“预测未来的最好方法就是发明它。
” 4月20日，高级芯片研究员专家、《芯片简史》作者、汪波、教授在湛卢世界读书日活动上总结了芯片的诞生对人类的影响。
发展影响巨大。
此前4月19日，《芯片简史》荣获第十九届文金图书奖科普图书。
文金奖组委会评价《芯片简史》：“作者煞费苦心地梳理和呈现了芯片的发明和发展过程，详细讲述了一群叛逆者突破传统、不断创新的故事。
只有通过芯片的过去，我们能否看到芯片的未来。
人工智能的快速发展也对芯片提出了更多更大的要求，以下是汪波教授在世界读书日活动上的演讲。
从书的角度看芯片，我们都知道一本书是由很多页组成的，每页都有很多文字，同样，一个芯片是由一块大硅片组成的，大约有大小。
一个披萨加工出来之后，我们把它切成很多很多的小方块，就是每一个芯片，类似这样的芯片并不是最终的一个单元，上面有很多晶体管。
芯片，但是晶体管的作用是什么？最基本的功能只有两个，一是作为一个开关，实现0和1，或者作为一个信号放大器，就像我们有一个麦克风，放大这个信号就可以用于通讯。
有了晶体管，我们的信息时代就有了计算机、互联网、无线通信等。
芯片和书籍的相似之处在于，它们都是先把一个想法变成版面或布局，或者我们书籍的版面，然后用光把它“打印”到介质上。
光刻机制造实际上是化学印刷的一种，介质硅晶圆就像纸一样。
除了这些之外，芯片和书籍其实还有一些相似之处。
你可以发挥你的想象力，想象一下，比如人物。
我们可以减小它的字体大小，同样对于晶体管，我们可以逐渐减小它的大小。
文字的字体可以改变，晶体管的样式可以改变，以使其更快，或使其消耗更少的电量，等等。
此外还有很多很多。
我简单的把它们列在这里，方便大家看一下。
那么我相信现场很多听众，比如出版人员，都会非常熟悉这几个词：校对和行距。
印刷相当于我们芯片制造中的光刻，最后一步就是封装，就像装订一本书一样。
晶体管尺寸缩小之后，刚才我们提到晶体管会变得越来越小。
慢慢变小之后会有什么变化吗？下图是晶体管的尺寸，从最初的几十微米缩小到如今的3纳米。
图中最大的紫色圆圈代表直径为10微米，我们的一根头发大约有50微米。
然后它不断缩小，到1微米，然后0.1微米，然后0.01微米……缩小到这张图中的最小点，比HIV病毒的直径还小。
也就是说，通过我们的光学显微镜，无论多么先进，都看不到它，因为可见光的波长最多只有纳米。
而现在我们的芯片只有几十纳米。
那么晶体管尺寸的缩小带来了哪些巨大的变化呢？芯片上可以塞进更多的晶体管，就像书页上可以塞进更多的文字一样。
举个具体的例子，这张图的左下角是2008年发明的第一个CPU芯片，它只有3个晶体管，尺寸是10微米，也就是10000纳米。
随着时代的进步，晶体管变得越来越小，出现了个人电脑、第一台笔记本电脑、第一台 iPod 和第一台 iPhone。
2020年3月，NVIDIA发布了BGPU芯片，拥有1亿个晶体管，比2018年增加了1亿倍，尺寸也缩小到了4纳米。
它比 10,000 纳米小很多倍。
换句话说，如果10微米的芯片有6米长的亚洲象那么大，那么今天的晶体管就只有蚂蚁那么大。
芯片的发展与人工智能的发展密切相关。
近年来，众所周知，芯片已经成为人们关注的热点。
相关新闻事件有很多引起了广泛关注，包括华为被列入实体清单、EUV光刻机无法出口到中国、疫情期间我们很多汽车厂商因疫情被迫减产甚至停产等。
缺乏筹码。
特别值得注意的是 ChatGPT 的发布。
年底，ChatGPT 发布。
下图左上角显示了ChatGPT网站访问量的变化，右下角显示了NVIDIA股票的变化曲线。
如果你比较一下，你会发现两条曲线都是向上增加的。
换句话说，存在正相关关系。
那么为什么NVIDIA的股票与ChatGPT的曲线相关呢？因为这家公司生产GPU，这是一种用于构建人工智能的处理器。
有了ChatPGT以及非常强大的GPU芯片的支持，我们可以做出超乎想象的事情，比如一个人形机器人可以理解人类的语言，甚至通过理解物理世界做出正确的反应。
所以我们自然会问一个问题，我们离奇点更近了吗？为什么芯片与人工智能的关系如此密切？简单来说，芯片可以为人工智能提供巨大的计算能力，即强大的计算能力。
目前计算能力的主要提供者是GPU芯片，它的计算能力比我们传统的CPU芯片更强，因为它投入了90%以上的资源来计算，而CPU只投入了25%的资源，而GPU是并行计算。
芯片发展简史以及未来芯片面临的挑战。
人工智能的快速发展也对芯片提出了更多更大的要求。
芯片行业现在面临一些更大的挑战，特别是三堵墙。
，一堵墙叫内存墙，就是CPU去存储数据的时候，要翻过一堵高墙，速度很慢；第二堵墙叫功耗墙，怎么理解呢，就是NVIDIA发布的GPU芯片。
它采用的冷却方式是水冷而不是空气对流来散热。
为什么需要水冷？因为它在工作时会产生大量的热量，但热量却无法散发出去。
现在我们芯片上的热密度已经达到甚至超过了火箭喷管的热密度，我们还没有找到解决方案。
如果继续下去，芯片将被其产生的热量烧毁。
第三堵墙是频率墙。
芯片CPU的频率几十年来都没有持续提升。
在芯片诞生之前，实际上只有一种非常笨重的器件，叫做真空管，是由灯泡改造而来的。
