鉴於每隔几天都有人问电子业的未来 我分享自己一年前写的文章 包括自己的归纳和对未来的预测 希望对心中有疑问的人有帮助 --------------------------------- 後摩尔定律时代　半导体的未来? 已经好久没有写blog了 在我停笔的这四五年中 网路界也诞生了不少新东西 像是Facebook, Twitter 这些新兴的社群网路 彷佛是继2001年的网路泡沫後另一次的造山运动 汇集大量的投资基金 今天我想 如果我不再重新开始写blog 第一我会担心自己提早变成不追赶流行的老人(虽然我还是有在玩facebook啦) 第二我会担心自己的国语写作或表达能力退化 这四五年我的生活是在加州矽谷度过的 一开始的求学和後来的工作都在相同的地方 我还记得第一天从旧金山机场一路走101往南 到了圣荷西时 开车接机的叔叔跟我说 矽谷到了 我那时还小小的失落了一下 我以为矽谷应该是像竹科一样高楼密集林立的 但眼前的矽谷却是寥寥几栋高楼和无数间"平房"散落在广大的区域中 如果不是有一栋建筑物上有Yahoo的标志 我真不知道我来到了矽谷 放眼望去 视野是多麽辽阔 天空是多麽湛蓝清澈 容不下一片云朵 现在已经毕业并工作几年了 在矽谷时时会提醒自己是活在一个充满"silicon"的地方 即使实质制造silicon的工厂多已移往外州或亚洲 但矽的精神和灵魂还在这个谷中不停回荡着 穿梭在已被房屋住家取代的橘子园中 今年是电晶体发明以来的第50周年 这几十年来 半导体的急速进步与成长造就了许多千万富翁 也让许多亚洲国家共襄盛举的赚了不少钱 谁能想像到 在人类几千年的文明史中 头一遭我们能人手一台手机或电脑 让所有资讯影像转换成以一位元一位元的数位讯号轻飘飘地在空气,电缆,或光纤中传输 让世界各角落的人能以虚拟六度空间的方式联系起来 虽然没有小叮当的任意门 只要一台网路摄影机 还是可瞬间看到地球对岸亲朋好友的一举一动 科技对人类的生活影响层面实在太深太广了 而堆砌起资讯时代的积体电路 也不过才发展了几十年 短过一代人的平均寿命 然而就像人的一生一样 掌握半导体产业50年的摩尔定律 预计在2020年左右会走到终点 即使乐观的相信技术上可以继续缩小电晶体的线宽到10nm甚至之下 考虑成本和收益 经济模型下的甜蜜点似乎早就停在90nm或65nm左右(?) 如果看ITRS road map CMOS电晶体的线宽最小会缩到22nm 预计在三年後达成 再接下来就要使用架构不同的奈米元件了 预计极限是11nm　约在2022年左右达到 直到现在 究竟用哪种奈米元件取代CMOS电晶体还没有共识 而如何大量且快速的生产高良率的奈米电路也还不清楚 比方说 光罩解析度马上就要达到极限了 有人发展一种技术 就像用喷墨印表机一样 一点一滴的画出几千万电晶体的IC 速度奇慢可想而知 如果半导体业成功的照着ITRS road map走 摩尔定律的确会在2020年代失效 如果因为技术无法突破或是公司无法在更昂贵的新制程中获利而无法照着road map走 摩尔定律也许会提早失效 而电子业过往"利用摩尔定律的创新模式"也不复在 也就是说　从很大很慢的电脑到很小很快的电脑的"创新"模式将不复在 手机再也不会从砖块大小的"大哥大"变成迷你可爱的手机 一条128GB的随身碟也再也不会轻意降价了 所有电子产品的规格(spec)停留在这个点上　成为电子业最後的注记... 在这个走向摩尔定律终点的变迁过程中 有些公司或工程师种类会变的不重要　或不需要这麽多人 对消费者而言 过去的趋势是　每过一年消费者就可以用"越少"的钱买到"越快越好越小"的电子产品 这迫使(或刺激)消费者购买新的产品取代"还活的好好的"旧产品 然而摩尔定律失效後　消费者花一样的钱只买的到一样功能的产品(粗略来讲) 如果你要功能或容量两倍的产品　请你负担两倍的"晶片成本" 电脑或手机为何现在能渗透到较贫穷的新兴国家　 就是因为摩尔定律（和亚洲高素质低成本人力）的威力让电子产品不停降价 只要一个产品做到百元美元以下　就会多出成千上万的人口进入这个市场 这些成千上万的人口形成更大的网路　 也间接推动了现在赤手可热的社群网路(social network) 反之　在後摩尔时代　只有金字塔上端的有钱人可以负担新的高阶电子产品 高阶产品的市场随之缩小 