独家电子产品未来要涨价？背后的逻辑竟然是这样的！

5月2日21:48，CCTV-2 央视财经频道《中国经济大讲堂》特邀清华大学微电子所所长魏少军，为您深度解读《高质量发展如何从“芯”打破？》，邀您关注！

嘉 宾 简 介

魏少军，清华大学微电子所所长，“核高基”国家科技重大专项技能总师，国际电气和电子工程师协会会士。
他致力于超大规模集成电路设计方法学、嵌入式系统设计技能和可重构打算芯片技能等领域的研究，拥有数十项中国和美国发明专利，曾荣获国家科技进步二等奖、国家技能发明二等奖。

本日的芯片技能到底有多神奇？它不断地在微缩，不断地在缩小。
缩小到什么程度呢？我们现在已经做到了7纳米，估计明年后年就到了5纳米。
大家说纳米是什么意思？对纳米没觉得。

确实没觉得，举个例子，大家可以想像一下有多小，我们瞥见过我们自己的红血球吗？肯定没看过，但是大家知道我们的一滴血是赤色的，由于红血球是赤色，映出来血液是红的。
红血球的直径有多大呢？红血球的直径是8微米，便是8000纳米。
按照我们本日的技能，比如说14纳米工艺制造的芯片，大概是40个纳米大小，因此我们可以在一个红血球的直径上放200支晶体管。
以是大家可以想，这么精密的东西，正是由于它这么小，以是我们能够把大量的东西集成在单个的芯片上去。

大家一定会问一个问题，如果按照我们现在的走法，走到5纳米，再往下走到3纳米，能不能再走下去呢？我们认为可能某一种特定技能走到一定的时候，它就会停下来，但是并不代表着新技能不会涌现。
前两年德国科学家就发明了一种称其为分子级晶体管的新的器件。

未来的发展，可能我们的手机会变得越来越小，小到了我们本日不可想象的地步。
当然这个小不是说体积变小，是手机芯片的尺寸变小，功能变得越来越大。
但是任何技能都有它的极限，不可能没有极限，那从芯片角度来说它有哪几个极限呢？

一个便是物理的极限，它尺寸太小了，实在还有功耗的极限。
举个例子，我们家里都有电熨斗，电熨斗的功率密度每平方厘米5瓦。
5瓦很小，但是很烫手，我们绝对不敢拿手去直接碰它。

但是集成电路芯片呢？一样平常的芯片都在每平方厘米几十瓦，以是我们看到的芯片上每每要背一个散热器，上面还有一个风扇。
当我们功率密度达到每平方厘米100瓦以上的时候，风已经弗成了，要换成水冷。
超级打算机当中要通水，这边凉水进去那边就变成温水出来。
这样的一种热的耗电，这种热效应是非常非常厉害的，如果不加掌握，到2005年前后，我们芯片的温度已经达到了核反应堆的温度，到2010的时候大概已经可以达到太阳表面的温度了，那么这么热的东西可能用吗？不可能用。

因此人们想了一个办法，我们要想办法把这功耗降下来，把原来的单核变成双核。
后来延伸得手机，就涌现了一个特殊故意思的征象，大家去买手机的时候售货员跟你说，买这个手机吧，这个手机是4核的，4核的功能强大，比那个好。
其余一个人跟你说，别买那4核的，我这儿有8核的，8核的比4核好。
什么意思呀？实际上他们对这个问题不理解，是由于我们做不成单核，我们把它做成双核，做成4核，做成8核。
从可编程性来说，单核是最好的，但是如果要达到四个核要跑的功率的话，单核的功耗要做得很高，太热了。
热了怎么办呢？我只好把它拆开，实际上因此系统的繁芜性为代价来办理我们的功耗问题。
以是功耗问题成为制约我们发展的非常主要的一个麻烦。

第二个便是工艺的难度非常非常大。
集成电路制造过程当中，它的掩膜的层数实际上在不断地变革，从65纳米的40层，到7纳米的时候，到了85层。
这么多层，每层跑一天的话，要80几天才能跑完，对吧？以是我们现在芯片的制造要花费很长很长的韶光，都不是短期内能做成的，万一有一个闪失落，这个芯片可能就报废掉了。
以是它工艺的繁芜度非常非常得高。

第三个我们看到便是它的设计繁芜度很高。
那么正是由于有如此多的晶体管放在一颗芯片上，它的通用性变得越来越差，以是涌现了所谓叫“高端通用芯片”，要去探求更通用的办理方案，那就把软件引进来。
因此我会常常讲一句话：“芯片、软件两者密不可分，没有芯片的软件是孤魂野鬼，没有软件的芯片是行尸走肉。
”我们常常在传授教化当中也好，事情当中也好，都是要把两者有机地结合起来。

当然所有这些工艺问题，那还都是技能问题，最最主要的是经济问题。
摩尔定律50多年的发展过程当中，集成电路大概有55年的韶光是处在贬价的过程当中，直接的效益便是我们电子产品很便宜，便宜到什么程度？我们很多年轻人每半年换一部手机。

每半年换一部手机，现在大家不敢换了，由于什么呢？手机变得贵起来了。
缘故原由便是芯片的发展由于投入的增加、繁芜度的增加，它的本钱实在是在缓慢地增加的，28纳米之前我们的本钱是不断不才降，28纳米之后我们的本钱在逐渐地上升。
因此我们也可以预测一下，便是未来我们的电子产品不再见像前几年那样不断地贬价，估计会再涨价，当然是缓慢地涨。
以是我们说，芯片技能的发展过程到本日为止，我们仍旧没有看到它的终点。

摩尔定律是不是走到头了？这个辩论一贯存在。
有一件事情，那是1997年1998年的时候，有一个人在一个地方揭橥了一篇文章讲，说芯片、摩尔定律去世了，没戏了。
他说你看铜互联，我们原来都用铝，现在铜互联搞了这么多年都搞不下去，没戏，铜肯定走不下去了。

第二个说芯片这个东西越做越薄往后泄电，掌握不住，以是芯片最小做到50纳米也走不下去了。
他还举了个例子，他说光刻机由于用的是193纳米波长的光源，我们知道波长到一定程度往后它会衍射，变虚了，以是摩尔定律完了。
大家后来知道，我们用电镀的技能办理了铜的问题；用所谓高K-金属栅的技能办理了所谓介质的问题；然后用一个特殊分外的方法；我们把镜头放水里，利用水的折射把波长一下缩短了。
以是现在的光刻机不但可以用到我们本日的14纳米，还可以用到5纳米。

这三个技能全打破了，大家又问，谁这么不开眼？怎么这么说摩尔定律？答案揭晓了，是戈登摩尔本人说的。
我们看到这么一个科学家，这么主要的一个人，他在讲自己的时候他也未必能讲得很清楚。