ag百家乐在线 2029年，半导体行业“奇点”莅临
发布日期：2024-02-03 23:43 点击次数：83文 | 半导体产业纵横ag百家乐在线
当笔者在读到好意思国发明家雷·库兹韦尔（Ray Kurzweil）的著述《后东说念主类》时，我意志到：“才气呈指数级提高的东说念主工智能（AI）将在2045年惠及全东说念主类。”
当东说念主工智能（AI）超越东说念主类技艺时，本领奇点就会到来。
我念念：一个访佛于科幻电影《闭幕者》那样的天下，军事计较机“天网”将东说念主类视为敌东说念主并发动核接触的天下可能行将到来。
库兹韦尔在经受记者采访时示意：“当我文告东说念主工智能超越东说念主类的预测时，包括其后赢得诺贝尔奖的筹商东说念主员在内，莫得东说念主首肯还需要 100 年……到 2029 年，东说念主工智能将领有比东说念主类更高的技艺……现时连2029年的预测齐被以为是保守的。”
践诺上，2024年诺贝尔物理学奖将颁发给两位发现并发明了AI基础“机器学习”的筹商东说念主员；诺贝尔化学奖授予三位使用AI凯旋预测卵白质结构的科学家。也等于说，有五位东说念主工智能关联筹商东说念主员入选2024年诺贝尔奖赢得者。
在《后东说念主类》中，还需要100年的事情，在库兹韦尔预测后的19年就发生了。的GPU等芯片为AI的跳动作出了首要孝敬。
在本文中，咱们会先来预测由于AI产生的半导体需求，2030年（奇点照旧到来后）民众半导体市集将增长些许。之后，咱们以每个封装（芯片封装）的每秒浮点运算次数算作主张，不错发现摩尔定律在加快。
此外，摩尔定律加快发展的身分之一是晶体管的抓续变小，而ASML的EUV光刻机在抓续地作念出孝敬。临了，笔者会预测到2050年时候的民众半导体市集，并谈谈我的念念法。
从某种意旨上来说，咱们照旧达到了本领奇点。
2025年到2030年，民众半导体市集
图1 种种半导体出货量及半导体总量预测 来源：ASML
上图是2024年在ASML投资者日是展示的PPT，主题是“终局市集、晶圆需乞降光刻开销”。这张图展示了从2025年到2030年中，多样电子开发（举例智高手机、个东说念主电脑、消费者、有线和无线基础步骤、就业器、数据中心和存储、汽车和工业开发）的增长量，同期还有民众半导体行业的增长情况。从图中不错看出，半导体市集大致增长些许。
图1中，展示了两种类型的预测趋势：CMD 2022 和CMD 2024。CMD 2022是基于2022年对2025年至2030年半导体市集的预测；CMD 2024则是基于2024年对2025年至2030年半导体市集的预测。
这两种预测阵势的差异在于，有莫得反应了生成式AI带来的民众蕃昌、有莫得辩论2023—2024年的半导体衰败。
2022年11月30日，Open AI发布了ChatGPT，因此基于CMD 2022的预测莫得辩论生成的AI的影响。由于半导体行业在 2023-2024 年进入周期衰败，因此CMD 2022中莫得辩论该影响，仅在CMD 2024中反应了周期衰败的影响。
了解了以上情况，再仔细看图1 ，不错发现CMD 2022中除就业器、数据中心和存储除外的电子开发的半导体出货量，齐将比CMD 2024更大，不外增速齐是个位数，增幅不是很大。
三大领域，股东2025年后半导体市集发展
就业器、数据中心、存储齐将在2024年后股东半导体市集的发展。基于CMD 2024的多样电子开发半导体的预测如下。
智高手机半导体的市集到 2025 年将达到 1,490 亿好意思元，预测将以每年 5% 的速率增长，到 2030 年将达到 1,920 亿好意思元。
PC半导体在2025年市集920亿好意思元，将以每年4%的速率增长，到2030年达到1120亿好意思元。
消费半导体的市集在2025年达到700亿好意思元，将以每年3%的速率增长，到2030年达到830亿好意思元。
