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后摩尔定律时代,芯片公司的机会在哪里?

日期:2019-03-01 作者:润欣科技 返回列表

导语:数十年来,芯片制造商和整个社会都受益于摩尔定律。摩尔定律以一种快速而可预测的速度,提供了更强大、更廉价的计算能力。众所周知,这条规律?#23548;?#19978;是两种趋势——芯片速度变快和芯片尺寸缩小。就像上了发条一样,晶体管密度每两年翻一番,计算能力也相应提高。


然后,技术达到?#24605;?#38480;,经?#27599;?#22987;发挥作用。芯片制造行业在很大程度上是围绕着英特尔(Intel)和三星电子(Samsung Electronics)等少数受益于摩尔定律的巨头聚集到一起的,但它正在朝着一个更加分散的结构发展,不同的芯片做不同的事情——就像早期的大众计算市场那样。可以说,这样的趋势?#28909;?#20309;其他公司都更有可能威胁英特尔在设计和制造领域的主导地位。


技术即将到达极限


大约15年前,芯片速度的增速减慢了,这是因为更快的处理器产生了更集中的热量。2005年,一台高端设备的运行频率高达3.8千兆赫。今天它的替代频率上升到4.4千兆赫。如果制造商保持以前的更新速度,今天的处理器的工作速度将会是现在的10倍多,而?#20063;?#19981;多和太阳一样热。


在芯片上塞入更多晶体管的能力仍然存在,但这一趋势正在放?#28023;?#22312;向市场推出新芯片方面出现意想不到的延误正变得越来越普遍。英特尔最初表示,10纳米芯片将于2015年上市,但此后该公司一直在?#20449;?#24456;快将大规模量产。并且后面问题将变得更糟:如果晶体管进一步收缩,它们将受到电子不可预知的影响。



先进晶圆厂成本在上升


摩尔第二定律是指尖端芯片生产工厂的成本每?#21738;?#32763;一番,这并不为人所知。但不?#19994;?#26159;,它依然是有效的。台积电的数据显示,一座顶级的新工厂目前的成本约为200亿美元。成本不断上升,只有三家公司试图生产尖端芯片,分别是英特尔、台积电和三星电子。去年,这些公司的总收入大?#38469;?#19968;座先进工厂成本的六倍。而在2008年,它们的收入大?#38469;?#19968;座工厂成本的11倍,那时的?#36203;?#23545;手也比现在更多。


目前,在个人电脑通用芯片领域至少是这样,摩尔定律推动了销量、利润率,因此?#32469;?#26159;英特尔在芯片创新和晶圆厂的开发上投入?#21496;?#39069;的资金。但麻省理工学院(MIT)的尼尔?汤普森(Neil Thompson)和斯温贾?斯潘努斯(Svenja Spanuth)认为,技术进步放缓和成本上升可能会导致行业分裂。


对于特定的任务,专用芯片可能更快,但它们需要时间来设计,并进行小规模的试产运行。目前英特尔拥有技术优势是安全的,因为下一代芯片将?#28982;?#20110;上一代芯片的专用芯片强大得多,也便?#35828;?#22810;。但创新放缓和工厂成本上升正在打破这种局面。



创新停止了吗?


不,只是进步更困难,更难预测。提高速度的一种方法是改变程序以利用新型芯片。传统处理器开始时一次只能处理一项任务,速度很快,但程序员越来越依赖于更专业的芯片。例如,英伟达的专长就在于所谓的图形处理单元,它可以同时执行多任务计算。


?#20197;?#30340;是,这对训练人工智能系统也很有用。这就是为什么英伟达的股价一直在上涨,在过去5年里上涨了8倍。但它仍然是一个利基市场,因为许多计算任务需要?#27492;承?#23436;成。


另一个不断增长的细分市场是可编程芯片。Xilinx是最大的?#36203;?#32773;,但英特尔凭借其在2015年以167亿美元?#23637;篈ltera的交易占据了相当大的市场份额。这些芯片不是很容?#36164;?#29992;,但在?#25215;?#24773;况下,它们可以实现更高速度且更低功耗。例如,微软(Microsoft)就利用它们来加速其云计算平台上运行的应用程序。


这种方法的另一个版本是为特定的任务设计专门的芯片。这在智能手机中已经很常见了,?#28909;?#33529;果手机就有?#32422;?#30340;芯片。谷歌也使用专门的芯片在其数据?#34892;?#36816;行已建立的机器学习程序。定制化意味着这些芯片速度快,耗电?#21487;佟?#32570;点是它们不灵活,编码困难,而且成本相?#36234;?#39640;,因为开发成本不会分摊到大型、多用途应用中。



接下来会发生什么?


摩尔定律为所有使用计算机的人带来了好处。英特尔的处理器很容易嵌入到许多应用程序中,它们在速度上的稳定增长为每个使用它们的人带来了更好的性能。


芯片领域下一波的业绩增长可能并不均衡。可以利用图形处理或可编程芯片的领域仍将从改进的芯片中获益。更专业的领域,?#28909;?#22825;气预报,将会发展缓慢——除非用户能够将他们的活动汇总到一个云计算平台上。


与此同时,编写更高效的软件肯定会带来好处,尽管这种好处更难获得。这可能导致拥有不同产品应用领域的芯片制造商出现一种“回到未来”的状态,即需要在某一行业内开发?#32422;?#30340;芯片和软件,以实现最高效率。


40年前,许多顶级芯片制造商都是由IBM、惠普(Hewlett-Packard)和美国电话电报公司(AT&T)等公司垄断经营的。为了提供快速的性能,硬件和软件通常是专有的。通用微处理器的?#32469;?#25913;变了这一点,使得英特尔成为全球最大的芯片设计和制造商。


英特尔的市值约为2,400亿美元,接近历史最高水平。然而,随着苹果和谷歌等公司设计出运行?#32422;?#20195;码的更专业芯片,这家美国巨头的影响力在后摩尔定律时代可能面临挑战。有一个明显的不同——虽然半导体设计可能会分裂,但像台积电和三星这样的一些大公司可能仍将是生产芯片的公司,因为它们拥有建造现代化晶圆厂的领先实力。


尽管通用处理器仍将有一个巨大的市场,但其增长率可能遵循另一条众所周知的规律:增速必然下降。


新闻来源:半导体行业观察

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