愿意研发高阶产品的公司也会减少 做晶圆代工的公司　由於没新制程可推　也不用辟出新的生产线　就专心做旧制程的生意 由於不用盖新的厂房和买天价般的新设备 不变成本(fixed cost)慢慢被时间冲淡　开一颗光罩的成本就会渐渐下降 对IC设计公司是好事　但晶圆公司的毛利率也会越来越少　 公司不成长　股价不成长　裁员整并 由於半导体业最多的就业人口集中在厂房　迫使大部分的半导体从业人员失业 半导体设备商也不用再发展新的技术 只要留几个有经验的工程师维护客户端的设备　 以IC设计公司而言　当制程不再改变後 过一段时间　基本的电路功能其设计会趋於稳定 不管是ASIC的乘法器或加法器　 或是类比电路的PLL或ADC(由於制程固定　spec也会越来越固定) 都会慢慢的建在library中　渐渐的每次制程都要重来的characterization也不必了 由於不需要设计新的电路挑战更难的spec 电路设计工程师的数量也不需要那麽多 大部分电路方块(block)被当成library中的基本元素 当系统需要甚麽功能 就把需要的元素甚至类比电路拿来当成积木般拼拼凑凑(如同写程式般) 再用一些系统层次的CAD tool检查一下timing,功率,面积或signal integrity就好了 简单的说　IC设计公司的工作性质慢慢改变了 IC设计公司的存在价值　在以往是不断追赶着新的规格或制程 即使两代产品功能一样　只要下一代比较快　就勇敢的进入下个制程 在後摩尔时代　如同软体公司　IC设计公司的价值是在开拓更多的应用领域 (反正速度也不会更快 面积也不会更小　卖给系统商的晶片成本也不会降低了） 在走向"应用"这个层次时　IC设计公司也许会与作系统的公司整合在一起 比方说　苹果的iPod或iPhone　或是多功能型的掌上型机器都是"应用"的例子 值得一提的昰　这些例子中　品牌和外型是很重要的　 除了开发直接走向使用者端产品　 IC设计公司的另一个方向可以是发展"与摩尔定律无关"的元件 摩尔定律主要是针对数位电路的　让处理数位资讯的能力更快更强 对类比电路而言　其甜蜜点绝不是甚麽22nm或奈米级电晶体 今天类比工程师被迫要把电路放在先进制程上　 是为了跟数位电路一齐搭在同一艘SOC船上 对纯类比晶片而言　停留在便宜的旧制程就可以了　 Wii的3D感应器就是一种很好的例子 以後的半导体业会与现今大不同 为减少上下游各环节平分掉的利益　 为面对高阶产品无法降低成本的问题　及其衍伸出的市场规模变小 为负担先进制程的昂贵光罩或其他种制造方式 也许更多的公司整合或倒闭会发生 过去冒出的无晶圆IC设计公司和晶圆代工这种产业分工的模式 可能会走回垂直整合的旧模式　让资金集中火力　并让毛利率提升 当晶圆代工厂建立了一套数位和类比电路的library後　他也可以自己发展IC 不然就是系统公司自己做IC设计　就像苹果电脑买下一家微处理器的公司要自己开发晶片 再夸张一点 在制程固定一段时间後　也许下晶片可以降到够便宜的价格 并且CAD工具也越来越成熟　 足以精确model不仅元件本身　也包含系统层次的交互作用　以将下test chip的次数减少 此时也许可以再带起一波无晶圆IC设计的热潮 只是此次我们不再需要顾虑制程的改变　只要专心在实现创意上 如同软体公司的操作方式　只是这次我们的函式库里是满满的电路档案 无论如何 在後摩尔时代　"硬体"不再进步时　 唯一能进步的就是"系统架构"和"应用创意"了　还有少许特殊功能的"纯类比"电路设计 新注: 在今年的一个研讨会上Intel的讲者说:"摩尔定律是半导体产业的必要驱动力",言下之意, 所有的替代方案(新应用或新架构)都无法产生如同摩尔定律般的的爆炸性驱动力 (exponential!),只要摩尔定律失效的那天,不管是电子业或是资讯业都将会跟其他产业没 甚麽两样.软体的继续最佳化与平行处理可以拖延这个结局的时间点,但是不论如何,"资讯 "或"处理资讯"的单位成本都不会exponentially下降了.冰箱过了20年还是冰箱... -- --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ◆ From: 24.130.57.157 ※ 编辑: lipapa 来自: 24.130.57.157 (04/04 16:23)