他以《半導(dǎo)體——改變世界的力量》為題，從“半導(dǎo)體支撐全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展”“半導(dǎo)體推動(dòng)科技持續(xù)創(chuàng)新”“半導(dǎo)體與計(jì)算機(jī)改變?nèi)祟惿?rdquo;“半導(dǎo)體助力人工智能提升人類的腦力”“半導(dǎo)體成為改變世界地緣政治的工具”等方面，分析了半導(dǎo)體對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的重要意義。ZVgesmc

半導(dǎo)體支撐全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展

“半導(dǎo)體是改變?nèi)蚪?jīng)濟(jì)的重要力量，”魏少軍教授從衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要指標(biāo)GDP來切入，他援引聯(lián)合國統(tǒng)計(jì)司網(wǎng)站公布的全球GDP數(shù)據(jù)表示，“從1987至2021年期間，全球GDP的絕對(duì)值有一個(gè)明顯的‘跳躍’，全球每年的平均GDP數(shù)據(jù)發(fā)生了比較大的變化，在2003年之前，全球GDP的增長(zhǎng)是比較平緩的，到2003年之后，全球GDP的增長(zhǎng)加快。”ZVgesmc

ZVgesmc

據(jù)了解，在1987-2002年的16年間，全球GDP平均值為27.8萬億美元，而到2003-2021年的19年間，全球GDP平均值達(dá)到了69.2萬億美元。后面19年里的數(shù)值是前面16年的2.5倍。ZVgesmc

究竟是什么力量驅(qū)使全球GDP增長(zhǎng)得如此之快？魏少軍教授認(rèn)為是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)，以及兩者結(jié)合的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)共同驅(qū)動(dòng)了全球GDP的增長(zhǎng)。ZVgesmc

ZVgesmc

在過去20年里，信息技術(shù)的增長(zhǎng)也反應(yīng)出了一些有趣的現(xiàn)象：在1987-2002年的16年間，全球信息產(chǎn)業(yè)累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售17萬億美元，平均每年約為1.06萬億美元；2003-2021年的19年間，全球信息產(chǎn)業(yè)累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售76.9萬億美元，平均每年4.05萬億美元。僅看全球信息產(chǎn)業(yè)年平均銷售數(shù)據(jù)，其中后19年是前16年的3.8倍。ZVgesmc

當(dāng)然，信息產(chǎn)業(yè)整體上呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，但中間也有個(gè)別年份存在特殊情況，比如2002年及新冠疫情期間。只不過，其整體發(fā)展基本符合“前16年(1987-2002年)與后19年(2003-2021年)全球信息產(chǎn)業(yè)增速差異大”的情況。ZVgesmc

ZVgesmc

除此之外，魏少軍教授還列舉了全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售額數(shù)據(jù)：1987-2002的16年里，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的累計(jì)收入為16,431億美元，平均到每年為1,027億美元。2003-2021的19年間，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的累計(jì)收入達(dá)到60,696億美元，平均到每年為3,195億美元，是前面16年的3.1倍。ZVgesmc

對(duì)比全球GDP發(fā)展數(shù)據(jù)和全球信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)，可推斷出“信息產(chǎn)業(yè)在全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中扮演了重要角色”。半導(dǎo)體是支撐信息產(chǎn)業(yè)的核心和基礎(chǔ)，信息產(chǎn)業(yè)又支撐了全球GDP的增長(zhǎng)，因此半導(dǎo)體在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到了重要作用。ZVgesmc

進(jìn)一步分析半導(dǎo)體與全球GDP的相關(guān)性，在大部分時(shí)間里兩者的相關(guān)性在非常強(qiáng)，且很多時(shí)候這個(gè)相關(guān)性概率會(huì)達(dá)到90%以上。在絕大部分時(shí)間里，半導(dǎo)體增長(zhǎng)，全球GDP也會(huì)增長(zhǎng)，半導(dǎo)體下降，全球GDP也會(huì)下降。這表明半導(dǎo)體不僅是一個(gè)技術(shù)或一類產(chǎn)品，它對(duì)全球經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)也具有重要作用。ZVgesmc

