芯片江湖的摩爾定律

芯片行業是一個集人類智慧之大成，超級燒腦，揮金如土，永遠追求卓越的行業。也是一個滅門許多前輩行業，信奉成王敗寇，永遠 創新 ，激烈 競爭 ，看似走火入魔的一個科技江湖 。

集成電路（芯片）應用十分廣泛，它對國民經濟各方面的支撐、輻射和帶動能力很強，同時對國防安全、信息安全和經濟安全十分重要。因此，芯片產業具有 經濟性 和 戰略性 雙重屬性。不同于其它行業，芯片行業具有 國際化程度高、智力密集、資金密集、人才密集、升級迭代快、產業集中度高、贏者通吃、強者恒強 的顯著特點。

由于進入門檻很高，芯片產業60多年的發展史中，一再強化著“贏者通吃、強者恒強”的行業特征，促使一代代的芯片人以創新為手段，以競爭為目的，不斷追求最快、最好、最強，演繹著一個技術世代快速更替、有喜有悲、英雄輩出的芯片江湖。人在江湖，身不由己地沿著摩爾定律預示的軌跡，從一次創新走向另一次創新，從一個技術世代走向另一個技術世代，永不停歇。

一、芯片江湖的滅門歷史

跨行滅門，同門競爭；順我者昌，逆我者亡。

芯片技術不斷創新，激烈競爭，使它成為了信息化社會的技術霸主。 芯片于1958年誕生，一路走來，淘汰和取代了不少傳統行業和人們使用已久的產品，其中不少產品陪伴我們度過了記憶深刻的美好時光。這些行業包括： 1.膠片行業 ：照相膠卷、電影膠片及相關設備；2.磁記錄行業 ：磁芯、磁鼓、磁帶（工業磁帶、數據磁帶、影音磁帶）、磁盤（工業磁盤、硬磁盤、軟磁盤）及相關設備； 3.光記錄行業 ：光盤（數據光盤、影音光盤）及相關設備； 4.計時行業 ：計時功能的鐘表、手表； 5.CRT顯示行業 ； 6.銀行業 ：革新了銀行柜臺、淘汰了ATM； 7.小商品零售行業 等。

進入本世紀，芯片技術的創新和競爭加快，智能手機的功能越來越強大，促進了電子產品功能集中、整合和優化。 小小芯片借助智能手機，消滅了不少功能單一的電子產品和數碼產品。這些可以看作是芯片行業的同門競爭和優勝劣汰。被消滅的產品包括：收錄音機、光碟機、音響、計算器、游戲機、傳呼機、MP3、MP4、PDA、學習機、翻譯機、電子書、上網本、汽車導航儀等。

二、芯片江湖的摩爾定律

面積縮小，速度變快；性能提升，不懈追求。

芯片技術的創新和競爭，一直沿著摩爾“魔鬼”定律預示的軌跡前進。 1965年，Intel創始人之一的戈登。摩爾（Gordon Moore）提出了每隔18～24個月，芯片上晶體管的數量將會翻番的論斷。后來的50多年里， 一代代的Intel CPU的發展歷程印證了這個論斷。因此，行內把這個規律稱為摩爾定律，它揭示了芯片技術創新發展的軌跡。

芯片上晶體管數量翻倍帶來的好處是，晶體管更小、性能更好、價格更便宜、同樣大的硅片上實現的芯片功能更加強大。 所以，芯片行業不斷砸錢，不斷創新和競爭，永遠追求著“面積更小、速度更快、性能更好”的目標。這是一條近乎嚴苛的“魔鬼”式的發展道路。大家都欲罷不能，只能隨勢而行。

按照摩爾定律，芯片制造工藝已從早期的微米（μm）級，經歷納米（nm）級，發展到今天的深納米級。圖3顯示，經過14nm后，工藝演進曲線變緩，技術迭代難度加大，研發和設備投入更加燒錢。在后摩爾時代，芯片技術發展道路將面臨更多困難和多種方向的選擇，技術創新將是全方位的，包括3D方向、替代基材方向、顛覆性技術方向等。芯片行業即將迎來多種技術競爭、百花齊放的局面。未來五到十年可能是一個行業變局，群雄爭霸的江湖，危局顯身手，亂世出英豪！中國的芯片人應當自強！

