文 | 半导体产业纵横在线av girl

当笔者在读到好意思国发明家雷·库兹韦尔（Ray Kurzweil）的著述《后东谈主类》时，我意志到：“才气呈指数级提高的东谈主工智能（AI）将在2045年惠及全东谈主类。”

当东谈主工智能（AI）卓越东谈主类武艺时，手艺奇点就会到来。

我念念：一个近似于科幻电影《闭幕者》那样的宇宙，军事诡计机“天网”将东谈主类视为敌东谈主并发动核构兵的宇宙可能行将到来。

库兹韦尔在接管记者采访时示意：“当我通知东谈主工智能超越东谈主类的预测时，包括其后赢得诺贝尔奖的商量东谈主员在内，莫得东谈主答允还需要 100 年……到 2029 年，东谈主工智能将领有比东谈主类更高的武艺……当今连2029年的预测皆被觉得是保守的。”

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”的商量东谈主员；诺贝尔化学奖授予三位使用AI告捷预测卵白质结构的科学家。也即是说，有五位东谈主工智能联系商量东谈主员入选2024年诺贝尔奖赢得者。

在《后东谈主类》中，还需要100年的事情，在库兹韦尔预测后的19年就发生了。英伟达的GPU等芯片为AI的卓越作出了要紧孝敬。

在本文中，咱们会先来预测由于AI产生的半导体需求，2030年（奇点如故到来后）环球半导体市集将增长若干。之后，咱们以每个封装（芯片封装）的每秒浮点运算次数当作绸缪，不错发现摩尔定律在加快。

此外，摩尔定律加快发展的要素之一是晶体管的执续变小，而ASML的EUV光刻机在执续地作念出孝敬。终末，笔者会预测到2050年时候的环球半导体市集，并谈谈我的念念法。

从某种真谛上来说，咱们如故达到了手艺奇点。

2025年到2030年，环球半导体市集

图1 各样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“末端市集、晶圆需乞降光刻开销”。这张图展示了从2025年到2030年中，多样电子开辟（举例智妙手机、个东谈主电脑、消费者、有线和无线基础步履、就业器、数据中心和存储、汽车和工业开辟）的增长量，同期还有环球半导体行业的增长情况。从图中不错看出，半导体市集豪爽增长若干。

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。

这两种预测样貌的永诀在于，有莫得响应了生成式AI带来的环球蕃昌、有莫得接洽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的预测莫得接洽生成的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中莫得接洽该影响，仅在CMD 2024中响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辟的半导体出货量，皆将比CMD 2024更大，不外增速皆是个位数，增幅不是很大。

三大规模，鼓励2025年后半导体市集发展

就业器、数据中心、存储皆将在2024年后鼓励半导体市集的发展。基于CMD 2024的多样电子开辟半导体的预测如下。

智妙手机半导体的市集到 2025 年将达到 1，490 亿好意思元，瞻望将以每年 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履的半导体市集到 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，唯独瞻望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，其限度将从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辟中增长率最高，2030年的预测值也最高。

据预测，到2025年，环球半导体市集将达到6790亿好意思元的限度，并将以每年9%的复合增长率执续推广，瞻望至2030年，该市集价值将攀升至1.51万亿好意思元。

在环球半导体市荟萃，各细分规模的市集份额从高至低轮番为：就业器、数据中心及存储占比34%，智妙手机占18%，工业用途占11%，汽车规模占10%，个东谈主电脑约占10%，消费者规模占7%，有线和无线基础步履规模占6%。

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基于上述分析，就业器、数据中心以及存储规模所使用的半导体将成为2025年至2030年时期环球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：驱动环球市集的AI半导体的才气将如何进步？

两年翻一番的摩尔定律

迄今为止，摩尔定律时时被融会为每两年，单个芯片上集成的晶体管数目将翻一番。然则，在改日，“单个芯片”的主见可能将失去其热切性，而“单个封装”的热切性将日益突显。因为将多样芯片集成到单个封装中并当作单个系统运行的“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在线av girl

要是咱们将单个封装的晶体管数目当作图表的纵轴，则不错预测晶体管数目每两年加多一倍的“摩尔定律”将执续下去（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，摩尔定律仍然配置。

此外，要是咱们在图表的纵轴上绘图“单个封装”的诡计速率，咱们不错看到带来“手艺奇点”的新视角。

以诡计速率为纵轴的“新摩尔定律”

图3 2010年代，单个封装诡计速率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形色出单个封装下的诡计处理速率，便能不雅察到自21世纪10年代起，该速率履历了显贵的变革（参见图3上半部分）。由于东谈主工智能的需求，诡计速率每两年加多一倍，瞻望两年内将加多16倍。这即是新的摩尔定律。

另一方面，从纵轴看单个封装的能耗，两年内着落了60%，但由于东谈主工智能的需求，两年内将加多五倍（参见图3下半部分）。这是很危境的，单个封装的能耗加多让芯片产生了高大的热量。

当作搞定这一问题的对策，光通讯将变得至关热切。咫尺，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。改日，需要通过光学相接来相接机架中的多样芯片。

天然能源破钞存在很大问题，但是新摩尔定律带来的高性能诡计机是如何出现的呢？

超等诡计机，每秒能实践200百亿次

图4 生成式AI鼓励摩尔定律，但老本飙升 来源：ASML

图 4是超等诡计机 Aurora，它由好意思国能源部 (DOE) 接济，由英特尔和惠普企业 (HPE) 开发。

Aurora 的开发老本为 5 亿好意思元，启动诡计速率为 2 exaFLOPS/s（每秒 200 百亿次诡计），但适度 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 就像是一个疏淡先进的芯片。

