文 | 半导体产业纵横
当笔者在读到好意思国发明家雷·库兹韦尔（Ray Kurzweil）的著述《后东说念主类》时，我意志到：“才能呈指数级提高的东说念主工智能（AI）将在2045年惠及全东说念主类。”
当东说念主工智能（AI）高出东说念主类身手时，期间奇点就会到来。
我想：一个访佛于科幻电影《闭幕者》那样的天下，军事计较机“天网”将东说念主类视为敌东说念主并发动核战争的天下可能行将到来。
库兹韦尔在接管记者采访时默示：“当我秘书东说念主工智能超越东说念主类的预测时，包括自后得回诺贝尔奖的斟酌东说念主员在内，莫得东说念主应许还需要 100 年……到 2029 年，东说念主工智能将领有比东说念主类更高的身手……目下连2029年的预测齐被以为是保守的。”
实践上，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”的斟酌东说念主员；诺贝尔化学奖授予三位使用AI告成预测卵白质结构的科学家。也即是说，有五位东说念主工智能有关斟酌东说念主员入选2024年诺贝尔奖得回者。
在《后东说念主类》中，还需要100年的事情，在库兹韦尔预测后的19年就发生了。的GPU等芯片为AI的高出作出了要紧孝敬。
在本文中，咱们会先来预测由于AI产生的半导体需求，2030年（奇点依然到来后）环球半导体阛阓将增长些许。之后，咱们以每个封装（芯片封装）的每秒浮点运算次数算作筹商，不错发现摩尔定律在加快。
此外，摩尔定律加快发展的身分之一是晶体管的合手续变小，而ASML的EUV光刻机在合手续地作念出孝敬。终末，笔者会预测到2050年时候的环球半导体阛阓，并谈谈我的目标。
从某种意念念上来说，咱们依然达到了期间奇点。
2025年到2030年，环球半导体阛阓
图1 各种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“终局阛阓、晶圆需乞降光刻开销”。这张图展示了从2025年到2030年中，各式电子开发（举例智高东说念主机、个东说念主电脑、消费者、有线和无线基础标准、管事器、数据中心和存储、汽车和工业开发）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，半导体阛阓或者增长些许。
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年半导体阛阓的预测；CMD 2024则是基于2024年对2025年至2030年半导体阛阓的预测。
这两种预测格式的差别在于，有莫得响应了生成式AI带来的环球茁壮、有莫得接洽2023—2024年的半导体阑珊。
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 年进入周期阑珊，因此CMD 2022中莫得接洽该影响，仅在CMD 2024中响应了周期阑珊的影响。
了解了以上情况，再仔细看图1 ，不错发现CMD 2022中除管事器、数据中心和存储以外的电子开发的半导体出货量，齐将比CMD 2024更大，不外增速齐是个位数，增幅不是很大。
三大畛域，鼓吹2025年后半导体阛阓发展
管事器、数据中心、存储齐将在2024年后鼓吹半导体阛阓的发展。基于CMD 2024的各式电子开发半导体的预测如下。
智高东说念主机半导体的阛阓到 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年阛阓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。
消费半导体的阛阓在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标准的半导体阛阓到 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年阛阓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，仅次于管事器和数据中心及存储半导体。
工业半导体2025年阛阓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，独一瞻望CMD 2024增长速率快于CMD 2022的半导体行业是管事器、数据中心和存储的半导体，其范围将从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。用于管事器、数据中心和存储的半导体在各式电子开发中增长率最高，2030年的预测值也最高。
据预测，到2025年，环球半导体阛阓将达到6790亿好意思元的范围，并将以每年9%的复合增长率合手续彭胀，瞻望至2030年，该阛阓价值将攀升至1.51万亿好意思元。
