图说芯片技能60多年的开展史（下篇）
作者：华体会竞猜
中篇首要介绍了1970～2010年的40年间，芯片工业沿着摩尔定律的轨道快速开展的状况。Intel公司是推进芯片技能开展的旗号，x86系列CPU、飞跃系列CPU、酷睿系列CPU技能成为桌面核算机CPU芯片开展的里程碑，桌面互联网成为了拉动芯片技能进步和工业开展的主力。FinFET电路技能、3D芯片技能和多中心CPU技能为后来的移动终端芯片技能供给了强有力支撑。此文为下篇，首要介绍了1990年往后移动互联网成为推进芯片技能进步和工业开展动力的前史。
1971年，美国创造家塞缪尔.赫斯特(Samuel Hurst)创造晰电阻式触控屏。塞缪尔团队的十位同伴申请了电阻式触控屏的专利，并协作创立了Elographnics公司。他们出产的榜首批25块触控屏制品被命名为E-100。1973年，Elographnics公司荣获当年的“百大科技产品”称谓，之后，生意就开端滚滚而来[4]。
1991年，ARM公司树立于英国剑桥，这是移动互联网年代的巨大公司。ARM公司经过出售精简指令集核算机(RISC)微处理器(CPU)IP的授权，树立起一种全新的微处理器规划、出产和出售的商业模式。ARM公司用RISC CPU技能，支撑全球许多闻名的半导体企业、芯片规划公司、软件和OEM厂商开发自己的芯片和整机产品，培养了一个巨大的ARM CPU和SoC芯片宗族。
图42.ARM传统的、面向运用的和嵌入式的微处理器IP分类(来历：网络图片)
ARM公司及其商业模式促进了移动终端芯片工业开展。芯片工业近三十年的开展史证明ARM首创的这种商业模式是成功的，它支撑大批中、小、微纯芯片规划公司(Fabless)开展壮大，支撑芯片规划技能快速迭代晋级和工业快速开展。ARM公司已由移动终端范畴，逐渐延伸到桌面PC、服务器范畴，构成了对芯片伟人Intel公司龙头位置的应战。2006年全球ARM芯片出货量约为20亿片，2010年ARM协作同伴的依据ARM技能的芯片出货量超越了60亿片。现在ARM的授权用户超越1200家。
1993年，美国IBM推出全球榜首款触屏手机——IBM Simon。它被公认为世界上榜首部触屏智能手机，一个单色的笔触式触屏智能手机。它集手提电话、个人数码助理、传呼机、传真机、日历、行程表、世界时钟、核算器、记事本、电子邮件、游戏等功用于一身，这在其时造成了不小的颤动。1994年全面上市时的价格为899美元，在美国有近200个城市有售。2003年，美国摩托罗拉公司也出产了公司榜首款触屏手机。
1998年，美国AuthenTec公司树立，它是苹果智能手机立异功用的支撑者。AuthenTec是全球感应性指纹辨认传感器最大供货商，其指纹辨认组件许多年前就被嵌入了Windows笔记本，它也是苹果iPhone手机上的Touch ID的缔造者。2012年AuthenTec被苹果公司收买，其指纹辨认芯片产品悉数用于苹果智能手机和平板电脑。
1999年，美国摩托罗拉公司推出榜首部智能手机A6188。它是一部触控屏手机、榜首部可中文手写辨认输入的智能手机。
2005年，Intel丢掉了手机事务，后来发现自己丢掉了一个移动互联网的年代。2005年全球手机运用处理器商场总计为8.39亿美元，德州仪器占69%，高通占17%，英特尔只占7%的比例。由于移动终端芯片远没有桌面PC和服务器芯片赚钱，Intel干脆把PXA手机事务卖给了MARVEL，从此退出了移动终端芯片范畴[2]。
Intel最初时丢掉了移动芯片的时机，但后来也看到了这个时机，几番尽力后依然没有捉住移动芯片的真理，终究被ARM带领的不计其数的SoC芯片公司架空出局。这是“农村包围城市”在移动互联网年代的精彩演义。
