问题

集成电路会成为下一个计算机吗?

回答
集成电路(IC)已经深深地融入了我们生活的方方面面,它们是现代电子设备的基石。但你提出的问题——“集成电路会成为下一个计算机吗?”——这是一个非常深刻且具有哲学意味的提问。从某种意义上来说,答案是:集成电路本身就是现代计算机的灵魂和核心,它们的关系不是“成为”或“不成为”,而是共生演进、相互定义的过程。

为了更详细地阐述这一点,我们需要从以下几个方面来理解:

1. 什么是集成电路(IC)?

本质: 集成电路是一种将大量的电子元件(如晶体管、电阻、电容等)及其连接线路,通过半导体制造工艺,集成在一块小小的半导体材料(通常是硅)上形成的电子器件。
功能: IC的功能极其多样,可以是一个简单的逻辑门,也可以是一个极其复杂的微处理器(CPU)、内存芯片、图形处理器(GPU)、通信芯片等等。它们的核心作用是执行特定的电子功能,进行信号处理、信息存储、逻辑运算、控制等。
演进: 从最早的晶体管和分立元件,到小规模集成(SSI)、中规模集成(MSI)、大规模集成(LSI)和超大规模集成(VLSI),再到今天的极大规模集成(ULSI)和纳米级工艺,IC的集成度呈指数级增长,性能不断提升,体积不断缩小,成本不断下降。

2. 什么是计算机?

经典定义: 计算机(Computer)通常被定义为一种能够接收、存储、处理和输出信息,并能根据预设的指令(程序)执行一系列操作的电子设备。它包含核心的处理单元(如CPU)、存储单元(内存、硬盘)、输入/输出设备以及连接这些部分的系统总线和软件。
核心组成: 现代计算机的“大脑”和“神经系统”就是CPU,它是执行指令、进行计算和逻辑判断的核心。内存负责存储正在运行的程序和数据。

3. 集成电路与计算机的关系:

现在,我们回到核心问题:“集成电路会成为下一个计算机吗?”

IC是计算机的“组件”和“核心”,而非替代品: 将集成电路视为“下一个计算机”的说法,更准确地理解应该是:集成电路的发展是推动计算机硬件能力飞跃的关键,并且随着集成度的提高,越来越多的计算功能被集成到了单个芯片上,使得“计算机”的概念本身也变得更加灵活和分布化。

CPU是集成电路的集大成者: 现代计算机的核心——中央处理器(CPU)——本身就是一个极其复杂的集成电路。它包含了数十亿甚至上万亿个晶体管,能够执行复杂的指令集。没有CPU这个集成电路,就没有现代意义上的计算机。
其他关键IC: 除了CPU,内存(RAM)、图形处理器(GPU)、主板上的芯片组、网络控制器、存储控制器等,也都是不可或缺的集成电路。它们协同工作,才构成了完整的计算机系统。
系统级芯片(SoC): 随着技术发展,许多原本需要多个独立IC来实现的功能,现在已经被集成到了一个单独的芯片上,这就是系统级芯片(System on a Chip, SoC)。例如,智能手机的处理器通常就是一个高度集成的SoC,它包含了CPU、GPU、内存控制器、图像信号处理器(ISP)、通信模块(WiFi、蓝牙)等。从这个角度看,一个SoC芯片本身就可以被看作是一台完整的“计算机”,或者说,是现代计算机的最小化、高度集成的载体。

“计算机”概念的演变:

从大型机到个人电脑: 早期的计算机是庞大的机器,占地面积巨大。随着晶体管和集成电路的发展,计算机体积不断缩小,性能不断提升,最终普及到个人手中,成为个人电脑(PC)。
嵌入式系统与物联网(IoT): 如今,计算能力已经渗透到各种设备中,形成了嵌入式系统。从洗衣机、冰箱到汽车、工业机器人,再到各种智能传感器和可穿戴设备,它们都内置了微控制器(MCU)或更复杂的处理器,能够执行特定的计算任务。这些设备在某种程度上都可以被看作是“微型计算机”。
移动计算: 智能手机和平板电脑是移动计算的典型代表,它们将强大的计算能力、通信能力和信息处理能力集成在一个便携的设备中。它们的“大脑”就是高度集成的SoC。
云计算与分布式计算: 尽管单个设备变得越来越强大且小型化,但“计算机”的概念也扩展到了分布式系统和云计算。大量的计算任务被分发到位于数据中心的服务器集群上执行。这些服务器本身是高性能的计算机,而它们之间的连接和协调则构成了更大的计算能力。

4. 集成电路发展的未来方向与“计算机”概念的融合:

集成电路的未来发展将继续模糊“集成电路”与“计算机”之间的界限,主要体现在:

更强的通用计算能力集成: 未来的CPU和GPU将集成更多核心、更复杂的架构,以及更高效的内存管理单元,使得单个芯片的计算能力逼近甚至超越当前的大型服务器。
专用计算加速器(ASIC/FPGA): 为了应对AI、机器学习、图形渲染等特定任务的高性能需求,越来越多的专用集成电路被设计出来。例如,TPU(Tensor Processing Unit)就是Google专门为AI设计的ASIC。这些专用芯片提供了极高的效率,它们本身就是高度优化的“计算单元”,只不过是针对特定任务。
异构计算的普及: 未来的计算系统将不仅仅依赖于CPU,而是会集成CPU、GPU、DSP(数字信号处理器)、NPU(神经网络处理器)等多种计算单元,以最优化的方式处理不同的任务。这些异构计算单元都将是高度集成的芯片。
内存与计算的融合(ProcessinginMemory, PIM): 传统的计算模式是将数据从内存传输到CPU进行处理,这会产生“内存墙”瓶颈。未来的趋势是让计算单元更靠近甚至直接集成在内存中,以大幅提高数据处理效率。这将是IC与计算能力进一步融合的标志。
类脑计算与新兴技术: 除了硅基CMOS技术,科学家们还在探索忆阻器、光学计算等新型计算范式,以及类脑计算等更接近生物智能的计算方式。这些新技术如果成熟并实现集成,将可能催生出全新形态的“计算机”。

