芯片江湖的摩尔定律

芯片行业是一个集人类智慧之大成，超级烧脑，挥金如土，永远追求卓越的行业。也是一个灭门许多前辈行业，信奉成王败寇，永远 创新 ，激烈 竞争 ，看似走火入魔的一个科技江湖 。

集成电路（芯片）应用十分广泛，它对国民经济各方面的支撑、辐射和带动能力很强，同时对国防安全、信息安全和经济安全十分重要。因此，芯片产业具有 经济性 和 战略性 双重属性。不同于其它行业，芯片行业具有 国际化程度高、智力密集、资金密集、人才密集、升级迭代快、产业集中度高、赢者通吃、强者恒强 的显著特点。

由于进入门槛很高，芯片产业60多年的发展史中，一再强化着“赢者通吃、强者恒强”的行业特征，促使一代代的芯片人以创新为手段，以竞争为目的，不断追求最快、最好、最强，演绎着一个技术世代快速更替、有喜有悲、英雄辈出的芯片江湖。人在江湖，身不由己地沿着摩尔定律预示的轨迹，从一次创新走向另一次创新，从一个技术世代走向另一个技术世代，永不停歇。

一、芯片江湖的灭门历史

跨行灭门，同门竞争；顺我者昌，逆我者亡。

芯片技术不断创新，激烈竞争，使它成为了信息化社会的技术霸主。 芯片于1958年诞生，一路走来，淘汰和取代了不少传统行业和人们使用已久的产品，其中不少产品陪伴我们度过了记忆深刻的美好时光。这些行业包括： 1.胶片行业 ：照相胶卷、电影胶片及相关设备；2.磁记录行业 ：磁芯、磁鼓、磁带（工业磁带、数据磁带、影音磁带）、磁盘（工业磁盘、硬磁盘、软磁盘）及相关设备； 3.光记录行业 ：光盘（数据光盘、影音光盘）及相关设备； 4.计时行业 ：计时功能的钟表、手表； 5.CRT显示行业 ； 6.银行业 ：革新了银行柜台、淘汰了ATM； 7.小商品零售行业 等。

进入本世纪，芯片技术的创新和竞争加快，智能手机的功能越来越强大，促进了电子产品功能集中、整合和优化。 小小芯片借助智能手机，消灭了不少功能单一的电子产品和数码产品。这些可以看作是芯片行业的同门竞争和优胜劣汰。被消灭的产品包括：收录音机、光碟机、音响、计算器、游戏机、传呼机、MP3、MP4、PDA、学习机、翻译机、电子书、上网本、汽车导航仪等。

二、芯片江湖的摩尔定律

面积缩小，速度变快；性能提升，不懈追求。

芯片技术的创新和竞争，一直沿着摩尔“魔鬼”定律预示的轨迹前进。 1965年，Intel创始人之一的戈登。摩尔（Gordon Moore）提出了每隔18～24个月，芯片上晶体管的数量将会翻番的论断。后来的50多年里， 一代代的Intel CPU的发展历程印证了这个论断。因此，行内把这个规律称为摩尔定律，它揭示了芯片技术创新发展的轨迹。

芯片上晶体管数量翻倍带来的好处是，晶体管更小、性能更好、价格更便宜、同样大的硅片上实现的芯片功能更加强大。 所以，芯片行业不断砸钱，不断创新和竞争，永远追求着“面积更小、速度更快、性能更好”的目标。这是一条近乎严苛的“魔鬼”式的发展道路。大家都欲罢不能，只能随势而行。

按照摩尔定律，芯片制造工艺已从早期的微米（μm）级，经历纳米（nm）级，发展到今天的深纳米级。图3显示，经过14nm后，工艺演进曲线变缓，技术迭代难度加大，研发和设备投入更加烧钱。在后摩尔时代，芯片技术发展道路将面临更多困难和多种方向的选择，技术创新将是全方位的，包括3D方向、替代基材方向、颠覆性技术方向等。芯片行业即将迎来多种技术竞争、百花齐放的局面。未来五到十年可能是一个行业变局，群雄争霸的江湖，危局显身手，乱世出英豪！中国的芯片人应当自强！