在环球半导体阛阓中，各细分畛域的阛阓份额从高至低循序为：管事器、数据中心及存储占比34%，智高东说念主机占18%，工业用途占11%，汽车畛域占10%，个东说念主电脑约占10%，消费者畛域占7%，有线和无线基础标准畛域占6%。
基于上述分析，管事器、数据中心以及存储畛域所使用的半导体将成为2025年至2030年期间环球半导体阛阓的主要推能源。由于AI半导体也包含在其中，不错得出论断：AI将成为半导体阛阓增长的主要驱能源。
接下来，探讨的问题是：驱动环球阛阓的AI半导体的才能将怎样进步？
两年翻一番的摩尔定律
迄今为止，摩尔定律频繁被交融为每两年，单个芯片上集成的晶体管数目将翻一番。相干词，在异日，“单个芯片”的观念可能将失去其进攻性，而“单个封装”的进攻性将日益突显。因为将各式芯片集成到单个封装中并算作单个系统运行的“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
淌若咱们将单个封装的晶体管数目算作图表的纵轴，则不错预测晶体管数目每两年增多一倍的“摩尔定律”将合手续下去（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，摩尔定律仍然建设。
此外，淌若咱们在图表的纵轴上画图“单个封装”的计较速率，咱们不错看到带来“期间奇点”的新视角。
以计较速率为纵轴的“新摩尔定律”
图3 2010年代，单个封装计较速率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刻画出单个封装下的计较处理速率，便能不雅察到自21世纪10年代起，该速率履历了权贵的变革（参见图3上半部分）。由于东说念主工智能的需求，计较速率每两年增多一倍，瞻望两年内将增多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，两年内下跌了60%，但由于东说念主工智能的需求，两年内将增多五倍（参见图3下半部分）。这是很危机的，单个封装的能耗增多让芯片产生了宏大的热量。
算作科罚这一问题的对策，光通讯将变得至关进攻。目下，数据中心内的管事器之间或容纳管事器的机架之间的通讯正在使用光而不是电。异日，需要通过光学连结来连结机架中的各式芯片。
天然能源破费存在很大问题，可是新摩尔定律带来的高性能计较机是怎样出现的呢？
超等计较机，每秒能施行200百亿次
图4 生成式AI鼓吹摩尔定律，但资本飙升 来源：ASML
图 4是超等计较机 Aurora，它由好意思国能源部 (DOE) 辅助，由英特尔和惠普企业 (HPE) 开发。
Aurora 的开发资本为 5 亿好意思元，运转计较速率为 2 exaFLOPS/s（每秒 200 百亿次计较），但限度 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 就像是一个相等先进的芯片。
以Aurora为代表的超等计较机正在创造新的摩尔定律，即“2年内计较速率提高16倍。”（但背后的问题是开发资本太高，而且破费无数能源）
这种超等计较机集成了无数的先进的逻辑芯片、DRAM、SSD以过甚他半导体组件。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，咱们一说念望望EUV 光刻机怎样将芯片制程进一步收缩的？
先进逻辑芯片路子图
图5 到2039年的先进逻辑路子图 来源：ASML
图5展示了到2039年的逻辑芯片路子图。限度2024年，台积电或者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，汲取NA为0.33的EUV光刻机（Low NA）。
在期间奇点到来的2029年，芯片工艺制程的期间节点是“A10”，晶体管将是第3代Nanosheet（Gate All around / GAA），缜密互连间距将是18 nm，汲取NA 为 0.55的EUV光刻机（High NA）。何况晶体管后面供电的后面供电收罗（BSPDN），有但愿或者进入实践使用。
图6 从Low NA到High NA 来源：ASML
图6展示了什么时候出手使用Low NA EUV光刻机和High NA EUV光刻机。Low NA EUV光刻机是在2020年出手在N5节点上端庄使用，台积电的“N7+”初次尝试，此外，Low NA双图案期间是在N5至N3工艺节点中得到哄骗。
依据ASML的预测，2027年将出手汲取High NA期间于A14节点，而A10节点傍边将出手汲取High NA双图案化期间。
那么，先进的逻辑芯片和DRAM中，EUV 实践会哄骗到些许种掩模上呢？
EUV的使用量有些许？
图7 2030年先进逻辑和DRAM将使用些许层EUV和High NA？ 来源：ASML
图7败露了从 2025 年到 2030 年，先进逻辑和DRAM将使用些许层EUV。
