【分享】芯片，建立在沙粒上的帝国

    现在，电脑手机等电子产品几乎变成了人们身体的“电子器官”；无所不在的 WiFi，毋庸置疑改写了马斯洛需求层次论的底层；信息技术席卷全球，芯片产品的应用已经无孔不入！

1 原子世界里的比特生活
    打开脑洞，咱们简单粗暴地将这个生存的世界定义为：原子世界、比特世界、精神世界。
    原子世界，即无数的原子（atom）构成了人类、天地、细菌、江河等客观实体。
    比特世界，就是现实世界的一切均可以转化为二进制比特（byte）形式存储在计算机中。
    精神世界，既是虚拟的又是真实存在的，精神力量对于客观世界和比特世界有巨大的影响。
    原子世界中地球生物经过亿万年的进化，在近300万年，有了咱们智人这个物种，但这漫长的原子岁月中咱们还都是DNA的奴隶，不停靠“保存”及“复制”繁衍自己。可就在这短短数十年，比特世界疯狂的改变了人类。初期，信息技术的发展推动了原子世界的比特化：Email秒杀了邮局；音乐变成了iTunes；书籍变成了Kindle；画笔变成了Photoshop；现金变成了支付宝……
    现在随着IoT、AI、5G及区块链等技术日益成熟，比特世界以更加迅猛的发展速度开始反哺原子世界，即有观点认为“数据资产化”是原子世界和比特世界连通的虫洞。


    回到咱们的日常生活，仔细品一下咱们是不是被“沙粒”包围了呢？
    早晨被闹钟唤醒 —— 家电及手机芯片；
    播一首醒脑晨曲 —— 家电及手机芯片；
    早餐 —— 家电芯片；
    通勤 —— 交通设备及手机芯片；
    工作 —— 设备、电脑及手机芯片；
    点个外卖 —— 电脑及手机芯片；
    看个电影 —— 各种设备芯片；
    回家休息 —— 黑电白电芯片；
    ……
    信息技术的底座不就是“芯片”吗？
    当下，原来我们都是沙控（chip）！

2 从沙粒到芯片
    “看沙是沙，看芯是芯。……”
    沙粒本来和芯片看不出有什么关系，跨越牛顿经典后，沙粒的硅居然成了芯片的基础材料，推动了比特世界的发展。
    当比特世界的能量反哺原子世界，并推动人类社会的发展，咱们发现“看沙不是沙，看芯也不是芯了……”。  
    信息技术让人类享有这个地球村，人类可以更好团结起来组成命运共同体，抗击灾害推动文明发展。所以，就芯而言这不是谁卡谁脖子的问题，是全人类要联合起来共同发展的问题！


    最近IBM全球首发2nm！该技术还属于概念阶段，但IBM预计2nm制程技术或能实现在“指甲盖”大小的芯片上集成约500亿晶体管；据国外科技媒体AnandTech报道，IBM 2nm制程或能在每平方毫米芯片上集成3.33亿个晶体管。相比之下，台积电5nm制程每平方毫米约1.71亿个晶体管，三星5nm制程每平方毫米约1.27亿个晶体管。性能和功耗方面，相比7nm芯片，2nm芯片的性能可提升45%、功耗有望降低75%。
    技术在高速发展，芯片的“摩尔定律”还在继续。当看透了沙还是沙，芯还是芯。人类的方向在哪呢？
    我们是否更需要大爱，去真正打通原子世界、比特世界和精神世界呢？有爱的心识才是连接一切的本质？
沙子是怎么变成碎片的？主要工艺和技术难点是什么？
砂转化为片材原料，下一步就是芯片制造的开始。
这些切片抛光的硅片首先在先进的熔炉中烧制。表面上应形成均匀的氧化膜，然后在加工后的硅片上涂上光刻胶。
下一步是光刻工艺。所设计的电路通过紫外线和掩模刻在硅片上。蚀刻后的硅片经过刻蚀机后，未受光刻胶保护的部分腐蚀，露出硅衬底，形成电路外观。


    别以为如果电路成形了，芯片就会被制造出来。有几个步骤。首先，离子注入，然后热处理将稳定这些离子，形成所谓的数十亿晶体管，构成芯片。
    下一步是镀铜，在晶圆表面形成一层铜。镀铜后，必须经过研磨、光刻、蚀刻等工艺，才能将上面的一层铜切割成一条细线，并连接晶体管。
    而上述过程还会继续重复，因为一个芯片，不止一层电路，多少层电路，这个过程会持续多少次，最多20多次。
    基本上，即使芯片的制造过程已经完成，这样的硅片也将被封装，这是最后一步。首先，它被切成块，然后通过添加一个底座、散热器和密封件，完成一块芯片。



3 硬件是基础  软件是灵魂
    数化万物，芯片技术的发展人类可以最大限度把精神世界的理想淋漓尽致通过比特世界发挥到原子世界。回顾一下历史，不难看出原子世界的发展与比特世界的信息产业相比就相形见绌了。取样中国，窥斑见豹。比如:
    就在我国改革开放初期，打开国门第一次信息浪潮袭来。电脑这样的新生事物涌入，当时所有的电脑芯片板卡都是进口，操作系统及软件完全英文，全民对这洋玩意无从下手。但短短几年，咱们就找到了信息技术的突破口——软件研发！符合国情的汉化软件及大量业务信息化软件成功上市，有财务电算化软件、OA办公软件、ERP企业管理软件及杀毒软件等等。这一招，推动了中国的经济发展，也补了我国缺芯的短板，让电脑设备降为工具型的普通装备。在原子世界被推动发展中，软件第一次体现了灵魂作用。
    互联网开启了第二次信息浪潮的到来，这次我国接受互联网技术的速度远远超过以往。以数据中心的高性能计算、通讯计算及个人计算需求暴增，还是基于软件！成功将原子世界的业务需求信息化到比特世界。这一时期咱们诞生了全球最大的电商平台、全球最大的互联网通讯公司、全球最大的各类互联网服务企业…… 软件是灵魂，再次立下汗马功劳！
    当下进入第三次信息浪潮，中国正式开启数据经济时代。人工智能、区块链、云计算、大数据和边缘计算等软件技术与芯片硬件技术高度融合，软硬边界日益模糊。硬件和基础软件进一步下沉，成为比特世界推动原子世界发展的“新基建”。
    A（Artificial Intelligence，人工智能）；
    B（Block Chain，区块链）；
    C（Cloud Computing，云计算）；
    D（Big Data，大数据）；
    E（Edge Computing，边缘计算）。
    这个建立在硬件芯片基础上的ABCDE将人类发展带到新的里程碑，数智创新会让人类智慧价值最大化。且以机电硬件为基础的智能制造、机器人、智能汽车等会持续将人们从体力劳动中解放出来，可预测到人脑思维创造的价值最直接界面将是以边缘计算为核心的更高级软件平台。
    下一次浪潮还是：硬件是基础，软件是灵魂？