芯片行业马太效应加剧 台积电率先占据7nm高点

不久前，AMD在北京发布了全球第一款7纳米制程的CPU和GPU，引得广泛关注。7nm被誉为半导体工艺的一个里程碑节点，随着摩尔定律走向物理极限，这个节点既暗藏着巨大的商机，同时也将给半导体厂商带来前所未有的层层挑战。

研发困难重重，7nm产品终亮相

摩尔定律可以说是整个电子信息行业最重要的定律之一，它其实是对集成电路工艺发展的经验总结：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18至24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。每两年左右微处理器的晶体管数量加倍，意味着芯片的处理能力也加倍。这种指数级的增长，促使上世纪70年代的大型家庭计算机转化成80年代、90年代更先进的机器，然后又孕育出了高速度的互联网、智能手机、现在的车联网、智能家电等产品。

这个看起来“自然而然”的过程，实际很大程度上，也是人类有意控制的结果。芯片制造商有意按照摩尔定律预测的轨迹发展，软件开发商新的软件产品日益挑战现有设备的芯片处理能力，消费者需要更换配置更高的设备，设备制造商匆忙生产可以满足处理要求的下一代芯片。

本月，在AMD举行的“千人用户大会”大中华区合作伙伴峰会上，AMD正式发布了全球首款7nm制程的CPU和GPU，7nm产品终于“如7而至”。

目前这款处理器已经向客户提供了样片，很快就会量产出货，因此AMD EPYC（霄龙）将成为世界上首个上市的7nm X86架构处理器。

而全球首款7nm制程的GPU则是来自AMD Radeon Instinct家族，首推了MI60和MI50两款加速器产品。

大会上，AMD展示了一个基于这款芯片开发的自动驾驶样例，根据以往学习的经验，自动驾驶汽车可以迅速地识别出哪些是车辆、哪些是行人、路况如何，并根据这些信息发出相应的指令给汽车。

未来，汽车、手机等高端电子产品，将会是7nm产品主要的市场应用方向。

马太效应加剧，强者恒强

马太效应，指强者愈强、弱者愈弱的现象，反映了两极分化的社会现象。“马太效应”同样适用于7nm的芯片行业，在这个赢者通吃的行业中，类似于台积电的大厂们，凭借着率先实现的7nm工艺获得了大量的订单。目前，AMD已经宣布未来的Zen 2和Navi显卡将会让台积电进行代工，海量的订单满足了台积电7nm的市场需求，分摊了巨额研发费用，同时还能赚取大量的利润，以便进行下一步的制程工艺，这种良性循环让台积电的财报节节攀升。

而其他的芯片代工企业恐怕就过得不那么舒服了。没有率先占据7nm的高点，随后失去客户的订单，同时也没有足够的预算进行研发投入，这样周而复始，自然也就产生退出芯片行业竞争圈的潜在危险。而整个芯片行业也伴随着门槛的提升处于寡头化的情形，除非有黑科技大幅降低先进制程的制造成本，但是，在未来的芯片代工领域，具备充足市场资源的最终还是那几个科技巨头。

除了AMD和台积电之外，不得不提的是三星。在圣何塞（San Jose，CA）举办的“三星2018科技日”上，三星也带来了新产品、新技术。三星发布7nm EUV工艺SmartSSD QLC SSD，其代工厂的7nm的EUV进程节点在功耗、性能和尺寸方面都有显著改进。

另据韩国媒体ETnews报导，三星下一代Exynos旗舰处理器将采用7纳米FinFET制程技术，加入人工智能运算的双核NPU单元，大大增强人工智能运算的负载能力和处理速度，也是第二代整合NPU的三星处理器。2018年初，三星推出Exynos 7系列Exynos 9610处理器就已经整合了三星自行研发的第一代NPU。

下一站，5nm

从眼下7nm制程的种种困难可以看出，在5nm及以后的节点上，晶体管的结构很有可能仍然需要进行改进，目前比较受关注的是一种类似罗汉塔式的Nanosheet晶体管。

但是正如7nm一样，5nm制程要解决的也不只有晶体管架构，还有全新布线层材料等难点的存在。根据几家半导体厂商发布的路线图，5nm制程被暂定在2020年开始研制，至少Nanosheet是以此为目标的。

如同过去一样，摩尔定律的命运不仅取决于芯片工艺的尺寸，也取决于物理学家和工程师。这些将决定生产出的晶体管和电路可以改善到何种程度。三星、台积电和GF的技术进步，让我们看到了7nm制程时代的发展方向。即便需要克服大量物理与工程难题，集成电路产业也在一步一步向前走。

不过当未来半导体工艺进一步发展到5nm甚至3nm后，电路中较窄之处甚至只有十几个原子的厚度，那时硅半导体工艺可能真的要面临极限，现如今各方竞相角逐7nm制程的情景也许是硅半导体的最后一站，新型半导体材料将呼之欲出，产业拭目以待。

在这样的情况下，期望能够看到半导体企业携手奋进，在未来的半导体产业发展道路上持续发力，继续遵循着摩尔定律的脚步，将人类的计算能力和制造能力推向新的高峰。