一出手，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年增多至25至30层。其中，ASML以为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，我想“这即是它的实质吗？”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年傍边成为三维神志（访佛NAND），淌若3D DRAM量产的话，我以为不仅仅High
NA，甚而Low NA也不需要这样多层。
话虽如斯，咱们照旧来望望EUV的期间推崇。
High NA和Low NA的路子图
图8 Low NA (0.33NA) 和High NA (0.55NA) EUV路子图 来源：ASML
2024年，ASML发布了Low NA的最新式号NXE：3800E。NXE:3800E 的抵赖量目下为 220 片/小时，比之前型号 NXE:3600D 的 160 片/小时有了显然篡改。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抵赖量筹商发生了变化。曩昔，抵赖量以每天的曝光次数（晶圆/天）来默示，但从目下出手，使用每小时的曝光次数（晶圆/小时）。实践上，这个筹商更容易交融。
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。瞻望抵赖量将从 EXE:5000 的 110 片/小时增多到 175 片/小时。
此外，缠绵于 2027 年推出抵赖量高出 185 片/小时的 EXE:5200C，并于 2029 年推出抵赖量高出 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）不时发展。
ASML正在全力开发。
通用EUV模块化和抵赖量进步
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高明地引入了一项关节期间。该期间的中枢在于，ASML为极紫外光（EUV）光源假想了一个通用模块，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）的合手续期间演进。
通过这种格式，NXE:3800E 的开发和发货标的是在异日 15 年或更恒久间内使用通用模块。这是ASML相等典型的计谋。
图 10 抵赖量合手续提高 来源：ASML
异日抵赖量将合手续进步。对于低数值孔径（NA）的开发，ASML缠绵将NXE:3800E的产能进步至每小时高出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）开发，标的是到2030年将产能从第一代EXE:5000的每小时110片晶圆进步至高出200片晶圆。
异日环球半导体阛阓预测
从前文不错看到，晶体管还会在异日的15年期间内不时微缩下去，而这种不休的微型化将很可能导致新摩尔定律的杀青，其中每个封装的计较速率在两年内提高16倍。
在 2024-25 赛季灾难性的开局之后，密尔沃基雄鹿队已经站稳了脚跟，现在他们正忙着重回东部联盟的排名。
图11 自1990年以来，环球半导体阛阓梗概每10年翻一番 来源：左证WSTS数据和作家预测创建
在这里，咱们再次对环球半导体阛阓的异日作念出预测。此前，笔者曾写过，环球半导体阛阓将在10年内梗概翻一番。
2022 年至 2024 年间，环球半导体阛阓范围约为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 淌若10年内翻一番，2052年将达到4.8万亿好意思元 来源：左证WSTS数据和作家预测创建
奇点依然到来了吗？
在作念出这些半导体阛阓预测时，笔者假定奇点将出目下 2045 年，即20多年后的远方异日。不外，正如开头先容的那样，库兹韦尔先生默示，奇点将在2029年到来，比原缠绵提前了16年。
写到这里，笔者脑海中略过了一个目标：奇点不是依然在这里了吗？
第一个迹象是，如图3所示，单个封装的计较速率从 2010 年代的“两年内翻倍”马上提高到 2020 年代的“两年内翻了 16 倍”。第二个迹象是生成式AI的功能不休增多和平方使用，举例 ChatGPT。
我此前以为奇点是电影《闭幕者》中出现的军用计较机“天网”具有自我意志，“机器将东说念主类视为敌东说念主并在微秒内发动核报复”的情况。
相干词，实践的奇点并不是这样的。ChatGPT会遍布全天下，好多东说念主齐会使用和依赖这种生成式AI，这不是浸透到大脑中的东西吗？淌若这样想的话，是不是不错说奇点依然到来了呢？
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。
亲爱的读者们，您何如看？