第31章 晶片早晚會有的(第1/5 頁)

晶片與人工智慧之前又有何聯絡呢？

1 晶片定義

11 晶片與積體電路的關係

晶片，也被稱為微晶片或積體電路（ic），是指透過特定的工藝流程在半導體材料上整合了大量電子元件（如電晶體、電阻、電容等）的微型結構。在半導體行業中，晶片和積體電路這兩個術語經常被交替使用，儘管從嚴格的定義上講，積體電路是一個更廣泛的概念，涵蓋了晶片的設計、製造和封裝測試等全過程，而晶片則特指積體電路的物理載體。

根據市場研究資料，積體電路的市場規模在2023年預計將達到5000億美元，其中晶片作為積體電路的主要表現形式，佔據了市場的絕大部分份額。隨著技術的不斷進步，晶片的整合度不斷提高，從早期的ssi（小規模積體電路）、si（中規模積體電路）發展到lsi（大規模積體電路）和vlsi（超大規模積體電路），整合度的提高使得單個晶片上可以整合數十億個電晶體，極大地推動了電子裝置的效能提升和小型化。

12 晶片的功能與應用

晶片的功能和應用非常廣泛，它們是現代電子裝置中不可或缺的核心部件。根據不同的功能，晶片可以分為以下幾類：

處理晶片：如cpu（中央處理器）和gpu（圖形處理器），負責執行復雜的計算任務和圖形渲染。

儲存晶片：如dra（動態隨機存取儲存器）和nand快閃記憶體，用於資料的儲存和快速訪問。

通訊晶片：如基帶晶片和射頻晶片，負責裝置的無線通訊功能。

感測器晶片：如s（微電機系統）感測器，用於檢測環境變數如溫度、壓力等。

根據gartner的報告，全球晶片市場在2022年的銷售額達到了6000億美元，其中智慧手機、個人電腦和伺服器是晶片最大的應用市場。隨著物聯網（iot）、人工智慧（ai）和自動駕駛等新興技術的發展，晶片的應用領域將進一步擴大，預計到2025年，全球晶片市場規模將超過7000億美元。

此外，晶片在各個領域的應用也推動了相關行業的創新和發展。例如，在汽車行業中，隨著電動汽車和自動駕駛技術的發展，對高效能晶片的需求日益增長。據估計，到2030年，汽車晶片的市場規模將達到1000億美元，佔整個晶片市場的近15。在工業自動化和醫療裝置領域，晶片的應用也極大地提高了裝置的智慧化水平和處理能力。

2 晶片技術組成

21 設計與製造工藝

晶片的設計和製造工藝是晶片技術的核心組成部分，涵蓋了從概念設計到最終產品的全過程。設計過程通常開始於規格定義，接著是邏輯設計、電路設計、佈局和佈線等步驟。製造工藝則包括晶圓製備、光刻、蝕刻、離子注入、化學氣相沉積(cvd)、物理氣相沉積(pvd)、化學機械拋光(p)等關鍵步驟。

設計過程：根據ieee的報告，設計一顆複雜的晶片可能需要數百名工程師花費數年時間。設計過程需要大量的計算資源和專業的eda（電子設計自動化）工具，如cadence和synopsys提供的設計軟體。設計階段的投資巨大，據估計，設計一顆高階晶片的成本可能高達數億美元。

製造工藝：晶片的製造工藝不斷進步，目前最先進的工藝已經達到5奈米甚至3奈米節點。臺積電(tsc)和三星是這一領域的領導者，他們透過不斷研發新的製造技術，如極紫外(euv)光刻技術，來實現更高的電晶體整合度和效能提升。這些先進工藝的開發需要數十億美元的投資。

效能與成本：隨著製造工藝的進步，晶片的效能得到了顯著提升，同時功耗降低。然而，製造成本也隨之