2005年，MTK捉住了山寨手机事务的时机，赶上了移动互联网年代的快车。台湾联发科(MTK)树立于1997年，2005年MTK完结了GSM芯片开发。为了卖芯片，他们把手机运用处理器和GSM处理器整合到一同，供给了MTK芯片一站式手机解决计划，一同供给整套的软件开发套件(SDK)，将手机芯片和软件途径预先整合在一同，这使得手机厂商研制一款手机的门槛大大下降。2007年，我国手机车牌撤销，深圳一会儿冒出了很多的手机小厂商。深圳华强北的厂商凭借MTK芯片和解决计划，大杀四方，山寨手机声名远扬。MTK创始人蔡明介也被称为“山寨机”之父。MTK芯片成果了华强北，也成果了联发科[2]。
2006年被认为是多中心CPU的元年。这年7月23日，Intel依据酷睿(Core)架构的CPU发布。11月，Intel又推出了面向服务器、工作站和高端PC机的至强(Xeon)5300和酷睿2双中心和4中心至尊版系列CPU。与上一代台式机CPU比较，酷睿2 双中心CPU在功用方面进步40%，功耗反而下降40%。
谁创造晰运用较广的电容触控屏？现在还无法考证。或许是由很多科研人员不断改进，一同完结的。1990年往后的技能创造很少由某个科学家独立完结，一般是团体才智的结晶，而且知识产权由企业一切。1997年摩托罗拉手机电脑Palm Pilot，1999年摩托罗拉榜首部智能手机A6188,还都是用的电阻式触控屏，选用触控笔输入。
2007年，LG推出Parada多点电容式触控屏，不再需求触控笔，手指点击精确度现已比较高了。2007年6月苹果公司推出iPhone多点电容触屏手机，触控灵敏度和流通度现已很好。从此之后，电容触控屏取得了飞速开展。
2007年7月，苹果公司推出iPhone手机，树立了智能手机的样板。iPhone筛选了曾经手机翻盖、滑盖的杂乱结构，中规中矩、精约时髦的风格让人耳目一新。iPhone筛选了之前常用的触控笔，选用多点手指触控屏，极大地改进了用户体会。从此之后，智能手机都以平板显现+手指多点触控屏的相貌呈现。它终结了曾经手机形形色色的样式，简化了手机操作，促进了移动智能终端(包含智能电话、平板电脑等)的遍及，对移动互联网工业开展起到重要的促进作用。一同也促进了移动终端芯片的技能立异。
2007年11月，谷歌公司向外界展现了名为Android的操作体系。一同谷歌公司宣告树立一个全球性的手机生态联盟，该联盟由34家芯片制作商、手机制作商、软件开发商、电信运营商一同组成。并与84家硬件厂商、软件厂商及电信营运商组成敞开的手持设备联盟来一同研制和改进Android体系。联盟成员将支撑谷歌发布的手机操作体系以及运用软件，谷歌以Apache免费开源许可证的授权方法，发布Android的源代码。
依据2011年的数据，Android体系的运用数目现已到达了48万，在智能手机商场，Android手机的占有率现已到达了43%。
移动终端操作体系及其运用产品的两大阵营。谷歌公司的开源操作体系Android与苹果公司的关闭操作体系iOS构成了移动互联网年代的操作体系双雄——苹果系和安卓系，它们相互学习，相互竞赛，不断开展壮大。未来或许还会有一个移动互联网操作体系新星升起，那就是华为的鸿蒙系。依据智能手机和移动智能终端的移动互联网工业逐渐代替桌面互联网工业，成为了驱动芯片技能立异和工业开展的首要力气。
2008年，树立于1997年的台湾宏达电脑(HTC)推出了全球首款安卓手机T-Mobile G1。它成为榜首个站在苹果iOS体系对面的应战者[2]。这款手机选用了美国高通公司(Qualcomm)的MSM720系列处理器。该处理器选用了双核的解决计划(ARM11+ARM9双核构架)，内部包含3D图形处理模块和3G通讯模块，图画模块可供给高分辨率的图画以及视频播映功用，流媒体功用体现也十分超卓。从通讯职业一路走来，高通公司终究总算理解了智能手机的SoC应该怎样来做了。
