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2021年:芯片的新“太空竞赛”

文章出处:霍尔开关原创 人气:发表时间:2021-03-06 13:39
芯片是当今许多重大技术故事的核心。
 
没有它们,世界各地的汽车厂就停止了。现在,制造它们的技术被美国视为与中国贸易摩擦的关键武器。
 
当前短缺的原因是什么?
 
从美国的福特和通用汽车,到英国的本田,再到中国的电动汽车制造商蔚来:由于芯片短缺,主要的汽车公司不得不削减产量。为什么?
 
好吧,疫情似乎是罪魁祸首,它不断使关于芯片需求的所有预测都显得过时了。
 
首先,随着数年的数字转型在数周内发生,电子产品需求飙升。
 
“多年来,我们一直在谈论在家办公、5G、物联网和云计算。而现在,这突然变成了现实,”世界半导体协会(World Semiconductor Association)首席执行官Jodi Shelton表示。
 
与此同时,新车销量大幅下滑,汽车行业高管取消了芯片订单。
 
但随后,出人意料的销售反弹让它们和芯片供应商措手不及。
 
Jodi Shelton表示,拥有“及时”供应链的汽车制造商遇到了半导体行业,半导体行业不能迅速地打开或关闭龙头。
 
“他们将不得不认识到,这并不是真正的工作方式。这些都不是现成的产品。”
 
谁在制造最好的芯片?
 
短缺已经使一件事变得很清楚:芯片不再只有一种。
 
随着需求的变化,半导体行业的实力也在变化。
 
 
数十年来,英特尔(以其营销口号“ Intel Inside”)是许多人心中唯一的芯片制造商。
 
但是,情况已不再如此。自由移动广播电台的分析师Richard Windsor说,世界在不断发展。
 
他概述了两个趋势:使用芯片进行数据存储,以及图形芯片(GPU)的重要性日益提高,这不仅使游戏栩栩如生,而且在人工智能应用中也起着至关重要的作用。
 
他还提到了这个行业中的新巨鳄,尤其是中国台湾台积电(TSMC)。
 
他解释说:“在目前的时间点,台积电是全球排名第一的尖端硅芯片制造商。”
 
“它与英特尔完全不同。英特尔所做的是设计芯片;制造自己的芯片;然后出售这些芯片。台积电所做的就是为其他人生产芯片。”
 
而且,建造芯片工厂(或称为代工厂)是一项非常昂贵的业务。Richard Windsor告诉我们,用最先进的设备开一家新代工厂可能要花费250亿美元(180亿英镑)。
 
芯片制造中最重要的公司是哪家?
 
Windsor先生还谈到了ASML的重要作用,该公司是有效地为最新,最小的硅芯片印刷机的唯一供应商。
 
英国广播公司(BBC)技术部门编辑Leo Kelion去年在一篇文章中这样形容该公司是“一家相对默默无闻的荷兰公司”。
 
尽管不是家喻户晓的名字,但它的市值却高达1840亿欧元(约合2200亿美元;1590亿英镑)。
 
无论如何,ASML都非常喜欢该说明,以至于把它印在了员工的连帽衫上。
 
ASML的Jos Benschop说:“我们建立了木匠用来建造房屋的工具。”他解释了台积电(TSMC),英特尔(Intel)和三星(Samsung)之类的公司都是如何使用其设备的。
 
该公司于1984年成立时,在芯片光刻市场上有10家大型公司。现在,仅剩它一个。
 
“随着技术越来越难以掌握,所需的投资也越来越大,于是就出现了适者生存的现象。越来越少的公司能够跟上。”
 
但这意味着ASML陷入了中美之间的贸易摩擦。特朗普政府向荷兰政府施压,要求其停止向中国客户出售ASML技术。这似乎起了作用——设备的装运被推迟了。
 
为什么芯片在中美贸易战中发挥作用?
 
在中国和美国争夺人工智能霸主地位之际,获得制造最新人工智能芯片的设备是一个关键武器。
 
George W. Bush总统的前顾问Pippa Malmgren博士表示,这一赌注与另一场技术战争——太空竞赛的赌注一样高。
 
地缘政治层面的新太空竞赛是关于计算能力的。谁能收集最多的数据并以最快的速度处理这些数据?这就是为什么中国和美国,坦率地说欧盟,都在量子计算机上花了很多钱,这是一种速度惊人的超级计算机。所有这些都需要芯片,”她解释道。
 
摩尔定律结束了吗?
 
自1960年代以来,芯片行业一直受摩尔定律的支配。该定律预测,随着制造商将越来越小的晶体管塞入芯片中,计算机的能力将每两年翻一番。
 
但是,鉴于晶体管现在是如此之小,我们可以期望这种模式继续下去吗?
 
我问Sophie Wilson,她在1980年代在设计当今世界上最受欢迎的芯片Arm处理器中扮演了关键角色。
 
她告诉我们,进步仍然是可能的,因为该行业一直在寻找新的方法来将更多的东西塞入更小的空间。
 
“我们已经多次走到了路的尽头。每次我们走到路的尽头,总会找到一条出路。”她解释道。
 
未来可能是3D的。
 
“在接下来的几年中,您将看到在三维空间上起作用的东西。我们仍然可以通过在彼此之上构建越来越多的硅层来提高给定体积中的密度。硅层非常薄,因此您可以将它们堆叠在一起。”她说。
 
而且不要指望中国退出这场战斗。
 
由于无法获得现有的芯片设备,中国将投入巨资研究新方法,目的是在芯片经济的下一个时代超越美国。