49: 3nm 是谎言？光刻工厂真能造芯片？与汪波聊芯片行业那些流传的误解

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芯片曾是全球协作最发达通畅的行业之一，近些年因非技术和行业的外部因素成了公众议题。关于芯片的讨论越来越多，不少历史与概念误读也逐渐流传。

本期节目，我们很高兴邀请到了今年 4 月出版的新书《芯片简史》作者汪波，从芯片行业几个广泛流传的误读出发，聊一聊芯片业的一些关键技术趋势演进，英特尔、英伟达等公司的起伏故事，还有美国、日本政府最初在其本国芯片业发展中的角色，这对我们现在的情形也有参考。

汪波早年留学法国，获得里昂国立应用科学学院集成电路硕士学位、利摩日大学高频微电子博士学位，研究方向为模拟和射频集成电路设计，他现在执教于北京大学深圳研究生院信息工程学院，已出版科普图书《芯片简史》《时间之问》 和《时间之问·少年版》。

《芯片简史》从晶体管的发明开始，回顾了芯片行业数十年的发展脉络。书里有一个总结：芯片史是一部叛逆与创新的历史，是不断推翻即有的格局的历史。这一切还在继续发生。

本期节目我们聊了：

芯片制程到底指什么？为什么用它指示芯片先进程度？3nm 是真的 3nm 吗？

-早期，芯片制程指的是晶体管的关键部件栅极的最小宽度（栅长），例如 500 nm 的制程，代表栅极的最小宽度是 500 nm 。

-但随着技术逐渐逼近物理极限，晶体管尺寸已经无法按照既有的速度缩小，制程已经不再直接对应某个具体的尺寸，而成了一种约定俗成的说法。

苹果 3nm VS 华为 7nm

-粗略推算，7 nm 下一代是 5nm，5nm 下一代是 3nm，摩尔定律每一代是两年，所以是四年差距
-但 5nm 时业界引入了 EUV 光刻机，从 7nm 到 3nm，要迈过这个坎，时间差距会比四年更长。
-芯片本身性能的增长也已放缓，苹果 3nm 比 4nm 性能只提升了 10% 。
-由于冯·诺依曼架构下内存墙等限制，芯片实际表现并不完全取决于制程，手机的体验差距，小于芯片性能差距。

摩尔定律不是定律

—摩尔定律不是物理定律，而是一个“无声的号召”，它描述芯片设计、性能发展的方向与速度，吸引从业者自发维系、不断推动它实现。
—摩尔定律几经修改，它所描述的对象已有变化。
-芯片进展不仅来自科学家和工程师的贡献，还有“我要赚大钱”的欲望。

CPU 与 GPU ，它们如何崛起，大破既有格局，又（可能）如何衰落？
-英特尔的 CPU 产品线差点胎死腹中；只能玩游戏的 GPU 起初的销售也很难。
-CPU 具备更强的通用性，大范围用于需要自动控制的产品上。
-GPU 更擅长计算，尤其是并行计算，这使它适合 AI 训练与推理。
-GPU 不能取代 CPU。

政策与市场，美国经验 VS 日本经验

-芯片最早非常昂贵，基本上由政府买单，1965 年美国 20% 的芯片都由美国空军一家买走。

—日本“超大规模集成电路”计划的经验与教训：芯片行业的发展与创新，需要政府扶持与引导，也需要充足的自由空间，政策引导很难激励出真正的创新。

做芯片科普的感受

-被问的最多的问题是：为什么我们能造出原子弹，却造不出芯片？
-敬畏技术规律、市场规律和商业周期。对行业有更多耐心。

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登场人物：
汪波，资深芯片研究专家、科普作家，《芯片简史》作者，公众号：偶遇科学
程曼祺，晚点科技报道负责人。微信ID：momochoqo
张家豪，晚点科技组记者，微信 ID：erlade0618

** 剪辑：甜食**

附：技术名词解释
·栅极：晶体管中控制电流流动、实现开关功能的关键零部件。
·栅长：晶体管栅极的宽度，最初芯片制程指的就是栅长，栅长越短，制程越先进。
·栅间距：晶体管中相邻栅极之间的距离。
·FinFET （鳍式场效应晶体管）：大幅缩短晶体管栅长，让芯片能容纳更多晶体管的一种结构。
·冯·诺依曼架构：计算与存储分离，CPU 从存储器取出指令和数据进行相应的计算方式。
·内存墙：指内存性能严重限制CPU性能发挥的现象。
·DRAM 动态随机存储器，即电脑的“内存”。
·TPU：张量处理单元，专为加速机器学习设计的芯片。
·NPU：专门为处理神经网络工作负载而设计的芯片。

·格鲁夫（安迪·格鲁夫）-英特尔创始人之一，主导英特尔放弃存储器业务转向 CPU。
·法金（弗德里克·法金）-在英特尔设计开发了第一款商用微处理器 Intel 4004，被视为微处理器的联合发明人之一。

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