科技創(chuàng)新將向一個(gè)不同的方向發(fā)展。

格羅方德是三大最先進(jìn)的硅晶片制造公司之一，并為例AMD、IBM、博通(Broadcom)、高通(Qualcomm)、意法半導(dǎo)體(STM)和國(guó)防部等其他公司提供硅芯片。其他的制造商還有韓國(guó)的三星和臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)臺(tái)積電，TSMC)。而現(xiàn)在只剩兩家公司繼續(xù)追求前沿了。(英特爾也在追求這種先進(jìn)芯片，但是它為其他公司制造芯片的業(yè)務(wù)規(guī)模很小。)

這是一件大事。

自從集成電路在約60年前被發(fā)明以來(lái)，電腦芯片生廠商每年都成功把更多的晶體管布置到一片硅晶片上。在1965年，英特爾的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)觀察到，晶體管的數(shù)量每24個(gè)月就能翻一倍，且將一直這樣發(fā)展下去。此后40多年，芯片行業(yè)成功實(shí)踐了這一預(yù)言。在1960年，第一個(gè)集成電路約有10個(gè)晶體管。今天，最復(fù)雜的硅芯片上有100億個(gè)晶體管。想想看，現(xiàn)在硅芯片上的晶體管是過(guò)去的十億倍。

但是摩爾定律在十年前終止了。僅僅是消費(fèi)者不知道而已。

芯片是利用外加的化學(xué)物質(zhì)和材料在fab廠中進(jìn)行平面印刷的。把更多的晶體管印刷到新一代的芯片上需要工廠縮小晶體管的尺寸。最早印刷的晶體管線寬為80微米?，F(xiàn)今，三星和臺(tái)積電正在想方法制造僅有幾十納米線寬的芯片。相當(dāng)于縮小了2000倍。

每一代芯片為了縮小線寬，就需要工廠投資大量的成本用于新的芯片制造設(shè)備。最早的工廠只需要幾百萬(wàn)美金即可，而現(xiàn)在的工廠——那些推動(dòng)前沿發(fā)展的——用的是上百億美金的設(shè)備。

工廠成本的爆漲不是把更多的晶體管包裝到芯片上需要面對(duì)的唯一問(wèn)題。每一次縮小芯片的線寬都需要面對(duì)更高的復(fù)雜性。每一個(gè)平面印刷過(guò)程都需要把某一特征精準(zhǔn)地放置在特定的位置。在7納米的級(jí)別上，這就需要多達(dá)80個(gè)步驟。

另一個(gè)把更多的晶體管封裝到芯片上所面臨的限制叫做登納德定律(Dennard scaling)：即使晶體管變小，它們的能量密度也將維持恒定，因此它們所消耗的能量將與面積成比例。但是基礎(chǔ)物理叫停了登納德定律，并創(chuàng)造了一堵能量墻(一個(gè)時(shí)鐘頻率(clock speed)的屏障)使得自2005年起微處理器的頻率就被限制在4千兆赫茲左右。這也是為什么存儲(chǔ)密度不再以十年前那樣的速度增長(zhǎng)。

像之前的Dennard時(shí)代那樣繼續(xù)縮小晶體管的問(wèn)題是如此的困難，以至于即使是英特爾(微處理器領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，也是數(shù)十年來(lái)fab工廠技術(shù)的黃金標(biāo)準(zhǔn))也被絆住了。行業(yè)觀察者認(rèn)為，英特爾在將其下一代芯片從10nm推進(jìn)到7nm的路上遇到了多個(gè)障礙，被甩在了臺(tái)積電和三星之后。

加速上漲的工廠成本、技術(shù)障礙、能量密度的限制與收益的減少這些因素綜合在一起，導(dǎo)致格羅方德宣布放棄。這也意味著未來(lái)硅芯片領(lǐng)域的創(chuàng)新方向變得不可預(yù)測(cè)。

將更多的晶體管放到硅晶片這條道路的終結(jié)并不意味著計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域創(chuàng)新的終結(jié)。(需要明確的是，硅芯片的前沿技術(shù)會(huì)繼續(xù)發(fā)展，但是每一年的發(fā)展將變得細(xì)微，格羅方德也沒(méi)有關(guān)門(mén)，只是它不再是推動(dòng)前沿發(fā)展的公司之一了。)

但這件事確確實(shí)實(shí)地告訴我們，計(jì)算能力的逐年遞增不再有保障。我們過(guò)去60年所遵循的創(chuàng)新方式已經(jīng)走到了盡頭。過(guò)去的創(chuàng)新是將我們見(jiàn)過(guò)的設(shè)備變得更快，而現(xiàn)在取而代之的是設(shè)備的設(shè)計(jì)者需要用他們已有的100億個(gè)晶體管去做更有創(chuàng)造性的事。

值得注意的是，在過(guò)去35000年的以來(lái)，人類(lèi)的大腦中始終有1千億個(gè)神經(jīng)元。但我們還是用同樣的計(jì)算能力學(xué)會(huì)了做更多的事情。這對(duì)于半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)也是一樣的。我們將要去找到一種全新的方式去使用這100億個(gè)晶體管。

比如，出現(xiàn)了新的芯片架構(gòu)，例如大規(guī)模并行處理器和用于AI或是其他機(jī)器學(xué)習(xí)等特殊目的的芯片，也出現(xiàn)了新的芯片封裝方法和新的存儲(chǔ)器連接方法，甚至出現(xiàn)了新型的存儲(chǔ)器。還有一些設(shè)計(jì)在向極低能耗或是極低成本的方向推進(jìn)。

這對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)意味著什么呢?首先，需要非常高的處理能力的高性能應(yīng)用程序?qū)⒊掷m(xù)從你的本地設(shè)備向云端轉(zhuǎn)移，這在新的5G網(wǎng)絡(luò)下變得更加可行了。第二，盡管我們購(gòu)買(mǎi)的新的計(jì)算機(jī)設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)成的軟件不會(huì)快很多，但是利用新的顯示器、傳感器和其他還僅僅是原型的技術(shù)，新的功能——比如人臉識(shí)別、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、自主導(dǎo)航和其他我們甚至還沒(méi)有想到的應(yīng)用程序——將會(huì)出現(xiàn)。

計(jì)算的世界正在向新的而又未知的領(lǐng)域展開(kāi)。對(duì)于臺(tái)式機(jī)和移動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō)，必要的升級(jí)不再是速度，而是新的功能。

這是半個(gè)世紀(jì)以來(lái)第一次芯片制造行業(yè)的規(guī)則發(fā)生了變化。在這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程中，會(huì)有新的成功者和失敗者。迷霧過(guò)后究竟是什么，讓我們拭目以待。