3nm 工艺节点以后，摩尔定律会失效吗？行业界有不同观点，但大家都认为是否失效并不重要。 当晶体管面积达到最小极限时，人们可以追求晶体管空间最小化，寻找新型材料和发明新型晶体管结构。 重要的是 芯片行业根深蒂固的发展基因不会变，它在信息社会和国民经济中的重要作用不会变，它的 创新 和 竞争 的主旋律不会变，大家追求更小、更快、更好，并争取成为行业龙头老大的努力永远不会停止。

三、芯片江湖的丛林法则

遇新兼并，逢强合作；赢者通吃，强者恒强。

通过不断的技术创新和激烈的市场竞争，芯片行业的集中度越来越高 。图4中列出了芯片产业链中的部分头部企业，也列出了他们在所属细分领域中的市占率。虽然芯片行业的竞争是常态，很激烈，但这些公司在细分领域的龙头地位却相当稳固。这张表说明了几个事实， 一是 重视基础研究、大强度投入和长期技术积累是这些公司永立潮头的致胜法宝； 二是 如果做不到这三条，后来者要“弯道超车”基本是骗人的谎言； 三是 从公司在产业链所处位置看，越偏向产业链基础支撑的领域，越难以进行快速超越。例如材料、设备、EDA等领域，由于准入门槛高，技术积累时间长，龙头公司的年龄都较长，有些甚至是百年老店。要与他们竞争，超他们的车，几乎不可能，唯一的途径是创新。而越靠近后端应用的领域，准入门槛较低、竞争激烈、名次更替加快，龙头公司的年龄较短。例如芯片封测、芯片设计等领域。所以，强者恒强、强者无敌、嬴者通吃是芯片行业最显著的特点。

巨额投入，不断研发；龙头老大，永远追求。

芯片行业不断竞争和创新，技术迭代升级越来越快，龙头老大的目标就是让后来者无路可走。芯片行业龙头企业的竞争法宝是大强度资金投入和前沿技术研发。按照行业人士分析，芯片制造工艺发展到28nm时，芯片性能与成本达到了完美平衡。然而，行业龙头企业为了追求技术和市场的垄断地位，一味追求更小的尺寸、更高的性能，把成本放在了次要位置。他们认为只要垄断了市场，芯片上了巨量，就可以摊薄单个芯片的成本。因此，在最近5年左右时间，芯片制造工艺迭代速度加快，从14nm、10nm、7nm、5nm，到2022年可能实现量产3nm工艺。最后的局面是，代工厂投资大幅增加，先进工艺研发费用大幅度提高，能实现先进工艺的代工厂越来越少。在芯片设计方面，图5以行业人士对特定芯片研发费用的估算，列出了先进工艺下，研发一款特定芯片所需的费用。虽然各种芯片复杂性和面积不同，芯片研发费用会有变化，但这是量的变化。制造工艺变化将引发芯片研发费用质的大幅跃升。未来一款3nm工艺的芯片的研发费用高达6.5亿美元（约合45亿元人民币），这不是一般跟随性企业能负担得起的。

这种不断大强度资金投入，不断追求技术极致的现象，在芯片行业最为明显，看似芯片人“走火入魔”，实则反映了芯片行业激烈竞争的状态。 行业龙头企业不断大强度的研发投入显然会吞噬大部分利润，但是为了坐稳龙头老大宝座，这也是人在江湖，身不由己的无奈之举。但带来的好处是，让跟随者的研发投入没有回收的机会和时间，让他们难以形成良性发展，让他们无路可走！

芯片企业不仅要沿着摩尔定律的轨迹不断前行，而且要加油快跑，犹如逆水行舟，不进则退。 苹果计划在2021年推出自研的基于ARM架构的处理器，用于Mac电脑。从而使iPhone、iPad和Mac的处理器平台统一到ARM架构之下，为今后处理器升级和用户生态对接铺平道路。虽然从营收来看，苹果丢弃Intel处理器对Intel业绩影响仅有5%左右，但这一计划无疑对Intel公司是一个噩梦，预示着Intel将难以继续引领CPU技术发展潮流而被遗弃，这是一个不详征兆。过去十多年里，Arm和Intel的角力一直没有停止。Intel因在移动处理器方面的失算和落后，终将被移动互联网的大潮所抛弃。

结语 ： 江湖上风吹云起，不因人的意志为转移。芯片行业具有不断创新，求新求变，竞争称霸的内生动力。如果把芯片行业看作一个江湖的话， 创新 和 竞争 将是永远的主题。
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