手机芯片公司伴随着手机整机企业一路生长。HTC公司的智能手机与高通手机芯片一同迭代晋级，成果了高通Android范畴的通讯芯片榜首霸主的位置。HTC公司成果了高通公司，终究却没有成果自己。HTC公司的手机事务阅历光辉后，2017年时已岌岌可危，2018年1月谷歌公司宣告斥资11亿美元收买了HTC的手机代工事务[2]。
图53.高通公司(左)与其他公司(右)智能手机SoC芯片的天梯图(来历：网络图片)
2008年，苹果智能手机的演示效应使多点触控和指纹技能运用迸发。苹果iPhone系列手机、iPad等移动终端产品推开之后，全球掀起了一场“多点触控风暴”，多点触控技能成为各种智能手机、LCD TV、笔记本电脑、MID/PMP及各种电子体系等用户接口的首选，电容触控芯片和指纹芯片公司很多出现。
2009年，汇顶科技推出榜首颗十点触控芯片，成为苹果公司之外榜首个做出十点触控芯片的国内厂商。榜首个选用汇顶科技计划的手机厂商是波导公司[7]。
2011年，联发科(MTK)旗下的汇发世界出资了汇顶科技。与MTK强强联合，成果了汇顶科技迎着移动互联网春风腾飞的传奇。汇顶科技为国内快速增加的智能手机厂家供给了物美价廉的触控产品支撑，公司业绩开端迸发性增加，赢利由2011年仅2652.5万元，增加到2012年的2.25亿元，暴升挨近10倍[7]。
2013年，苹果公司发布了带指纹辨认功用的手机后，指纹辨认现已做好了控制手机辨认商场的预备。
2014年，汇顶科技推出了指纹触控产品样机，正式进入了指纹辨认职业，与欧美企业一般选用高压驱动不同，汇顶选用了低压驱动方法。同年11月，魅族MX4 Pro发布，搭载了汇顶的正面按压式指纹辨认，这是国产手机史中一款划年代的产品，打破了Touch ID在正面按压式指纹辨认上的独占，也打破了FPC的独占，给业界带来了别的一种或许和挑选[7]。
2015年，FPC简直独占着安卓机指纹芯片商场。2016国产厂商现已抢回不少指纹芯片商场，但安卓手机体系的指纹芯片中， FPC依然占占有了最多的40%的比例。
2017年，汇顶科技的指纹识芯片降至10元左右，华为筛选了FPC，在旗舰新机P10手机上挑选了汇顶科技的产品。汇顶科技的指纹识芯片用在华为手机P10上具有里程碑含义。在中高端干流安卓品牌手机里，汇顶科技打破了FPC的一家独大的局势。2018年，汇顶科技推出了屏下指纹芯片。vivo在乌镇发布的vivo X21手机和三星在印度批量上市Galaxy J7 Duo手机，都是选用汇顶科技的屏下指纹解决计划[7]。
移动终端极致地寻求轻、薄、短、小，一般把尽或许多的外围接口电路和中央处理器(CPU)集成在一颗芯片中，构成所谓的单芯片体系(SoC)。例如智能手机、智能音箱、轿车导航仪、智能家电等，都是用SoC芯片来完成。移动终端芯片量大面广，功用杂乱，要求尺度尽或许小和薄，功耗尽或许小，这对芯片的规划、制作和封装提出了很高的要求。先进制作工艺、多中心CPU、低功耗规划、3D制作和堆叠封装等技能，在移动终端芯片上都有极其重要的运用。
芯片技能依照摩尔定律开展是实践和火急的需求。每两年不到的时刻里，芯片集成度翻倍和功用提高，这是摩尔定律预示的开展规律。而对芯片集成度和功用的提高要求，也是桌面互联网和移动互联网年代对芯片实践和火急的要求。进入14nm工艺节点往后，光刻机技能难度猛然上升。ASML EUV光刻机的价格到达1.2亿美元，光刻机设备本钱占到一切制作设备本钱的35%，光刻工序占到一切制作工时的40%左右。光刻工艺成为芯片制作的魂灵技能，光刻机成为了芯片技能的卡脖子配备。
2014年，华为海思推出榜首款手机SoC芯片麒麟910。它运用了其时干流的28nmHPM工艺制程，初度在手机SoC芯片商场锋芒毕露。同年6月，华为海思发布了麒麟920。它全球初次商用LTE Cat.6，选用业界最先进4xA15＋4xA7的八中心SoC异构架构，功用十分强悍，满意了3G向4G转化时期用户对高速上网体会的需求。当年，搭载麒麟920的荣耀6、荣耀6plus、Mate7成为一代神机。
