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中国砸烂西方饭碗！白宫情报失误，欧美大出血

2020-01-01 12:02:24

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芯片技术有多神奇？

今天的芯片技术到底有多神奇？它不断地在微缩，不断地在缩小。缩小到什么程度呢？我们现在已经做到了7纳米，估计明年、后年就到了5纳米。

大家说纳米是什么意思？对纳米没感觉。确实没感觉，举个例子，大家可以想像一下有多小。我们看见过我们自己的红血球吗？肯定没看过，但是大家知道我们的一滴血是红色的，因为红血球是红色，映出来血液是红的。红血球的直径有多大呢？红血球的直径是8微米，就是8000纳米。按照我们今天的技术，比如说14纳米工艺制造的芯片，大概是40个纳米大小，因此我们可以在一个红血球的直径上放200支晶体管。所以大家可以想，这么精密的东西，正是因为它这么小，所以我们能够把大量的东西集成在单个的芯片上去。

大家一定会问一个问题，如果按照我们现在的走法，走到5纳米，再往下走到3纳米，能不能再走下去呢？我们认为可能某一种特定技术走到一定的时候，它就会停下来，但是并不代表着新技术不会出现。前两年德国科学家就发明了一种称其为分子级晶体管的新的器件。未来的发展，可能我们的手机会变得越来越小，小到了我们今天不可想象的地步。当然这个小不是说体积变小，是手机芯片的尺寸变小，功能变得越来越大。

但是任何技术都有它的极限，不可能没有极限，那从芯片角度来说它有哪几个极限呢？一个就是物理的极限，它尺寸太小了，其实还有功耗的极限。举个例子，我们家里都有电熨斗，电熨斗的功率密度每平方厘米5瓦。5瓦很小，但是很烫手，我们绝对不敢拿手去直接碰它。

但是集成电路芯片呢？一般的芯片都在每平方厘米几十瓦，所以我们看到的芯片上往往要背一个散热器，上面还有一个风扇。当我们功率密度达到每平方厘米100瓦以上的时候，风已经不行了，要换成水冷。超级计算机当中要通水，这边凉水进去那边就变成温水出来。这样的一种热的耗电，这种热效应是非常非常厉害的，如果不加控制，到2005年前后，我们芯片的温度已经达到了核反应堆的温度，到2010的时候大概已经可以达到太阳表面的温度了，那么这么热的东西可能用吗？不可能用。

因此人们想了一个办法，我们要想办法把这功耗降下来，把原来的单核变成双核。后来延伸到手机，就出现了一个特别有意思的现象，大家去买手机的时候售货员跟你说，买这个手机吧，这个手机是4核的，4核的功能强大，比那个好。另外一个人跟你说，别买那4核的，我这儿有8核的，8核的比4核好。什么意思呀？实际上他们对这个问题不理解，是因为我们做不成单核，我们把它做成双核，做成4核、8核。从可编程性来说，单核是最好的，但是如果要达到四个核要跑的功率的话，单核的功耗要做得很高，太热了。热了怎么办呢？我只好把它拆开，实际上是以系统的复杂性为代价来解决我们的功耗问题。所以，功耗问题成为制约我们发展的非常重要的一个麻烦。

第二个就是工艺的难度非常非常大。集成电路制造过程当中，它的掩膜的层数实际上在不断地变化，从65纳米的40层，到7纳米的时候，到了85层。这么多层，每层跑一天的话，要80几天才能跑完，对吧？所以我们现在芯片的制造要花费很长很长的时间，都不是短期内能做成的，万一有一个闪失，这个芯片可能就报废掉了，所以它的工艺复杂程度非常得高。