3nm 工藝節點以后，摩爾定律會失效嗎？行業界有不同觀點，但大家都認為是否失效并不重要。 當晶體管面積達到最小極限時，人們可以追求晶體管空間最小化，尋找新型材料和發明新型晶體管結構。 重要的是 芯片行業根深蒂固的發展基因不會變，它在信息社會和國民經濟中的重要作用不會變，它的 創新 和 競爭 的主旋律不會變，大家追求更小、更快、更好，并爭取成為行業龍頭老大的努力永遠不會停止。

三、芯片江湖的叢林法則

遇新兼并，逢強合作；贏者通吃，強者恒強。

通過不斷的技術創新和激烈的市場競爭，芯片行業的集中度越來越高 。圖4中列出了芯片產業鏈中的部分頭部企業，也列出了他們在所屬細分領域中的市占率。雖然芯片行業的競爭是常態，很激烈，但這些公司在細分領域的龍頭地位卻相當穩固。這張表說明了幾個事實， 一是 重視基礎研究、大強度投入和長期技術積累是這些公司永立潮頭的致勝法寶； 二是 如果做不到這三條，后來者要“彎道超車”基本是騙人的謊言； 三是 從公司在產業鏈所處位置看，越偏向產業鏈基礎支撐的領域，越難以進行快速超越。例如材料、設備、EDA等領域，由于準入門檻高，技術積累時間長，龍頭公司的年齡都較長，有些甚至是百年老店。要與他們競爭，超他們的車，幾乎不可能，唯一的途徑是創新。而越靠近后端應用的領域，準入門檻較低、競爭激烈、名次更替加快，龍頭公司的年齡較短。例如芯片封測、芯片設計等領域。所以，強者恒強、強者無敵、嬴者通吃是芯片行業最顯著的特點。

巨額投入，不斷研發；龍頭老大，永遠追求。

芯片行業不斷競爭和創新，技術迭代升級越來越快，龍頭老大的目標就是讓后來者無路可走。芯片行業龍頭企業的競爭法寶是大強度資金投入和前沿技術研發。按照行業人士分析，芯片制造工藝發展到28nm時，芯片性能與成本達到了完美平衡。然而，行業龍頭企業為了追求技術和市場的壟斷地位，一味追求更小的尺寸、更高的性能，把成本放在了次要位置。他們認為只要壟斷了市場，芯片上了巨量，就可以攤薄單個芯片的成本。因此，在最近5年左右時間，芯片制造工藝迭代速度加快，從14nm、10nm、7nm、5nm，到2022年可能實現量產3nm工藝。最后的局面是，代工廠投資大幅增加，先進工藝研發費用大幅度提高，能實現先進工藝的代工廠越來越少。在芯片設計方面，圖5以行業人士對特定芯片研發費用的估算，列出了先進工藝下，研發一款特定芯片所需的費用。雖然各種芯片復雜性和面積不同，芯片研發費用會有變化，但這是量的變化。制造工藝變化將引發芯片研發費用質的大幅躍升。未來一款3nm工藝的芯片的研發費用高達6.5億美元（約合45億元人民幣），這不是一般跟隨性企業能負擔得起的。

這種不斷大強度資金投入，不斷追求技術極致的現象，在芯片行業最為明顯，看似芯片人“走火入魔”，實則反映了芯片行業激烈競爭的狀態。 行業龍頭企業不斷大強度的研發投入顯然會吞噬大部分利潤，但是為了坐穩龍頭老大寶座，這也是人在江湖，身不由己的無奈之舉。但帶來的好處是，讓跟隨者的研發投入沒有回收的機會和時間，讓他們難以形成良性發展，讓他們無路可走！

芯片企業不僅要沿著摩爾定律的軌跡不斷前行，而且要加油快跑，猶如逆水行舟，不進則退。 蘋果計劃在2021年推出自研的基于ARM架構的處理器，用于Mac電腦。從而使iPhone、iPad和Mac的處理器平臺統一到ARM架構之下，為今后處理器升級和用戶生態對接鋪平道路。雖然從營收來看，蘋果丟棄Intel處理器對Intel業績影響僅有5%左右，但這一計劃無疑對Intel公司是一個噩夢，預示著Intel將難以繼續引領CPU技術發展潮流而被遺棄，這是一個不詳征兆。過去十多年里，Arm和Intel的角力一直沒有停止。Intel因在移動處理器方面的失算和落后，終將被移動互聯網的大潮所拋棄。

結語 ： 江湖上風吹云起，不因人的意志為轉移。芯片行業具有不斷創新，求新求變，競爭稱霸的內生動力。如果把芯片行業看作一個江湖的話， 創新 和 競爭 將是永遠的主題。
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