2015年，三星旗舰产品Galaxy S6弃用美国高通的手机芯片，选用了三星半导体自研的猎户座Exynos7420手机芯片。早在2011年2月,三星半导体正式将自家处理器品牌命名为Exynos。它由两个希腊语单词Exypnos和Prasinos组合而成，别离代表“智能”与“环保”之意。Exynos系列处理器首要运用在智能手机和平板电脑等移动终端上。
图61.三星半导体最新的14nm到5nm的移动处理器芯片(来历：三星半导体官网)
2016年，华为海思推出麒麟960。该芯片各方面归纳功用均到达业界一流水准，正式跻身职业尖端手机芯片商场。华为海思的手机芯片与高通、苹果构成鼎足之势的之势。搭载麒麟960的Mate 9系列、P10系列、荣耀9、荣耀V9等手机在商场上取得了巨大的成功。2017年，华为海思发布了麒麟970，初次在SoC中集成了人工智能核算途径NPU，创始端侧AI职业先河。
2017年7月长江存储研制成功了国内首颗3D NAND闪存芯片。2018年三季度32层产品完成量产。2019年三季度64层产品完成量产。现在已宣告成功研制出128层3D NAND闪存芯片系列[13]。长江存储3D NAND闪存技能的快速开展，得益于其首创的“把存储阵列(Cell Array)和外围控制电路(Periphery)分隔制作，再兼并封装在一同”的XtackingTM技能。
2019年，华为海思发布了最新一代旗舰手机芯片麒麟990系列，包含麒麟990和麒麟9905G。麒麟990处理器选用台积电二代的7nm工艺制作，最大的亮点在于内置巴龙5000基带，能够完成线G上网。
2020年，美国美光(Micron)176层3D NAND Flash已开端批量出产。它选用了将双88层融合到一同的规划(堆叠512Gbit TLC闪存)。该芯片技能换用了电荷圈套存储单元的计划，好像极大地下降了每一层的厚度。现在176层的裸片仅为45μm，与美光的64层浮栅3D NAND相同。16层裸片堆叠式封装的厚度不到1.5 mm，适用于大多数移动/存储卡运用场景[14]。
2020年10月，华为公司发布了依据5nm工艺制程的手机SoC芯片麒麟9000。该芯片上集成了8个CPU中心、3个NPU中心和24个中心的GPU，选用了5nm的制作工艺，其上集成了153亿个晶体管。它与联发科最强的5G手机芯片天玑2000比较，功用测验的跑分显着占优。
惋惜！由于美国多层次对我国芯片工业链的精准冲击，封堵了华为高端智能手机芯片的出产途径，使华为海思规划的高端芯片无法出产，搭载麒麟9000的华为旗舰手机Mate40系列或许成为绝版。
2020年11月，苹果公司推出了搭载了自研处理器芯片M1的MacBook Air、Pro和mini。M1是一颗8中心的SoC芯片,它依据ARM架构开发，具有4个高功用的Firestorm CPU核和4个高效率的Icestorm CPU核，以及8中心的GPU。M1选用5nm工艺制作，在大约120mm²的芯片上集成了约160亿只晶体管。
苹果公司的电脑处理器共阅历了四次CPU架构搬迁。榜初次是1984年，从Macintosh128k开端，CPU从本来MOS Technology的6502处理器转化到了Motorola的68000处理器；第2次是在1994年，CPU改换为IBMPowerPC处理器；第三次是在2005年，乔布斯宣告选用IntelX86处理器。现在则是第四次，苹果公司扔掉了Intel X86处理器，往后将选用自研的依据ARM架构的处理器[16]。
2020年，国产CPU厂商飞扬公司发布了一款面向服务器运用的多中心CPU芯片——腾云S2500。该芯片选用16nm工艺制作，芯片面积达400mm2，最多可装备64个FTC663架构的CPU中心，主频2.0～2.2GHz，三级缓存64MB，支撑八通道DDR4内存，可供给800Gbps带宽的四个直连接口，支撑2～8路并行，单体系可供给128～512个CPU中心的装备，热规划功耗为150W。长城、浪潮、同方、曙光、中兴通讯等15家国内厂商也一同发布了各自依据腾云S2500的多路服务器产品，软件生态建设取得了可喜打破。
