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杏悦注册-招商
作者:an888    发布于:2024-04-10 15:18   

  杏悦注册-招商本人是一个资深电子玩家,也是半导体行业相关人士,如今我要透露你一些半导体企业的讯息,这包括我们的消费电子市场是如何布局,以及硅片如何深刻的影响每个人的日常生活。

  消费电子是一块巨大的蛋糕,谁把握了消费电子市场,它就是下一个Apple或者Nvidia。

  一个芯片上有无数的晶体管,企业需要高智商员工才能完成半导体器件的生产与制造。半导体行业引领了下一次技术革命,它是软件行业的根基,我们的时代涌现出了庞大的AI模型,我们有新的科技来解决我们以往解决不了的问题。

  半导体材料的物理特性,比如爱因斯坦发明的光电效应,法拉第电场,根据诸多物理现象发明了种类繁多的电子元件,如电阻、电容、电感、晶体管、MOS管等等。我们在能量守恒定律下,合理地将光能、化学能、机械能等等能量转换为电能,从而电能作为一种统一的计量单位可以计量其他形式的能量,这就是电子学的伟大之处。

  过去我们通过机械组合的方式,依靠齿轮、传送带等部件来传递能量,而如今我们利用电机、利用电磁感应来将电能转换为动能,从一定程度上,电子器件能够代替过去的一部分机械器件,使得我们生产的设备变得更加可控。

  而如今,我们接触了各种各样的电子产品,计算机、无人驾驶汽车、智能手表、手机、智能家居,我们发现未来的机遇和新活力聚焦于消费电子行业,消费电子行业只会在未来更加繁荣。

  因为人们日益种类繁多的需求增长推动了消费电子行业发展,以往我们的家用电器,LED灯、电饭煲的电路结构非常简单,甚至不需要用到逻辑门电路。而在当下的时代,我们接触到神经网络,接触到批量的矩阵、卷积计算,我们需要用到CPU、GPU等高性能工具。

  消费电子市场可以按无限种类来划分。但这种划分我一度觉得没有意义,我将从用户需求出发来讲述为什么我们的世界存在这么多种类繁多的电路、芯片。

  物理学家关注半导体材料的物理效应,但工程师关注它们的应用价值。当一个电子元件能产生特殊的物理现象,它能和其他物理变量建立映射函数,因此我们就可以将它作为一种测量手段。

  举个例子,所有材料都会受到温度的影响,在传感器市场上,电阻便可以作为一种测量温度的手段。如今传感器涌现了MEMS的概念,有压力传感器、化学计量传感器。所谓传感器的概念,在我看来就是一种测量外界物理量的设备,比如你想测温度、湿度、光照度、红外线、压力、电压、电流、高度,你几乎都能找到相应的传感器。而我们要讲现在消费电子市场上最贵的传感器应该是相机了,索尼数码相机动辄1、2万人民币,它也用到了CMOS或者CCD,本质上也是一种电子器件。

  另外还有我们以前常提的5G技术,我们意识到通信技术的重要性,通信技术上,我们有光纤、无线电波、高频信号、低频信号等等。现代通信可以笼统的分为有线网络通信、无线网络通信,我们有各种各样的通信协议支持传递数据,我们有Point to Point的通信方式,我们还有加密通信,通信是一门巨大的学问,甚至一生都研究不完。而建立在通信技术上的科技产品又种类繁多,比如比特币用到了非对称加密通信等等。

  用户对于通信的需求是无止境的,有了4G我们要5G,我们想让几十GB的素材瞬间从服务器下载到本地,这便是我想说的第一点,科技产品发明的目的就是为了节省人们的时间,让人们从无意义的等待中解放出来。

  计算机已经成为了所有其他设备的主控设备,计算机市场的潜力是无可限量的,在计算机市场上,我们有Linux有Windows,高性能GPU支持我们训练GPT-4模型,高性能CPU支持Python等等编程语言。3D游戏、科学计算、动画渲染、CAD画图,计算机是史无前例的生产力设备。

  你会发现,凡是需要用到计算机的地方都是需要高性能的地方,实际上这就是high performance市场。

  但在高性能计算市场我们又讲究功能安全和cost down,在Real-time领域,在我们的汽车电子和航空电子领域,消费者对功能安全的要求特别高,许多消费者对device breakdown的风险承受能力不同。

  如果飞机上有一个电子零件坏了,那可能影响整个航班的人的生命,但若是你手机的CPU烧了大不了再买一台。

  所以计算机市场是个复杂的市场,它实际上要做多方面的balance:首先是在最大程度上cost down,然后要考虑设备应用场景的安全要求,最后还要考虑性能。

  汽车电子的Device通常要求较高级别的功能安全,要求设备零缺陷,哪怕为了增加安全要增高成本和降低性能,用户也必须要求这么做,因为一旦出事故是无法挽回的。工业电子的要求会比汽车电子低一点,但也很高,毕竟工人的安全也需要被保护。

  实际上根据设备的应用场景不同对安全的要求是天差地别的,坐在飞机上你肯定要求这架飞机的电子系统设计的安全等级是Grade A(最高等级),坐在汽车上你要求的安全等级是Grade B,在操作精密加工设备时你要求的安全等级是Grade C,但在家里玩PC你要求的安全等级是Grade D,只要它不烧掉、起火就好。

  这本质上是因为PC最大的损失无非是丢数据,而丢数据和丢性命,人们宁愿选择丢数据。

  这实际上就涉及到风险的不可承担性,有些风险是小问题,有些风险是致命的。普适性原则是,用户对设备安全性的要求和用户对于风险的不可承担性直接挂钩。

  在特定的场景下,设计人员都假定用户对于风险的不可承担性等级,如果风险的不可承担性指数非常高,设计人员会考虑增加预算、削减一部分性能来trade off更多的安全性。

  一个阻碍电子设备应用在更广泛的领域的原因就是电子设备的安全评级普遍不达标,电子设备是十分脆弱的,无论是高温、高压、撞击、机械震动、化学腐蚀、金属氧化、潮湿表面都有可能造成电子设备失效。大部分芯片最高只支持-40到125C的工作环境。

  因此直白地说,在汽车或任何产品中引入更多的电子设备反而增加了使得产品出现故障的系统性风险。

  电子设备虽然是高科技,但高科技也就意味着高风险。在99%的时间它可以正常的工作,但只要在1%的时间发生故障了,系统工程师和用户都不可能知道这种故障会引发什么危机。

  所以我们将如今的消费电子市场一分为二,以Intel, Nvidia为代表专注于做高性能计算,以ARM,RISC-V为代表的专注于做Real-time领域的功能安全。当然ARM也做高性能市场。

  高性能机器往往待在舒适的房间里,它们不需要进行各种恶劣条件下的测试,它们测试的角度更多地从cost down的角度考虑而不是从安全性的角度,因为它们不为此而设计。

  而高安全性设备必须经历各种磨难、磨炼、反复撞击、循环刺激,我说一个指标AEC标准要求将设备暴露在125摄氏度下超过一千小时且不发生失效,才能确保这一批次的生产工艺能够满足应用场景要求的安全指数。

  以上谈的是高性能Processor,实际上除了Processor之外,芯片需要外围电路、结构设计、机械器件合作环境才能正常地工作。

  芯片是电子产业中最高端的子行业,但其他组件仍然重要,如果PCB图画的是不合理的,也无法保证最终成品能通过层层测试。