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B体育官网入口现代科技“皇冠上的明珠”(大科技篇 2-2 半导体芯片)

发布日期:2024-07-11 03:26 浏览次数:

  B体育官网入口现代科技“皇冠上的明珠”(大科技篇 2-2 半导体芯片)如果说找一个大科技领域里最核心的赛道,相信很多人都会给出同一个答案:芯片。这个赛道几乎完美的符合我们前面讲的核心科技的特征,也因此被誉为现代工业“皇冠上的明珠”。为什么芯片如此重要呢?让我们先来讲一个故事。

  2019年是5G手机的元年,这一年,全球卖出了近1900万部5G手机。华为和三星一马当先,占据了其中的70%,紧接着是VIVO、小米,甚至连LG都卖了90万部,唯独不见一个巨头的身影,那就是苹果。这种罕见的缺席一直持续到了2020年的10月,支持5G的iPhone12才姗姗来迟,而且中间还差点难产。

  不是苹果不着急,是因为它也被别人卡了脖子:没有支持5G的芯片。在我们印象中,都是国产企业被卡脖子,没想到连全世界最不可一世的、市值10万亿+的苹果也逃不掉,谁这么牛呢?答案是高通,全球最领先的手机芯片供应商。

  以前苹果一直用的是高通的芯片,2017年两家闹了别扭,原因是苹果觉得高通的芯片太贵了,收费不合理,平时都是苹果挤压别人的利润,它怎么能容忍被别人坐地起价呢?一气之下,苹果不仅放弃了高通的芯片,还直接起诉了高通。所以2018年的iPhone XS就没用高通的芯片,而是用的英特尔。不过,英特尔在高端芯片的性能上还是比不上高通。如果大家细心的话,会发现XS运行并不算流畅,信号也不太好。

  双方大战的结果大家都知道了,苹果不仅没能胜诉,而且在5G手机上大幅落后于竞争对手B体育官网入口,最后只能灰溜溜回去找高通,这才有了搭载高通5G芯片的iPhone12。伴随着iPhone12的上市,高通成为最大赢家,2020年第四财季利润暴增485%。

  所谓芯片,就是用半导体材料制成的微电路的集合,所以也经常等同于“集成电路”,在中国又叫“积成电路”。这里面有三个大家经常听到的概念:半导体、集成电路、芯片,很多时候他们被当做一个概念使用,但其实还是有区别的。

  如果把半导体比作建房子用的钢筋水泥,那么集成电路就是用钢筋水泥砌起来的不同结构的墙体组合,而最终形成的一座完整的房子就是芯片。从范围上说,半导体>集成电路≈芯片。半导体分为集成电路、光电器件、分立器件、传感器等子行业。

  如果说要找一个最能代表核心科技的行业,我也一定会选择芯片。如果从我们讲的核心科技筛选标准来看,芯片几乎完美地符合核心科技的所有特征。

  第一,处于产业链的最顶端位置,核心中的核心。大家此时此刻就可以做个测试,看看你身边有没有芯片?答案一定是有,因为你正在使用手机,而手机的大脑就是靠芯片来支撑的。当然,你身边的芯片远不止在手机里。如果你在路上,那坐的汽车、共享单车、高铁或者飞机里都有芯片。如果你在公司,你身边的电脑、打印机里也都有芯片。如果你在家里,那你家的电视、冰箱、空调里都有芯片。如果你在医院,那你身边的医疗设备里也有芯片。

  从来没有一个行业像芯片这样卡住如此多的下游产业。目前按终端用途来看,通信类(含智能手机)占31.5%,PC/平板占29.5%、工业/国防占13.9%、消费电子占13.5%、汽车电子占11.6%。其中增长最快的是智能手机、工业、汽车电子。从这组数据就可以看出,如果没有芯片,不仅我们的生活将寸步难行,国家的战略安全也无法得到保障。

  第二,技术难度大,工程精度高,有非常深的护城河。苹果为什么从2017年就开始和高通撕,到2020年还没能实现芯片的自主化?不是它不想搞,而是这事实在太难了,能烧钱只是入门条件,研发周期才是绕不过去的坎。就像库克说的,“即使现在开始投资,实现上市也要3到4年时间”。为什么这么难?我给大家讲三个数字。

  第一个数字是118亿。一个芯片只有指甲盖那么大,但里面却有数以亿计的晶体管,比如iPhone12搭载的A14芯片里就有多达118亿个晶体管,这相当于在北京五环内铺满iPad大小的地砖,所以有人说是“一沙一世界”。

  第二个数字是5nm。这是目前量产的最精密的晶体管的宽度,正是有了如此精细的纳米级电路,在指甲盖上才能放下百亿个晶体管。一根头发丝的宽度是0.1毫米,5nm相当于头发丝的两万分之一。5nm制程就相当于在每平方毫米放1.8亿个左右的晶体管,而且这个精度还在不断提升。

  第三个数字是99.9%。小数点后面12个9,一个都不能少。芯片的基础材料是硅,这是从沙子里提取出来的一种物质,99.9%就是英特尔、AMD等国际顶尖厂商使用的硅的纯度,这相当于几万吨的硅里杂质含量只有大约几十毫克,差不多是一根成年人头发的重量。

  其实这些夸张的数字只是芯片技术的一个基础,在这些数字背后还有很多更复杂的技术问题,比如光把这么多的电路铺出来还不行,还要考虑长时间工作的耐热性,元件能够承受的能量密度等等,那就更是难上加难了。

  第三,附加值高,商业空间巨大。虽然前期投入大,但一旦获得突破,这么高的技术壁垒一定是赚钱的。此前苹果之所以和高通闹掰,就是因为高通给苹果收的钱太多了,除了买芯片的钱,还要收技术的专利费,每卖出一部iPhone手机,高通就要收4%的专利费。苹果手机一年卖上亿部,高通光靠专利费就能收个几十亿美元,还不算卖芯片本身赚的钱。这就是典型的高附加值产业,苹果不爽也没办法,就像高通老板说的,如果不是依靠高通的核心技术,苹果的iPhone不可能如此成功,也不可能占据整个智能手机行业超过90%的利润。

  第四,技术还在不断进步,目前还没看到极限B体育官网入口。核心科技一定是不断进步的,而芯片技术完美符合。英特尔的创始人戈登·摩尔提出了一个著名的摩尔定律:一块芯片中可容纳的晶体管数量每隔18到24个月就会增加一倍,性能也将提升一倍,而价格将会下降一半。虽然现实没有摩尔说的这么快,但摩尔预判的方向是对的。自1965年摩尔定律提出以来,芯片的性能基本是每5年增长10倍,每10年增长100倍,现在依然没有看到终点B体育官网入口

  比如芯片制程从20年前的100nm以上已经发展到5nm,下一步就是3nm的量产。芯片每前进1nm,性能将提升30%-60%。又比如咱们平时用的U盘,二十年前U盘基本是1M十块钱,主流的是32M以内的产品,当时就觉得很大很贵了,现在的U盘动辄几十个G的存储量,而价格还不到1G一块钱,差不多是二十年前的万分之一。

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