用于有线和无线基础步骤的半导体市集到 2025 年将达到 530 亿好意思元，将以每年 6% 的速率增长，到 2030 年将达到 700 亿好意思元。
汽车半导体2025年市集760亿好意思元，将以每年9%的速率增长，到2030年达到1140亿好意思元。汽车半导体的增长率位居第二，仅次于就业器和数据中心及存储半导体。
工业半导体2025年市集840亿好意思元，将以每年7%的速率增长，到2030年达到1200亿好意思元。
在预测中，独一预测CMD 2024增长速率快于CMD 2022的半导体行业是就业器、数据中心和存储的半导体，其范围将从2025年的1560亿好意思元以每年18%的速率增长，到 2030 年达到 3610 亿好意思元。用于就业器、数据中心和存储的半导体在多样电子开发中增长率最高，2030年的预测值也最高。
据预测，到2025年，民众半导体市集将达到6790亿好意思元的范围，并将以每年9%的复合增长率抓续扩展，预测至2030年，该市集价值将攀升至1.51万亿好意思元。
在民众半导体市荟萃，各细分领域的市集份额从高至低步骤为：就业器、数据中心及存储占比34%，智高手机占18%，工业用途占11%，汽车领域占10%，个东说念主电脑约占10%，消费者领域占7%，有线和无线基础步骤领域占6%。
基于上述分析，就业器、数据中心以及存储领域所使用的半导体将成为2025年至2030年时期民众半导体市集的主要推能源。由于AI半导体也包含在其中，不错得出论断：AI将成为半导体市集增长的主要驱能源。
接下来，探讨的问题是：驱动民众市集的AI半导体的才气将如何教授？
两年翻一番的摩尔定律
迄今为止，摩尔定律每每被相识为每两年，单个芯片上集成的晶体管数目将翻一番。但是，在明天，“单个芯片”的意见可能将失去其贫苦性，而“单个封装”的贫苦性将日益突显。因为将多样芯片集成到单个封装中并算作单个系统运行的“小芯片”（Chiplet）将成为主流。
图2 ASML新任CEO 在ASML投资者日上展示的PPT
如若咱们将单个封装的晶体管数目算作图表的纵轴，则不错预测晶体管数目每两年增多一倍的“摩尔定律”将抓续下去（图2）。因此，到 2030 年，半导体的每个封装中将集成一万亿个晶体管。换句话说，摩尔定律仍然树立。
此外，如若咱们在图表的纵轴上绘图“单个封装”的计较速率，咱们不错看到带来“本领奇点”的新视角。
以计较速率为纵轴的“新摩尔定律”
图3 2010年代，单个封装计较速率2年内增长16倍（能耗2年内增长5倍） 来源：ASML
倘若咱们在垂直坐标轴上容貌出单个封装下的计较处理速率，便能不雅察到自21世纪10年代起，该速率阅历了显耀的变革（参见图3上半部分）。由于东说念主工智能的需求，计较速率每两年增多一倍，预测两年内将增多16倍。这等于新的摩尔定律。
另一方面，从纵轴看单个封装的能耗，两年内下落了60%，但由于东说念主工智能的需求，两年内将增多五倍（参见图3下半部分）。这是很危急的，单个封装的能耗增多让芯片产生了弘大的热量。
算作科罚这一问题的对策，光通讯将变得至关贫苦。现时，数据中心内的就业器之间或容纳就业器的机架之间的通讯正在使用光而不是电。明天，需要通过光学联络来联络机架中的多样芯片。
诚然能源销耗存在很大问题，但是新摩尔定律带来的高性能计较机是如何出现的呢？
超等计较机，每秒能践诺200百亿次
图4 生成式AI股东摩尔定律，但资本飙升 来源：ASML
图 4是超等计较机 Aurora，它由好意思国能源部 (DOE) 援助，由英特尔和惠普企业 (HPE) 开发。