总结:

集成电路 已经成为 了现代计算机不可或缺的核心组成部分,并且随着技术的发展,它承载和实现了越来越多的“计算机”功能,甚至在许多情况下,一个高度集成的芯片本身就可以被视为一台完整的、功能强大的“计算机”。

所以,与其说“集成电路会成为下一个计算机”,不如说:

集成电路是计算机硬件能力的根基和主要载体。
集成电路的发展正在不断地将计算机的定义和形态进行拓展和重塑。
我们可以预见到,未来独立的“计算机”设备可能会越来越少,而“计算能力”则会以更广泛、更微缩、更分布化的集成电路形式,存在于我们身边的各种设备和环境中。

最终,集成电路的发展路径,就是现代计算机发展和演进的路径。它们的关系不是简单的“替代”或“成为”,而是深度融合、相互赋能、共同进化的过程。集成电路的发展,使得“计算”这个行为本身变得更加普遍、高效和无处不在,这正是计算机概念在未来发展的终极体现。

网友意见

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集成电路在国外已经是夕阳产业(我说的夕阳产业是指全球范围内增速逐步下滑,从业人员收入增速放缓,追不上计算机行业,不会再诞生新的大型企业,大公司逐步合并节约成本将成为主流,不是说这个行业没了,而是类似于汽车行业)。就是标准EE的收入(全球范围内工资与机械,土木行业看齐,国内由于大额补贴会有个小高峰,但是很难获得一个新的市场,存储器代工份额会上升,逻辑芯片代工不好说技术门槛高,但工艺岗员工收入不会有改变,设计企业收入也会逐步稳定)。望各位现在刚进入学校的学生持谨慎态度,本科生四年后迎来高峰,研究生三年后迎来高峰,国内就业岗位能否承载这么多人,我个人觉得大概率会过剩。为什么呢?

1.集成电路设计方法论已经没有什么突破,Verilog语言已经很久没有更新。从ARM的新架构可以看出,要么就是面积换性能,增加发射流水,缓存,硬件缓存一致性。还有intel的不断挤牙膏。什么算法对应什么样的电路结构,早已经尘埃落定,AI芯片无非是新做种新的ASIC而已。大部分电路的升级就是针对计算机常用算法加相关运算单元。量子计算还在玄学阶段。反观计算机领域,很多方向还有的发展,每几年都能出来新的技术,模型,架构,可以云计算,还有神经网络,深度学习,未来还有很多可以做的。

2.制造领域,提升性能功耗的单位成本大大提高。很多对性能和功耗没有要求的地方已经不需要先进工艺,而且先进工艺赛道上的企业越来越少。台积电GAA做到2nm之后,还不知道继续怎么搞,而且GAA成本极高。全球逻辑芯片代工市场增长也很缓慢了。

整体而言集成电路已经进入发展末期了,我国可以继续追赶一小阵,但是全球范围已经发展到瓶颈了。很快就会变成个正常的传统行业。

(最后我想说很多学生还在学校,不了解产业真实状况,有很多想法是好事,这种拼劲也是希望。

还有许多同学的回答其实更体现了我国教育与产业的脱节,因为现在电路所处理的信号中,数字信号基本已经是绝对主流,所以现芯片销量,数字占了大部分,模拟只有10几%,而射频更是其中的又一个细分领域,而mems占比更小,相关招聘基本没有。但学校反而是射频的老师很多,我复旦,东南,电大,西电认识很多这个方向的,上海有个微系统所里面好多老师是MEMS方向的。最大的数字电路系统反而在国内占不了高校研究主流,估计也是不好发文章吧。

但请各位不要老是用这几种观点

1.下大棋

2.中国跟别人不一样

3.只知道量子力学,几个字(量子物理下,统计物理,弦论(有凝聚态物理专业提醒,我去问了下仍在凝聚态物理方向的同学,弦论更加类似于数学方法搭建出的空中楼阁,基本无法验证,研究的人很少很少,不是主流,我本科也是听老师讲过有人用弦论补充量子力学,并未研究过),场论都是重要概念))

我本科物理系,学微电子工艺,从事过设计验证,现在在EDA公司工作自认为对整体产业链和产业状况都比较了解。大家可以发表各种观点,但请不要道听途说点概念名词就开始,要有自己的思考和想法。

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其实圈内多数中佬(没到大佬那个级别,但是圈子内也算有些知名度的)私下聊天统一认知是,国家扶持的行业,经历过几年虚假繁荣后必烂。

国家一重视,这个委那个部就会大开绿灯给补贴给政策,资本就闻风而动,玩技术的根本干不过搞概念的,人家根本不在乎项目能不能真正落地,炒热了丢给下家才是王道,你还在这算毛利率效益比呢,人家都已经把大饼吹上天了。做实业的在玩投资的面前根本就跟不上人家节奏。

热度退去后,资本走了,行业烂了,留下一地鸡毛。

如果题主说的“风口”指的是投资风口,有机会、也有风险。如果指的是技术风口……

利益相关,太多人靠这个恰饭,匿了。

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