摩尔定律与电子商务中应用半导体和摩尔定律的应用|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

半导体和摩尔定律的应用

从大型计算机到嵌入控制器和传感器内的处理器，如此巨大的计算技术的进展，全都植根于晶体管的发明。在1947年，贝尔实验室的John Bardeen和Walter Brattain因此为人类的科学技术进步做出了史无前例的贡献。无可辩驳的是，晶体管的发明是集成电路和微处理器开发成功的基础。甚至今天运算能力强的处理器芯片也是按其中封装了多少晶体管的数量来测度的。

一直到1953年才有商品化的第一个低价的小信号PNP结锗晶体管问世，型号是CK722，每只价格7.6美元。到1954年Texas Instruments 和另外一家公司合作开发了第一台商品化的晶体管收音机Regency TR-1，那时标价为$49.95美元 (大约相当于2019年的 $476 )。

采用晶体管的工业用电子控制器大约在1950年诞生，此前气动控制器从上世纪的20和30年代开始应用于工业现场，几十年一直这样在用着，直到晶体管出现后才发生很大的变化。

固态电子器件的成本实际上就是以低成本呈现更多功能和更多应用的历史。这可以用经过时间检验的摩尔定律予以表达。仙童半导体的联合创始人和曾任Intel CEO的Gordon Moore，在1965年的论文中首次定义集成电路中元件的数量每年要翻一番，而且这一增长率将延续到下一个十年。摩尔定律连续地推动计算技术的发展，这些被商用设备和工业设备的复杂和小型化所证实。由于高性能的电子器件和处理器的不断进展，使得更小的体积和更低的价格成为可能，这才造就了物联网IoT得以实现和普遍应用。

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来源：新机器视觉

摩尔定律推动下的消费电子化

摩尔定律从半导体行业中总结出来，是指在相同价格下，集成电路上可容纳的晶体管数目约每隔18个月便会增加一倍，性能提升一倍。随着半导体在各行各业的应用比重越来越大，摩尔定律也或多或少的影响着各个行业。

消费电子化是指产品或服务从原来主要面向组织（商业组织B2B或政府机构B2G），转为主要面向终端用户或个人消费者的趋势。

计算机，IT和汽车行业正在消费电子化

最典型的案例发生在计算机和IT领域，比如巨型机向个人电脑的转移，专用通讯设备向个人手机的转移，而Internet最初为政府和研究机构服务，如今已经飞入寻常百姓家。BYOD（bring your own device）的趋势已经开始改变公司的IT架构，公司员工越来越多的使用个人电脑，PAD，智能手机收发邮件，移动办公极大的方便了商务人士。如果说BYOD是消费电子化在移动终端上的实现，那么云计算，大数据，软件即服务software-as-a-service的企业架构将会使消费电子化的趋势更进一步，一些工人已经开始使用Google眼镜在生产现场操作，数据和信息实时传回公司云端，公司后台也可以实时的为工人提供帮助和信息支持。

现代人的生活工作基本是三点一线：在家，在路上，在办公室。人们希望在汽车上也可以处理工作和生活琐事，汽车的消费电子化趋势尤为明显，汽车正演变成移动个人信息终端，变得越来越像消费电子产品。有人说电动车是一个移动的充电宝，也有人说TESLA的电动车是一个巨型的移动IPAD，通过车联网，与其他车辆，交通设施和整个智慧城市连接在一起。

机械装备，机器人等行业也在电子化

如果说与电子行业联系紧密的计算机，IT和汽车行业正在消费电子化，那另外一些与电子行业距离较远的传统行业正在电子化。炙手可热的机器人也顺应了电子化的趋势: 随着半导体，电子元件和传感器在机器人中的应用，机器人正在变得更加智能。比如协作机器人Yumi，IiWA通过安装力矩传感器和机器视觉成为友好的人机协作机器人。移动机器人和智能AGV由于安装了LiDar等大量传感器，具备了识别物体和自动避障的功能；Google和Fanuc正在试验的人工智能机器人可以大量收集生产制造过程中的大数据，成为网络数据节点，云计算使机器人具备强大的分析综合计算能力，可以及时分享数据和经验。而扫地机器人，社交机器人，家庭智能终端在家庭中的推广正在推动机器人的消费电子化。