Aurora 的开发资本为 5 亿好意思元，ag真人百家乐真假启动计较速率为 2 exaFLOPS/s（每秒 200 百亿次计较），但截止 2024 年 5 月，已达到 1.012 exaFLOPS。这款 Aurora 共有 85K 个 CPU 和 GPU、230PB（PB）内存和 230PB 存储。简而言之，Aurora 就像是一个十分先进的芯片。
以Aurora为代表的超等计较机正在创造新的摩尔定律，即“2年内计较速率提高16倍。”（但背后的问题是开发资本太高，而且销耗大齐能源）
这种超等计较机集成了大齐的先进的逻辑芯片、DRAM、SSD以尽头他半导体组件。ASML的High NA EUV光刻机不错用来坐褥这类顶端半导体产物。
接下来，咱们一齐望望EUV 光刻机如何将芯片制程进一步减弱的？
先进逻辑芯片阶梯图
图5 到2039年的先进逻辑阶梯图 来源：ASML
图5展示了到2039年的逻辑芯片阶梯图。截止2024年，台积电大致量产的最顶尖的节点是“N3”，晶体管为FinFET，良好互连间距为23 nm，罗致NA为0.33的EUV光刻机（Low NA）。
在本领奇点到来的2029年，芯片工艺制程的本领节点是“A10”，晶体管将是第3代Nanosheet（Gate All around / GAA），良好互连间距将是18 nm，罗致NA 为 0.55的EUV光刻机（High NA）。何况晶体管后头供电的后头供电蚁集（BSPDN），有但愿大致插足践诺使用。
图6 从Low NA到High NA 来源：ASML
图6展示了什么时候脱手使用Low NA EUV光刻机和High NA EUV光刻机。Low NA EUV光刻机是在2020年脱手在N5节点上追究使用，台积电的“N7+”初次尝试，此外，Low NA双图案本领是在N5至N3工艺节点中得到独揽。
依据ASML的预测，2027年将脱手罗致High NA本领于A14节点，而A10节点足下将脱手罗致High NA双图案化本领。
那么，先进的逻辑芯片和DRAM中，EUV 践诺会独揽到些许种掩模上呢？
EUV的使用量有些许？
图7 2030年先进逻辑和DRAM将使用些许层EUV和High NA？ 来源：ASML
图7理会了从 2025 年到 2030 年，先进逻辑和DRAM将使用些许层EUV。
一脱手，用于先进逻辑的EUV层预测到2025年将达到19至21层，然后以每年10%至20%的速率增长，并在2030年增多至25至30层。其中，ASML以为High NA将会是4到6层（图7左图）。
之后，将购买先进DRAM的EUV层数预测将在2025年达到5层，以每年15%～25%的速率增长，并在2030年达到7-10层。其中，ASML预测High NA将为2至3层（图7右图）。
对于EUV的总层数，我念念“这等于它的骨子吗？”笔者对于High NA的层数感到有点奇怪，尤其是对于先进DRAM，笔者怀疑 High NA可能不会被使用。因为DRAM应该会在2030年足下成为三维神色（访佛NAND），如若3D DRAM量产的话，我以为不仅仅High
NA，以致Low NA也不需要这样多层。
话虽如斯，咱们如故来望望EUV的本领发达。
High NA和Low NA的阶梯图
图8 Low NA (0.33NA) 和High NA (0.55NA) EUV阶梯图 来源：ASML
2024年，ASML发布了Low NA的最新式号NXE：3800E。NXE:3800E 的浑沌量现时为 220 片/小时，比之前型号 NXE:3600D 的 160 片/小时有了彰着纠正。此外，下一代型号NXE：4000F的场所是250片/小时，NXE：4200G的场所是280片/小时或更多。
EUV浑沌量主张发生了变化。往常，浑沌量以每天的曝光次数（晶圆/天）来示意，但从现时脱手，使用每小时的曝光次数（晶圆/小时）。践诺上，这个主张更容易相识。
