凯发k8官方读|dnf达7|懂芯片
来源：凯发k8·[中国]官方网站 发布时间：2024-12-07
最近几年ღ◈，有关芯片的新闻频频引起关注ღ◈，从2022年美国签署《芯片和科学法案》到2023年欧盟批准《芯片法案》ღ◈，从ChatGPTღ◈、Sora等生成式人工智能持续火爆到英伟达2024年股价3个月翻番ღ◈，桩桩件件都与芯片有关ღ◈。芯片究竟是怎样诞生的？它又将怎样影响我们的生活？
书是由很多书页构成的ღ◈，每张书页上又有很多文字ღ◈。同样道理ღ◈，如果将一片硅晶圆比作一本书ღ◈，那么其中的芯片就是纸张ღ◈；每个芯片上又有很多晶体管ღ◈，每个晶体管代表一个字dnf达7ღ◈。
晶体管只有两项基本功能ღ◈，一个是作为开关表示0和1ღ◈，可用于计算ღ◈；另一个是作为信号放大器ღ◈，可用于通信ღ◈。可以说ღ◈，正是因为有了晶体管dnf达7ღ◈，才有了我们信息时代的计算机ღ◈、互联网和无线通信等ღ◈。
更进一步说ღ◈，如果晶体管代表字ღ◈，晶体管尺寸就对应字号ღ◈，标准单元库就相当于字体库ღ◈，版图校验对应校对ღ◈，线间距有点像行距ღ◈，版图布局相当于页面布局ღ◈，掩膜制版对应激光制版ღ◈，光刻就像印刷ღ◈，封装就像装订凯发k8官方ღ◈，外壳相当于封面凯发k8官方ღ◈，芯片型号对应书名ღ◈。
芯片和书籍的相似之处还在于ღ◈，它们都需要先把一个想法变成版式或版图ღ◈，然后用光照的方式“印刷”出来ღ◈。所以凯发k8官方ღ◈，光刻机也可以看作是一种精密的“化学印刷”设备ღ◈。
除了以上这些ღ◈，芯片和书籍还有一大相似点ღ◈，那就是可以通过缩小“字号”ღ◈，也即缩小晶体管的尺寸ღ◈，让书籍或芯片承载更多内容凯发k8官方ღ◈。
事实上ღ◈，晶体管自诞生之日起就一直在缩小凯发k8官方ღ◈。最初的晶体管有几十微米大ღ◈，今天已经可以缩小到3纳米ღ◈。这意味着ღ◈，人们可以在一颗芯片上塞进更多晶体管ღ◈，就像书页上写满密密麻麻的小字ღ◈。举例来说ღ◈，1971年发明的第一颗CPU芯片上只有2250个晶体管ღ◈，晶体管的最小尺寸是10微米ღ◈，也即1万纳米ღ◈。而2024年3月ღ◈，英伟达发布B200 GPU芯片ღ◈，上面有2080亿个晶体管ღ◈，晶体管的特征尺寸是4纳米ღ◈。10微米和4纳米中间的差距有多大？如果前者是一头亚洲象ღ◈，那么后者只有蚂蚁那么小ღ◈。
这就是为什么最初的真空管电子计算机有房子那么大ღ◈，而后来用芯片制成的笔记本电脑ღ◈、智能手机ღ◈，功能越来越强ღ◈，但个头却越来越小ღ◈。
1965年ღ◈，美国科学家ღ◈、企业家ღ◈、后来创办了英特尔公司的戈登·摩尔（Gordon Moore）研究了过去几年芯片发展的规律后发现ღ◈，集成电路上可容纳的晶体管数量每年翻一番ღ◈，后来修订为每两年翻一番——这就是“摩尔定律”ღ◈。其特点在于指数型增长ღ◈，它的发展速度不是呈线性增长的ღ◈，而是呈指数级攀升ღ◈，越到后期增长曲线越陡峭ღ◈。而且ღ◈，直到半个多世纪之后的今天ღ◈，这一规律尽管有所放缓ღ◈，但依旧没有被打破dnf达7ღ◈。
——在其之上诞生了晶体管ღ◈，然后又诞生了芯片ღ◈。芯片按照摩尔定律不断发展ღ◈，其中一个典型的代表就是CPU或者处理器芯片ღ◈，这样才有了后来的台式机和笔记本电脑等ღ◈。这些是树的主干ღ◈。
——有了半导体芯片技术ღ◈，信息技术开始开枝散叶ღ◈，出现了Flash（闪存）dnf达7ღ◈、无线通信芯片ღ◈、传感芯片ღ◈、功率芯片以及光电类芯片等ღ◈。
一方面ღ◈，芯片里面晶体管的尺寸已经逼近了物理极限ღ◈。如今dnf达7ღ◈，3纳米芯片已经量产ღ◈，未来还会有1纳米ღ◈、0.5纳米芯片ღ◈。这么小的尺寸意味着要用极短波长的光刻机才能制造ღ◈，光刻技术将面临严峻挑战ღ◈。
另一方面ღ◈，即便我们能制造出尺寸极小的晶体管ღ◈，它也很可能无法正常工作ღ◈，因为它还受到另外一个物理极限的影响ღ◈，即“隧穿效应”ღ◈。“隧穿效应”是指当晶体管只有原子尺寸的时候ღ◈，电子就能从晶体管中逃逸出来ღ◈，让晶体管失效ღ◈。
目前ღ◈，科学家们正在想尽办法来解决这些问题ღ◈，包括使用新材料ღ◈，比如研究碳基晶体管ღ◈；也包括采用新原理ღ◈，比如发明模拟人脑神经元的新器件等ღ◈。
除了芯片本身必须面对的挑战dnf达7ღ◈，人类还面临更大的挑战ღ◈。有机构测算ღ◈，训练一次人工智能（AI）大模型ღ◈，需要消耗2亿千瓦时电ღ◈。由此ღ◈，业界有了一种说法ღ◈，“所有的transformer将要消耗掉所有的transformer”ღ◈，其中第一个transformer指的是大模型ღ◈；第二个transformer指的是变压器dnf达7dnf达7ღ◈，代表电力ღ◈。集成电路ღ◈，K8凯发VIP入口ღ◈。凯发天生赢家一触即发k8凯发(中国)官方网站天生赢家·一触即发ღ◈。K8天生赢家一触发ღ◈，k8凯发(中国)官方网站k8凯发国际官网ღ◈！
