摩尔定律让强者恒强

“在集成电路中塞入更多的元件。”

这是戈登·E·摩尔(Gordon E. Moore) 1965年4月在《电子》杂志上发表的一篇关于硅芯片的文章的直率标题。在短短三页的篇幅中，这位仙童相机和仪器公司(Fairchild Camera and Instrument Corp.)半导体研发总监概述了现代商业和科学领域最有力的观察之一。他当时可能不知道这一点，但这也成为了一个条，确保半导体行业的龙头企业只要持续支出，就能保持领先地位。

后来，著名的科学家和工程师卡弗·米德(Carver Mead)将其称为“摩尔定律”。在电子技术发展的早期，这篇论文假设，每个集成电路的组件数量将每两年翻一番。后来创立了英特尔公司(Intel Corp.)的摩尔预计，至少在接下来的10年里，情况都会是这样。近60年过去了，它仍然成立。

历史上几乎没有其他行业能如此长时间保持相同水平的持续发展。尽管燃油经济性几乎翻了一番，从每加仑14.5英里增加到每加仑28.3英里，但汽车的速度并不比1965年快多少。电池技术是电动汽车未来的关键，从1991年到2018年，电池技术的每千瓦时成本提高了40倍。

自从摩尔的先见之明以来，每个芯片的晶体管数量从100亿个增加到近500亿个，而组件的尺寸却缩小了。简单地说，密度率每3.5年增加一个零。摩尔以2为底的对数图形式发表了他最初的预测，但在标准符号中，它看起来更像一根曲棍球棍。

这一趋势的一个重要含义是计算成本直线下降。芯片的工作原理是将二进制单位(位)的数据以不同的组合方式输入逻辑门，输出给出计算结果。更多的门意味着更快的计算速度，提供更强大的用途。其中最早的是在越南战争期间在导弹制导系统中部署芯片来探测目标和计算弹道。众所周知，今天的iPhone比1970年的一屋子电路更有冲击力，而且价格更低。

但大约十年前，情况开始发生变化。正如半导体分析师和作家Doug O &39;Laughlin所指出的，每个栅格的价格趋于稳定，然后从28纳米节点开始攀升。2011年，台积电(Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.)推出了这一技术，随后几年，联华电子(United Microelectronics Corp.)等竞争对手也纷纷跟进。

原因很简单:半导体的制造难度越来越大。台积电去年的设备支出增长了74%，达到300亿美元，但其出货量(以12英寸晶圆计)仅增长了14.8%。虽然摩尔定律提供了更多的晶体管，但成本的上升超过了密度的好处。今年台积电的投资将超过400亿美元。

这些不断攀升的成本是制造商退出竞争的一个主要原因。早期摩托罗拉和AMD是主要品牌。

但也有大量的中国公司涌现出来。其中一些是经验丰富的老牌企业，如中芯国际有限公司(Semiconductor Manufacturing International Corp.)，另一些则是更为新鲜的企业，如长江存储(Yangtze Memories Technology Co.)。在北京方面的政治和金融支持下，中国的芯片行业投入了数十亿美元，试图追赶台湾、韩国和美国。

尽管最近有很多关于中国进步的文章，但分析往往忘记了该行业的其他国家也在向前发展。我们有充分的理由怀疑中芯国际最近生产了7纳米节点的芯片，这是国内领先的芯片制造商的一个巨大飞跃。它生产了多少芯片，以及在什么水平的准确性(也就是产量和良率)，是评估这是一个合理的突破还是一个幸运的突破的关键。不过，即使我们只看这个消息的表面价值，我们仍然可以得出这样的结论:中国大陆还没有赶上三星电子(Samsung Electronics Co.)和台积电(TSMC)等领先企业。

事实上，当中芯国际宣布转向28纳米制程时，它比台积电晚了三年。如今，在台积电将该技术投入量产四年后，中芯国际才开始生产小批量的7纳米芯片。

半导体制造成本的上升(每厂100亿美元)，现代技术的日益复杂，以及操作新设备所需的更密集的研发，使得一家公司很容易落后。然而，另一方面，光靠钱是不够的。这是因为摩尔定律。

一旦台积电(TSMC)、三星(Samsung)或英特尔(Intel)等领军企业宣布向下一个节点转型，其他企业追赶的竞争就开始了。众所周知，竞争对手通过乞讨、借用和窃取息来缩小差距。即便如此，要完成制造芯片所需的无数制造步骤也需要数年时间。在这段时间里，领导者们并没有坐以待毙。在交付下一个制造节点之前，新的突破只是重新启动了两年的计时器。

中国的最新策略是试图用全新的化学工程工艺超越领先国家，科学家们希望这将给他们带来革命性突破。到目前为止，这种巨大的风险还没有得到回报。英特尔(Intel)也希望通过加快发展步伐，保持其在半导体领域的微弱领先地位。

尽管中国大陆芯片制造商努力追赶，但英特尔、三星和台积电仍遥遥领先。这家中国台湾代工企业去年在研发上投入了45亿美元，是中芯国际的7倍。另一家美国巨头以152亿美元的支出超过了这两家公司。最终，支出只能让领导者留在游戏中。是摩尔定律让他们保持领先地位。

来源半导体行业观察

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