半導(dǎo)體推動(dòng)全球科技持續(xù)創(chuàng)新

“摩爾定律”一直在驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)按照指數(shù)性增長(zhǎng)的規(guī)律向前發(fā)展，現(xiàn)在人類可以在單顆硅片上集成數(shù)百億個(gè)晶體管。在這么一個(gè)高度復(fù)雜的系統(tǒng)中，肯定不是采用簡(jiǎn)單的處理方式。半導(dǎo)體從誕生開始，就是一個(gè)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)。如果僅看半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)，它主要面臨三方面的挑戰(zhàn)：ZVgesmc

ZVgesmc

• 一是精密圖形，即是光刻技術(shù)。根據(jù)上圖的公式，Resolution= k1 * λ/NA，分辨率=系數(shù)x(光源的波長(zhǎng)/投影透鏡的數(shù)值孔徑)。由于光源的波長(zhǎng)很難改變，EUV和浸沒式光刻機(jī)的出現(xiàn)，提升了光圈的數(shù)值孔徑(NA)，提升分辨率的過程看似簡(jiǎn)單，但背后充滿了意想不到的創(chuàng)新。
• 二是新材料、新工藝的創(chuàng)新。目前，在半導(dǎo)體領(lǐng)域大約有64中材料，包括銅、鍺、鎳、高K等材料在內(nèi)，每種材料都需要經(jīng)歷數(shù)千次工藝實(shí)驗(yàn)。在半導(dǎo)體制造過程中，如何形成一整套真正有意義的產(chǎn)品工藝？沒有這些新材料、新工藝的創(chuàng)新，就不會(huì)有半導(dǎo)體器件性能的快速提升。
• 三是提升良率。單項(xiàng)工藝的突破可能無法保證大幅度提升整個(gè)集成電路產(chǎn)品的性能。在工藝流程中累積大量統(tǒng)計(jì)誤差，即便每一步的良率高達(dá)99.9%，但是上千步步驟積累下來，最終的成品率也只有37%。因此，產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的標(biāo)志并非是單個(gè)技術(shù)的突破，而是成套產(chǎn)品工藝的突破。

半導(dǎo)體與計(jì)算機(jī)改變?nèi)祟惿?/h2>

計(jì)算機(jī)在向兩個(gè)極端方向發(fā)展：一方面是往超級(jí)計(jì)算機(jī)方向發(fā)展。去年，美國發(fā)布了前沿超級(jí)計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算能力達(dá)到每秒鐘10的18次方。另一方面，手機(jī)正成為重要的計(jì)算器件。1969年NASA把宇航員送到月球的所需的全部算力，還不足現(xiàn)在一部手機(jī)三分之一的運(yùn)算能力。ZVgesmc

計(jì)算能力在推動(dòng)半導(dǎo)體的發(fā)展，半導(dǎo)體又支撐計(jì)算機(jī)技術(shù)的前進(jìn)。在整個(gè)過程中，前期的科學(xué)計(jì)算，到個(gè)人計(jì)算、移動(dòng)計(jì)算、云計(jì)算，到今天進(jìn)入智能計(jì)算，計(jì)算機(jī)與半導(dǎo)體市場(chǎng)都一路相伴。未來，我們將進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代——泛在計(jì)算時(shí)代。那時(shí)不是人在使用計(jì)算機(jī)，而是計(jì)算機(jī)在使用計(jì)算機(jī)，這將成為泛在計(jì)算時(shí)代的一個(gè)主要特征。在這樣的發(fā)展模式中，許多東西都會(huì)發(fā)生改變。ZVgesmc

ZVgesmc

高性能計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力已經(jīng)進(jìn)入了E級(jí)時(shí)代，E級(jí)超算是指每秒可進(jìn)行百億億次數(shù)學(xué)運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)，是國際上高端信息技術(shù)創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，被全世界公認(rèn)為“超級(jí)計(jì)算機(jī)界的一頂皇冠”。未來很快將進(jìn)入Z級(jí)時(shí)代(1Z=1021，十萬億億級(jí))，由于數(shù)據(jù)增長(zhǎng)的速度太快，如果計(jì)算機(jī)的處理速度不能隨時(shí)跟上，計(jì)算機(jī)就無法滿足發(fā)展的要求。ZVgesmc

