲取最先進(jìn)的技術(shù)，就要靠自己去研發(fā)，就算我們更聰明、更努力一點(diǎn)，也得花相當(dāng)多的時(shí)間，不是三五年就能度過(guò)的。

以前我們靠進(jìn)口，把最先進(jìn)的芯片買過(guò)來(lái)就行，現(xiàn)在我們沒(méi)有退路了，從任何一個(gè)渠道都買不到最先進(jìn)的設(shè)備和材料，就只能是靠自己研發(fā)。

但是，一旦將來(lái)我們?nèi)〉眉夹g(shù)上的突破，中國(guó)芯片的生產(chǎn)成本會(huì)更低，比如制造一臺(tái)EUV光刻機(jī)可能會(huì)低于2億美元，而且制造速度也會(huì)更快，但前提是我們需要忍受一段時(shí)間的陣痛，在這些“卡脖子”技術(shù)上只能背水一戰(zhàn)。