很多与电子行业相距甚远的传统行业也会受到电子行业的影响，传统的机械装备中，机械部分占的成本很高，随着嵌入式系统，传感器，处理器，存储器在机械装备中大量使用，这些装备越来越电子化。比如，传统的注塑机演变成纯电动、更加智能。新工艺将传感器放在模具里，在塑料射入模内后，通过热感应器，将温度信号回馈到控制器内，控制器控制加热器的工作，以达到控制模内温度的目的，同时还可对模内压力、温度，流速进行自动化控制。另外石油石化行业正越来越多的使用电子产品，随着各种智能终端，芯片，SCADA系统，PLC系统，工业网络，机器人，无人机的引入，石油石化行业也在与电子行业耦合。另外，电子和半导体行业需要大量的新材料，气体，镀膜等表面处理，印刷电路板化工材料，种类繁多的工业胶水等，这些巨大的需求也帮助化工等传统产业实现二次繁荣。

消费电子行业的增长动力来自于半导体摩尔定律

因为大量使用半导体和电子元器件，电子行业受半导体摩尔定律的影响最大。电子行业有很多分支，比如通信，计算机，消费电子等，每个子行业的发展变化速度是不一样。汽车电子，工业电子和医疗电子的行业变化相对较慢，而消费电子行业的特点就是短平快：智能手机的更新速度短到3-6个月，大多数消费电子产品从上市开始价格就不断下降，有些消费电子产品的生命周期昙花一现，不到半年。

消费电子行业出现过很多杀手级应用，包括电视机，PC, 笔记本，手机，智能手机，这些杀手级应用极大的推动消费电子行业和半导体行业的发展。一方面，不断下降的半导体价格为消费电子产品的降价提供了弹药，另外一方面，由于消费电子产品价格下降，出货量提升，庞大的需求又为半导体的增长提供动力，形成市场的正反馈。市场正反馈的结果就是智能手机的处理速度越来越快，存储空间越来越大，尺寸越来越小，成本越来越低，越来越多的新技术在智能手机上率先应用，而半导体在巨大市场需求和摩尔定律推动下不断突破极限，线宽从十几年前的4X nm，到主流的的2X nm和 1X nm，目前正在向7 nm甚至5nm 挺进。而封装形式也从二十年前的DIP，SOP， QFP, BGA封装形式发展到现在主流的的FC, SiP，CSP/ WLCSP, 目前正在向MOM，PoP， 3D TSV等封装形式挺进。

消费电子产品的技术革新速度在减缓，摩尔定律是否逼近极限？

目前的杀手级应用依然是智能手机，但智能手机市场增速正在逐年下降，市场正变得越来越成熟。从产品本身来说，智能手机目前的功能日趋强大，硬件成本也逐渐走低，不断提升的硬件性能已不再具备过去那样的吸引力了。作为消费电子产品市场领导者的苹果，创新动力也在减弱，机型已经有好几年没啥大变化了。

我们的问题是智能手机会不会步电视，PC，功能手机的后尘？在智能手机之后会不会有新的杀手级应用出现？如果有替代产品出现，其替代产品是否可以达到目前手机的市场规模，并继续推动消费电子和半导体市场的发展？与此同时，摩尔定律是否真的如强弩之末，已经逼近物理极限？

目前在视野范围内的大容量潜在市场包括物联网，VR/AR娱乐, 智能汽车等。物联网市场被切分为纷繁复杂的行业细分应用，比如楼宇，家庭，汽车，可穿戴，交通，生产制造等。这些细分市场需要各种各样的处理器，传感器，MEMS微机电系统和能量收集元器件，这些元器件的种类和数量将会爆炸性增长，它们对特殊制程，封装形式的技术要求更加多样化，不同于以往摩尔定律统治下的单纯依靠晶体管数量的提升和线宽的缩小的发展路径。另外，竞争的主战场正在从过去的硬件性能向软件，人工智能算法，云计算，大数据和服务切换。友好的用户界面、方便易用、工业外观设计，品牌文化等非硬件要素已然成了消费者首要考虑的因素，软件，数据和服务正在成为大品牌智能手机的竞争之道。也许摩尔定律还会继续突破物理极限，但新的市场驱动力和定律或许正在形成，让我们拭目以待！