但從另外一方面，過去40年里也有一些東西正在消失，比如電子產(chǎn)品、郵票、現(xiàn)金，許多功能被集成到了一部手機(jī)上。魏少軍教授表示，“那些我們?cè)?jīng)趨之若鶩的東西消失了，現(xiàn)在一部手機(jī)可以解決很多的問題。這樣的改變可能還只是一個(gè)開始，未來的改變可能會(huì)更大。”ZVgesmc

半導(dǎo)體助力AI提升人類的腦力

人工智能帶來的影響更為深遠(yuǎn)。早在上世紀(jì)40年代，人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的想法就已經(jīng)出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)美國神經(jīng)生理學(xué)家Warren McCulloch和數(shù)學(xué)家Walter Pitts，共同對(duì)大腦的神經(jīng)元進(jìn)行類比和建模，發(fā)明了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。到上世紀(jì)80年代，加拿大神經(jīng)科學(xué)家David Hunter Hubel發(fā)現(xiàn)了視覺神經(jīng)的機(jī)制。以上這些工作都構(gòu)成了現(xiàn)在人工智能的基礎(chǔ)。ZVgesmc

“今天我們?cè)谥貜?fù)前人的很多工作，現(xiàn)在世界正處于第三輪智能化浪潮中。”魏少軍教授介紹說，1946年的通用自動(dòng)計(jì)算裝置是第一輪智能化浪潮，那時(shí)的裝置僅具備計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索能力；上世紀(jì)90年代的通用推理裝置帶來了第二輪智能化浪潮，使用手工知識(shí)庫作為邏輯判斷；2017年開始的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置開啟了第三輪智能化浪潮，使用機(jī)器學(xué)習(xí)的算法來做分類和識(shí)別。ZVgesmc

ZVgesmc

在這三輪智能化浪潮中，前兩輪更多的是對(duì)概念、名詞的理解，但第三輪浪潮已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，機(jī)器在很多方面都已經(jīng)超越了人類，比如ImageNet項(xiàng)目(圖像識(shí)別)可以AI用識(shí)別2萬多種物件，AI語音識(shí)別錯(cuò)詞率降低到了5.9%，LipNet(自動(dòng)唇讀技術(shù))準(zhǔn)確度高達(dá)93.4%……ZVgesmc

半導(dǎo)體成為地緣政治工具

“iRobot的董事長(zhǎng)兼CEO科林·安格爾說過一句話——‘觀察全社會(huì)將如何對(duì)待人工智能技術(shù)將會(huì)很有趣，這一技術(shù)無疑會(huì)很酷’。我認(rèn)為他這句話講得很深刻，‘有趣’和‘很酷’都是表述，但它們背后是對(duì)AI發(fā)展的深刻影響。”魏少軍教授指出，第一次工業(yè)革命推動(dòng)了人類體力的增長(zhǎng)，也即是能源和動(dòng)力延伸了四肢的能力，而信息革命通過提升感知和感官能力，讓人類看得更遠(yuǎn)、聽得更遠(yuǎn)，今天新的智能化革命延伸的是腦力和認(rèn)知能力。ZVgesmc

ZVgesmc

人工智能離不開半導(dǎo)體，人工智能和半導(dǎo)體的結(jié)合，將不僅改變?nèi)祟惖奈镔|(zhì)社會(huì)，而且可能會(huì)改變我們的認(rèn)知能力。“但半導(dǎo)體成為了改變世界地緣政治的工具，這種發(fā)展過程確實(shí)讓人感到非常遺憾。”在此基礎(chǔ)上，魏少軍教授同時(shí)也指出，當(dāng)前全球半導(dǎo)體市場(chǎng)進(jìn)行了一定的分割，全球產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程在被終止。半導(dǎo)體的“軍備競(jìng)賽”導(dǎo)致了全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈碎片化，這種變化對(duì)全人類來說也是很深遠(yuǎn)的。ZVgesmc

ZVgesmc

即使半導(dǎo)體全球化遭遇了挑戰(zhàn)，魏少軍教授仍肯定評(píng)價(jià)說：“5G、人工智能正在推動(dòng)集成電路技術(shù)的進(jìn)步，并帶來很多新的內(nèi)容。當(dāng)然，新的內(nèi)容又反過來支撐以5G、AI為代表的全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展。迄今為止，沒有任何其他技術(shù)可以代替集成電路。”ZVgesmc