2020年11月，三星半导体发布旗舰级芯片猎户座Exynos1080。它选用5nm的制程工艺，选用ARM最新的CPU架构Cortex-A78，以及最新的GPU架构Mali-G78。这是三星半导体初次在我国发布芯片产品，该款芯片专为我国商场规划，vivo将首发搭载该款芯片的新品。
2021年6月的华为鸿蒙发布会上，华为顾客事务CEO余承东发布了华为P50系列的音讯。由于众所周知的原因，华为没有发布P50系列上市时刻。
2021年7月有网文泄漏，行将发布的华为P50系列将会有三个芯片版别，一个是4G版的美国高通骁龙888 4G芯片版，一个华为海思麒麟9000L 4G芯片版，一个是华为海思麒麟9000 5G芯片版。听说华为P50系列主推的4G版别手机只预备了三百多万的量，而的麒麟9000 5G版别手机则更少，只要三十多万的量。由于有华为鸿蒙体系加持，信任未来出售将求过于供[12]。
在后摩尔年代，先进封装技能接过工艺微缩、FinFET和3D集成技能的接力棒，连续着摩尔定律的生命力。2020年往后，芯片工艺进阶到7nm以下时，规划、制作和封装费用极高。封装技能从2000年开展至今，已较为老练。许多先进封装已把不少的芯片集成技能和工艺后移到封装中去，持续谱写着微电子和集成电路技能不断追着“细小而强壮”的传奇。现在先进封装技能品种多达几十种，芯片封装能够应不同需求灵敏挑选。
芯片技能是人类才智长时刻堆集的成果，但是在关键时刻，一个重要创造和创造或许改动芯片技能开展的走向。而且芯片技能在某一途径上行进的时分，为了满意实践的运用需求，还需求不断进行技能攻关和技能立异，力求战胜技能道路上的一道道难关。这些重要的技能创造、创造、和打破都是芯片技能开展的里程碑。
1833年～1947年晶体管的创造，这114年可当作芯片技能的萌芽期；1947年～1971年微处理器i4004推出，这24年能够当作是芯片技能的草创期；1971年～2007年苹果iPhone推出，这36年能够当作桌面互联网推进芯片技能开展的生长时刻；2007年～至今14年能够当作移动互联网推进芯片技能开展的老练期，在这期间，新技能创造和立异层出不穷，但由于事项太多，时刻距离很短，而且大多是公司创造，都是团体才智的结晶。所以，要梳理出2000年以来的里程碑事情难度很大。别的，2000年往后物联网、5G通讯和人工智能也是驱动芯片技能开展的一些主线，本文为了文路明晰，并没有介绍这些方面的事情。
跋文：进入二十一世纪，人类处于信息爆破式增加年代。在芯片技能范畴，新的技能立异和重要事情在不一同间、不同地址不断产生，要写好2000年往后的芯片技能开展史较为困难。假如大致把芯片技能开展分为三部曲的话，本文上篇是介绍芯片技能的萌芽期和草创期，本文中篇是芯片技能在桌面互联网驱动下的开展生长时刻，本文下篇是芯片技能在移动互联网驱动下的开展老练期。2000年以来，物联网、5G通讯和人工智能又为芯片技能和工业注入了新的动能，运用、立异和竞赛是芯片技能和工业开展的不竭动力。
1. 电子爱好者，ARM新架构功用提高放缓 未来将聚集每瓦功用提高，网络：， 2021.7.15
2. 歪睿老哥，鬼话手机处理器-世界上最杂乱的芯片，腾讯网：，2021.7.26
5. Herbert今天看科技，深度解读“我国芯”之触控芯片龙头，简书：，2018.7.29
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7. w我的工程，千亿市值：汇顶科技开展史，个人图书馆：，2020.10.26
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