中国如何打赢与美国的芯片战争,除非终结硅时代,实现全面领先
自硅晶体的半导体特性被发现和运用之后,几乎改变了人类的思维方式,一是光伏的发明将太阳光辐射能直接转换为电能,二是制成各种集成电路。前者拓展了清洁能源的边界,而后者的发明更是为现代信息奠定基础。
硅是极为常见的一种元素,然而它极少以单质的形式在自然界出现,而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式,广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。
1958年,杰克·基尔比发明了锗的集成电路,相比于晶体管,集成电路具有微小型化、高集成化、低功耗、智能化和高可靠性等优点,这使得微处理器的出现成为了可能,不过因为锗材料做的器件耐热性差,工作不稳定。锗是稀有材料,大批量生产困难。
罗伯特·诺伊斯则在杰克·基尔比的基础上发明了基于硅的集成电路,作为仙童半导体公司,英特尔创始人的诺伊斯,在硅谷掀起了一场新的电子革命,而硅也走上了历史舞台,诺伊斯也因此被称为“硅谷之父”。
1965年4月19日,《电子学》杂志第114页发表了摩尔撰写的文章《让集成电路填满更多的组件》,正式宣告了摩尔定律的诞生,摩尔定律的定义归纳起来,主要有以下三种版本:
1、集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔18个月就翻一倍。
2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍,或价格下降一半。
3、用一个美元所能买到的计算机性能,每隔18个月翻两倍。
摩尔发现的摩尔定律并不是不基于任何特定的科学或工程理论,只是对真实情况的影射总结。但是硅芯片行业注意到了这个定律,也没有简单把它当作一个描述的、预言性质的观察,而是作为一个说明性的,重要的规则,整个行业努力的目标。
然而,随着摩尔定律逼近极限,硅的缺陷也慢慢开始暴露,我们可以把芯片比作一个房子,随着制程的提升,房间越来越小,但里面要装的东西却越来越多,不管采用什么样的“收纳”方式,总有一天,这个房间会“过载”。
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