众所周知，灯泡体积很大，而且其表面是玻璃材质，非常脆弱。
所以第一台由真空管制成的计算机非常大。
直到 2000 年，贝尔实验室的三位科学家发明了晶体管。
它的尺寸比真空管小得多，而且由于没有所谓的玻璃盖，因此更加可靠。
它可以执行我刚才提到的两个基本功能。
，一个是放大信号，另一个是作为开关：0和1。
但是随着晶体管数量的增加，新的问题出现了。
如何在电路中互连这些晶体管以及如何组装它们？人们找不到解决办法。
十年后，基尔比想出了一个主意。
他想将所有原始晶体管集成在硅基上，以使设备更小。
然而，它还没有解决另一个问题，那就是如何使用这些晶体管。
建立联系。
另一位工程师Noyce想了一个办法来解决组件互连的问题，所以今天我们认为Kilby和Noyce共同发明了芯片。
芯片发明后，芯片上的元件数量不断增加。
七年后的2007年，摩尔受邀撰写了一篇文章。
他总结了这几年芯片发展的规律，发现芯片上的元件数量每年都在增加。
组件的数量增加了一倍，这是一个非常简单的规则，所以他写了一篇文章并将其发表。
这就是摩尔定律的原始表达，一个非常简单的定义。
首先是 1，然后是 2、4、8、16……并且逐渐加倍。
一开始数量会很少，但发展速度会呈指数级增长，40年、50年后，数量会变得非常大。
芯片产业的发展一直按照摩尔定律推进。
2008年，仙童半导体公司成立。
这是一家伟大的公司，但也是一家管理失败的公司。
许多员工离开并围绕它创办了新公司，大约有 30 家公司从之前的公司中分拆出来。
他们的位置就是今天的硅谷，所以我们有今天人工智能、互联网、芯片领域最先进的公司。
如果我们简单总结一下芯片的发展规律，我们可以用树来表达。
是从基础学科开始，量子力学的发展，然后通过这个诞生了晶体管，然后芯片诞生了，芯片按照摩尔定律不断的成长。
不断的发展，典型的代表之一就是CPU或者说处理器芯片，然后就有了我们的电脑等等。
另一种是存储。
对于我们的闪光灯来说，另一个方面与我们的通讯有关——放大信号。
有了这些无线通信的芯片，还有各种传感芯片，包括我们的智能手表。
等待上面使用的芯片。
还有一个很重要的就是新能源汽车用来驱动汽车，将电池的能量转化为电能进行行驶，这个芯片叫做动力芯片。
最后一种，我们日常使用的就是光电芯片，用于手机拍照、光伏发电等。
（我觉得大自然对人类非常慷慨，人类也非常幸运，获得了硅等半导体材料，这种材料分布非常广泛，而且它其实可以有这么多的功能，它可以放大信号，可以使用作为一个开关，甚至它还可以捕捉光信号——一一保存成像素，变成我们的照片）最后一个就是将电信号转换成光，所以有了LED照明和显示屏，这些都是全部。
它是基于芯片技术开发的。
回顾芯片的历史，这是一部创新的历史，也是一部反叛的历史，因为很多思想一开始都是被传统势力打压的，后来突破了这些打压，走到了今天。
今天，我们面临着新的挑战。
首先，芯片中晶体管的尺寸已经接近物理极限。
我们谈到了 3 纳米。
未来可能会有1纳米、0.5纳米。
在这么小的尺寸下，我们必须非常矮。
这些芯片只能用光刻机的波长来制造。
另一个挑战是，即使我们制造出这么小的晶体管，它也可能无法正常工作，因为它还受到另一个物理限制的影响，这就是隧道效应。
当晶体管非常非常小，只有原子大小时，电子可以从晶体管中逸出，就像冲破墙壁一样，导致晶体管失效，我们保存的照片数据就会自动消失。
当然，科学家们还在想各种办法来解决这些问题，包括用新材料，比如硅以外的材料，比如碳基晶体管，比如氧化物晶体管，来模拟人脑神经元的工作原理。
除了芯片领域本身的这些挑战之外，我们还面临着许多更大规模的挑战，比如气候变暖、人口老龄化、电力资源短缺等。
大家可能会问，用手机充电会不会导致电力资源短缺呢？这确实是可能的。
一项数据是，训练一个大型AI模型需要2亿千瓦时的电力。
有句话说“所有变压器消耗所有变压器”。
第一个变压器指的是大模型，第二个变压器指的是变压器，就是我们的电。
除了这些技术挑战之外，还有很多非技术挑战，比如国家之间的竞争、供应链短缺等等，这些都是过去几年发生的，这也是为什么我想写这样一本关于芯片的书。
我想告诉大家芯片是什么，它是如何诞生并改变世界的。
结论 芯片和书籍有一个共同点，那就是一旦打印出来，就无法修改。
我们的书一旦印刷出来就不能修改，芯片也不能修改，所以这就需要我们在印刷前不断地打磨、修改，使其尽可能完美。
在这个过程中，我非常感谢湛卢和浙江教育出版社的编辑们。
他们校对得非常仔细，检查了每一个数据、每一个名字、每一个专业术语。
当然，我还要感谢行距文化的老师们在我写作的初期与我讨论写作的方向。
这本书出版后，很多媒体都来帮忙宣传，比如腾讯新闻的《芯片事》栏目，我们对芯片中的一些热点问题进行了一些解读，帮助大家更好地了解当前的新闻。
芯片相关事件与我们的联系将有助于公众更好地了解芯片行业。
最后回到大会主题，奇点是否会很快到来很难预测，但是有一句话，《芯片简史》中也提到过，那就是预测未来的最好方法是发明它。
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