再来看High NA，ASML的场所是2025 年终了量产EXE:5200B。这是继EXE:5000之后的下一代High NA EUV光刻机。预测浑沌量将从 EXE:5000 的 110 片/小时增多到 175 片/小时。
此外，筹商于 2027 年推出浑沌量超越 185 片/小时的 EXE:5200C，并于 2029 年推出浑沌量超越 195 片/小时的 EXE:5400D。2032 年，NA 为 0.75 的 Hyper NA 也行将出现。这样，EUV就从0.33NA（低NA）、0.55NA（高NA）和0.75NA（超NA）连续发展。
ASML正在全力开发。
通用EUV模块化和浑沌量教授
图9 低 NA (0.33) 到高 NA (0.55) 到超 NA (0.75) 来源：ASML
如图9所示，光源、标线台、晶圆台等是Low NA、High NA和Hyper NA的通用模块，而各代专用模块仅针对我制作的镜头等光学系统开发。
在2024年推出的低NA NXE:3800E中，ASML精巧地引入了一项枢纽本领。该本领的中枢在于，ASML为极紫外光（EUV）光源规划了一个通用模块，旨在终了从低数值孔径（NA）到高数值孔径乃至超高数值孔径（超NA）的抓续本领演进。
通过这种阵势，NXE:3800E 的开发和发货场所是在明天 15 年或更万古刻内使用通用模块。这是ASML十分典型的战略。
图 10 浑沌量抓续提高 来源：ASML
明天浑沌量将抓续教授。对于低数值孔径（NA）的开发，ASML筹商将NXE:3800E的产能教授至每小时超越200片晶圆，场所是在2030年之前达到每小时300片晶圆。此外，对于高数值孔径（NA）开发，场所是到2030年将产能从第一代EXE:5000的每小时110片晶圆教授至超越200片晶圆。
明天民众半导体市集预测
从前文不错看到，晶体管还会在明天的15年时刻内连续微缩下去，而这种不停的袖珍化将很可能导致新摩尔定律的终了，其中每个封装的计较速率在两年内提高16倍。
图11 自1990年以来，民众半导体市集约莫每10年翻一番 来源：字据WSTS数据和作家预测创建
在这里，咱们再次对民众半导体市集的明天作念出预测。此前，笔者曾写过，民众半导体市集将在10年内约莫翻一番。
2022 年至 2024 年间，民众半导体市集范围约为6000亿好意思元，十年后到2032年将翻一番，达到 1.2 万亿好意思元。十年后，即2042年，这一数字将翻一番，达到 2.4 万亿好意思元，再过十年，即2052年，这一数字将翻倍，达到4.8万亿好意思元（图 12）。
图12 如若10年内翻一番，2052年将达到4.8万亿好意思元 来源：字据WSTS数据和作家预测创建
奇点照旧到来了吗？
在作念出这些半导体市集预测时，笔者假定奇点将出现时 2045 年，即20多年后的远处明天。不外，正如开始先容的那样，库兹韦尔先生示意，奇点将在2029年到来，比原筹商提前了16年。
写到这里，笔者脑海中略过了一个念念法：奇点不是照旧在这里了吗？
第一个迹象是，如图3所示，单个封装的计较速率从 2010 年代的“两年内翻倍”速即提高到 2020 年代的“两年内翻了 16 倍”。第二个迹象是生成式AI的功能不停增多和日常使用，举例 ChatGPT。
我此前以为奇点是电影《闭幕者》中出现的军用计较机“天网”具有自我意志，“机器将东说念主类视为敌东说念主并在微秒内发动核抨击”的情况。
但是，践诺的奇点并不是这样的。ChatGPT会遍布全天下，许多东说念主齐会使用和依赖这种生成式AI，这不是浸透到大脑中的东西吗？如若这样念念的话，是不是不错说奇点照旧到来了呢？
在撰写这篇手稿时，笔者使用了生成式AI。至少对我来说，奇点可能行将到来。
亲爱的读者们，您若何看？
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