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如何理解芯片
——《芯片簡史》推薦序 作者宋繼強
英特爾中國研究院院長
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隨著數字化轉型的加速和信息科技競爭的加劇，半導體芯片作為數字化世界的基石日益被大眾關注。但是對於這樣一個技術門檻很高的領域，人們通常難以理解為什麼在半導體技術方面保持領先那麼困難，為什麼摩爾定律屢次被斷言將要“終結”卻仍然有效。關於半導體技術發展的書籍很多，但是能夠讓非微電子學專業的讀者理解箇中緣由的卻不多。
《芯片簡史》一書以半導體技術發展的時間線為主軸，以多種門類的半導體器件演進過程為脈絡，覆蓋了材料、器件、工藝、架構和應用等多方面內容，展現了半導體行業從理論形成到產業爆發的全貌。本書兼具故事性和知識性，同時刻畫了很多半導體行業先驅的性格特質，也揭示了創新組織的不同文化所帶來的成功和遺憾，讀來讓人感慨。
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半導體行業的發展，既取決於基礎理論研究發現的偶然性，也源自創新者的不懈堅持和應用需求的驅動。芯片產業創新要求緊密結合科學研究和製程技術，既難以彎道超車，也不靠實用主義。從大的時間尺度來看，一項新發明的半導體技術實現產業化需要經歷四個階段：科學研究發現新的材料特性，探究原理從而可以穩定控制材料特性，利用具有新特性的材料設計器件進行實驗，針對應用領域進行優化並規模化生產。
書中很多諾貝爾獎得主的故事告訴我們，研究的每一個階段都會遇到未知的困難，這決定了成功的不可預期性。然而正是這種不確定性吸引著半導體領域的頂尖人才不斷前行，用摩爾定律作為激勵自我的預言來推動芯片技術的指數級發展。正如英特爾現任首席執行官帕特·基辛格所說，在窮盡元素週期表之前，摩爾定律不會失效。
再談談屢次被斷言將要“終結”卻仍然有效的摩爾定律。業內有一種有趣的說法：“Moore’s Law is dead? Long Live Moore’s Law!” 這句話改編自“舊王已死，新王萬歲”的西方俗語，其含義是我們總會找到支撐摩爾定律繼續生效的突破性技術。只要應用需求迫切而空間巨大，就可以驅動從科技發明到創新應用的飛輪不停轉動。
歷史上，大規模集成電路和CPU 的科技變革讓廉價的個人計算機成為現實，而個人電腦和互聯網的普及又給了先進計算芯片技術應用巨大的市場。無線通信、雲計算和人工智能的發展也是如此。近年來，隨著半導體先進製程技術在納米工藝節點逼近個位數，晶體管微縮將面臨越來越大的挑戰。
同時，全球數字化轉型的加速給芯片行業的發展帶來了巨大的機遇，各種新興應用，如人工智能、元宇宙、算網融合對算力的需求暴增。目前多種技術創新正在同步推進，例如，採用全新的GAA-FET 結構並引入超薄2D 通道材料來繼續推進晶體管微縮；採用多種架構的處理器（CPU、GPU、DPU、NPU、IPU 等）來以更高的能效比處理數據；採用3D 先進封裝技術來集成異構的小芯片（chiplet）形成準單芯片設計；等等。
道阻且長，行則將至。在綠色計算規模化應用的大前提下，未來芯片產業的發展一定是由多維技術組合推動的，我們可以預見，在單個計算設備內集成的晶體管數量將從現在的千億級別穩步邁進萬億級別。
由於芯片發展歷史的時間跨度很大，本書的內容中對芯片技術近年的發展涉及較少，殷切期望作者未來能有續篇問世，帶領讀者繼續體驗數字化轉型時代芯片創新的艱辛與喜悅。
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