後摩爾定律時代，晶片公司的機會在哪裏？

來源：本文由公眾號半導體行業觀察（ID：icbank）翻譯自「BreakingViews」，謝謝。

數十年來，晶片製造商和整個社會都受益於摩爾定律。摩爾定律以一種快速而可預測的速度，提供了更強大、更廉價的計算能力。眾所周知，這條規律實際上是兩種趨勢——晶片速度變快和晶片尺寸縮小。就像上了發條一樣，晶體管密度每兩年翻一番，計算能力也相應提高。

然後，技術達到了極限，經濟開始發揮作用。晶片製造行業在很大程度上是圍繞著英特爾(Intel)和三星電子(Samsung Electronics)等少數受益於摩爾定律的巨頭聚集到一起的，但它正在朝著一個更加分散的結構發展，不同的晶片做不同的事情——就像早期的大眾計算市場那樣。可以說，這樣的趨勢比任何其他公司都更有可能威脅英特爾在設計和製造領域的主導地位。

技術即將到達極限

大約15年前，晶片速度的增速減慢了，這是因為更快的處理器產生了更集中的熱量。2005年，一台高端設備的運行頻率高達3.8千兆赫。今天它的替代頻率上升到4.4千兆赫。如果製造商保持以前的更新速度，今天的處理器的工作速度將會是現在的10倍多，而且差不多和太陽一樣熱。

在晶片上塞入更多晶體管的能力仍然存在，但這一趨勢正在放緩，在向市場推出新晶片方面出現意想不到的延誤正變得越來越普遍。英特爾最初表示，10納米晶片將於2015年上市，但此後該公司一直在承諾很快將大規模量產。並且後面問題將變得更糟：如果晶體管進一步收縮，它們將受到電子不可預知的影響。

先進晶圓廠成本在上升

摩爾第二定律是指尖端晶片生產工廠的成本每四年翻一番，這並不為人所知。但不幸的是，它依然是有效的。台積電的數據顯示，一座頂級的新工廠目前的成本約為200億美元。成本不斷上升，只有三家公司試圖生產尖端晶片，分別是英特爾、台積電和三星電子。去年，這些公司的總收入大約是一座先進工廠成本的六倍。而在2008年，它們的收入大約是一座工廠成本的11倍，那時的競爭對手也比現在更多。

目前，在個人電腦通用晶片領域至少是這樣，摩爾定律推動了銷量、利潤率，因此尤其是英特爾在晶片創新和晶圓廠的開發上投入了巨額的資金。但麻省理工學院(MIT)的尼爾•湯普森(Neil Thompson)和斯溫賈•斯潘努斯(Svenja Spanuth)認為，技術進步放緩和成本上升可能會導致行業分裂。

對於特定的任務，專用晶片可能更快，但它們需要時間來設計，並進行小規模的試產運行。目前英特爾擁有技術優勢是安全的，因為下一代晶片將比基於上一代晶片的專用晶片強大得多，也便宜得多。但創新放緩和工廠成本上升正在打破這種局面。

創新停止了嗎?

不，只是進步更困難，更難預測。提高速度的一種方法是改變程序以利用新型晶片。傳統處理器開始時一次只能處理一項任務，速度很快，但程序員越來越依賴於更專業的晶片。例如，英偉達的專長就在於所謂的圖形處理單元，它可以同時執行多任務計算。

幸運的是，這對訓練人工智能系統也很有用。這就是為什麼英偉達的股價一直在上漲，在過去5年裏上漲了8倍。但它仍然是一個利基市場，因為許多計算任務需要按順序完成。

另一個不斷增長的細分市場是可編程晶片。Xilinx是最大的競爭者，但英特爾憑借其在2015年以167億美元收購Altera的交易占據了相當大的市場份額。這些晶片不是很容易使用，但在某些情況下，它們可以實現更高速度且更低功耗。例如，微軟(Microsoft)就利用它們來加速其雲計算平台上運行的應用程序。

這種方法的另一個版本是為特定的任務設計專門的晶片。這在智能手機中已經很常見了，比如蘋果手機就有自己的晶片。谷歌也使用專門的晶片在其數據中心運行已建立的機器學習程序。定製化意味著這些晶片速度快，耗電量少。缺點是它們不靈活，編碼困難，而且成本相對較高，因為開發成本不會分攤到大型、多用途應用中。

接下來會發生什麼?

摩爾定律為所有使用計算機的人帶來了好處。英特爾的處理器很容易嵌入到許多應用程序中，它們在速度上的穩定增長為每個使用它們的人帶來了更好的性能。

晶片領域下一波的業績增長可能並不均衡。可以利用圖形處理或可編程晶片的領域仍將從改進的晶片中獲益。更專業的領域，比如天氣預報，將會發展緩慢——除非用戶能夠將他們的活動彙總到一個雲計算平台上。

與此同時，編寫更高效的軟體肯定會帶來好處，儘管這種好處更難獲得。這可能導致擁有不同產品應用領域的晶片製造商出現一種“回到未來”的狀態，即需要在某一行業內開發自己的晶片和軟體，以實現最高效率。

40年前，許多頂級晶片製造商都是由IBM、惠普(Hewlett-Packard)和美國電話電報公司(AT&T)等公司壟斷經營的。為了提供快速的性能，硬件和軟體通常是專有的。通用微處理器的崛起改變了這一點，使得英特爾成為全球最大的晶片設計和製造商。

英特爾的市值約為2,400億美元，接近歷史最高水平。然而，隨著蘋果和谷歌等公司設計出運行自己代碼的更專業晶片，這家美國巨頭的影響力在後摩爾定律時代可能面臨挑戰。有一個明顯的不同——雖然半導體設計可能會分裂，但像台積電和三星這樣的一些大公司可能仍將是生產晶片的公司，因為它們擁有建造現代化晶圓廠的領先實力。

儘管通用處理器仍將有一個巨大的市場，但其增長率可能遵循另一條眾所周知的規律：增速必然下降。