以Aurora为代表的超等诡计机正在创造新的摩尔定律，即“2年内诡计速率提高16倍。”（但背后的问题是开发老本太高，而且破钞渊博能源）

这种超等诡计机集成了渊博的先进的逻辑芯片、DRAM、SSD以过火他半导体组件。ASML的High NA EUV光刻机不错用来坐褥这类顶端半导体居品。

接下来，咱们扫数望望EUV 光刻机如何将芯片制程进一步减轻的？

先进逻辑芯片道路图

图5 到2039年的先进逻辑道路图 来源：ASML

图5展示了到2039年的逻辑芯片道路图。适度2024年，台积电豪爽量产的最顶尖的节点是“N3”，晶体管为FinFET，缜密互连间距为23 nm，接收NA为0.33的EUV光刻机（Low NA）。

在手艺奇点到来的2029年，芯片工艺制程的手艺节点是“A10”，晶体管将是第3代Nanosheet（Gate All around / GAA），缜密互连间距将是18 nm，接收NA 为 0.55的EUV光刻机（High NA）。而且晶体管后头供电的后头供电集聚（BSPDN），有但愿豪爽参加践诺使用。

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节点上正经使用，台积电的“N7+”初度尝试，此外，Low NA双图案手艺是在N5至N3工艺节点中得到讹诈。

依据ASML的预测，2027年将脱手接收High NA手艺于A14节点，而A10节点傍边将脱手接收High NA双图案化手艺。

那么，先进的逻辑芯片和DRAM中，EUV 践诺会讹诈到若干种掩模上呢？

EUV的使用量有若干？

图7 2030年先进逻辑和DRAM将使用若干层EUV和High NA？ 来源：ASML

图7露出了从 2025 年到 2030 年，先进逻辑和DRAM将使用若干层EUV。

一脱手，用于先进逻辑的EUV层瞻望到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年加多至25至30层。其中，ASML觉得High NA将会是4到6层（图7左图）。

之后，将购买先进DRAM的EUV层数瞻望将在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“这即是它的践诺吗？”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年傍边成为三维体式（近似NAND），要是3D DRAM量产的话，我觉得不仅仅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的手艺说明。

High NA和Low NA的道路图

图8 Low NA (0.33NA) 和High NA (0.55NA) EUV道路图 来源：ASML

2024年，ASML发布了Low NA的最新式号NXE：3800E。NXE:3800E 的微辞量当今为 220 片/小时，比之前型号 NXE:3600D 的 160 片/小时有了彰着蜕变。此外，下一代型号NXE：4000F的标的是250片/小时，NXE：4200G的标的是280片/小时或更多。

EUV微辞量绸缪发生了变化。畴前，微辞量以每天的曝光次数（晶圆/天）来示意，但从当今脱手，使用每小时的曝光次数（晶圆/小时）。践诺上，这个绸缪更容易融会。

再来看High NA，ASML的标的是2025 年杀青量产EXE:5200B。这是继EXE:5000之后的下一代High NA EUV光刻机。瞻望微辞量将从 EXE:5000 的 110 片/小时加多到 175 片/小时。

此外，策动于 2027 年推出微辞量卓越 185 片/小时的 EXE:5200C，并于 2029 年推出微辞量卓越 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）赓续发展。

ASML正在全力开发。

通用EUV模块化和微辞量进步

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隐讳地引入了一项关节手艺。该手艺的中枢在于，ASML为极紫外光（EUV）光源遐想了一个通用模块，旨在杀青从低数值孔径（NA）到高数值孔径乃至超高数值孔径（超NA）的执续手艺演进。

通过这种样貌，NXE:3800E 的开发和发货标的是在改日 15 年或更万古候内使用通用模块。这是ASML疏淡典型的计谋。

图 10 微辞量执续提高 来源：ASML

改日微辞量将执续进步。对于低数值孔径（NA）的开辟，ASML策动将NXE:3800E的产能进步至每小时卓越200片晶圆，标的是在2030年之前达到每小时300片晶圆。此外，对于高数值孔径（NA）开辟，标的是到2030年将产能从第一代EXE:5000的每小时110片晶圆进步至卓越200片晶圆。

改日环球半导体市集预测

从前文不错看到，晶体管还会在改日的15年时候内赓续微缩下去，而这种不停的微型化将很可能导致新摩尔定律的杀青，其中每个封装的诡计速率在两年内提高16倍。

图11 自1990年以来，环球半导体市集毛糙每10年翻一番 来源：凭据WSTS数据和作家预测创建

在这里，咱们再次对环球半导体市集的改日作念出预测。此前，笔者曾写过，环球半导体市集将在10年内毛糙翻一番。

2022 年至 2024 年间，环球半导体市集限度约为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 要是10年内翻一番，2052年将达到4.8万亿好意思元 来源：凭据WSTS数据和作家预测创建

奇点如故到来了吗？

在作念出这些半导体市集预测时，笔者假定奇点将出当今 2045 年，即20多年后的远处改日。不外，正如开头先容的那样，库兹韦尔先生示意，奇点将在2029年到来，比原策动提前了16年。

写到这里，笔者脑海中略过了一个念念法：奇点不是如故在这里了吗？

第一个迹象是，如图3所示，单个封装的诡计速率从 2010 年代的“两年内翻倍”连忙提高到 2020 年代的“两年内翻了 16 倍”。第二个迹象是生成式AI的功能不停加多和平方使用，举例 ChatGPT。

我此前觉得奇点是电影《闭幕者》中出现的军用诡计机“天网”具有自我意志，“机器将东谈主类视为敌东谈主并在微秒内发动核报复”的情况。

然则，践诺的奇点并不是这样的。ChatGPT会遍布全宇宙，好多东谈主皆会使用和依赖这种生成式AI，这不是渗入到大脑中的东西吗？要是这样念念的话，是不是不错说奇点如故到来了呢？

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。

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