晶元技術怎麼共享

❶ 淺談多核心CPU和SoC晶元及其工作原理

姓名：呂紅霞；學號：20011210203；學院：通信工程學院

轉自https://mp.weixin.qq.com/s/rULXlihPLhZCjnGhbMbCMg

【嵌牛導讀】 本文講解了多核心CPU和SoC晶元及其工作原理

【嵌牛鼻子】 多核CPU，進程，線程

【嵌牛提問】 現在的CPU或SoC基本都是在單晶元中集成多個CPU核心，形成通常所說的4核、8核或更多核的CPU或SoC晶元。為什麼要採用這種方式？多個CPU 核心在一起是如何工作的？CPU核心越多就一定越好嗎？

【嵌牛正文】

要說明什麼是多核心CPU或SoC晶元，首先要從CPU核心(Core)說起。我們知道，CPU是中央處理器(Central Processing Unit)的英文簡稱，它具有控制和信息處理的能力，是電腦和智能設備的控制中樞。如果把傳統CPU晶元中的封裝和輔助電路(例如引腳的介面電路、電源電路和時鍾電路等)排除在外，只保留完成控制和信息處理功能的核心電路，這部分電路就是 CPU核心 ，也簡稱CPU核。一個CPU核心基本上是一個完全獨立的處理器，它可以從內部存儲器中讀取指令，並執行指令指定的控制和計算任務。

如果把 一個 CPU核心和相關輔助電路封裝在一個晶元中，這個晶元就是傳統的 單核心CPU晶元 ，簡稱單核CPU。如果把 多個 CPU核心和相關輔助電路封裝在一個晶元中，這個晶元就是 多核心CPU晶元 ，簡稱多核CPU。當然，多核心CPU晶元會包含更多的輔助電路，以解決多個CPU核心之間的通信和協調問題。

如果在多核心CPU晶元中再集成一些其它功能部件和介面電路，就形成了完整的系統，那麼這個晶元就變成了 多核心SoC晶元 了，簡稱多核SoC。在不嚴格區分的情況下，SoC也可以稱為CPU。

發展多核心CPU的初心源於「人多力量大」的簡單道理。從這個意義上來看，當初晶元集成度不高的時候，Inteli8086 CPU和i8087協處理器應該算是多核心CPU的雛形，是 多晶元協作形成了一個處理核心 ，需要採取許多技術來解決CPU和協處理器之間的合作、協作問題。

今天晶元的集成度很高，單晶元中集成幾個甚至幾十個CPU核心已不在話下，但還是不能滿足超級計算的需要，需要在超級計算機中使用成千上萬塊高性能CPU晶元一起合作、協作，這可以看作 晶元內 多核心、 晶元外 多晶元的多核心CPU集群。

CPU晶元從外觀上看是一塊晶元，但打開封裝來看，內部可能只有一塊裸片(die),也可能是多塊裸片封裝在一起，稱為 多晶元模組 (Multichip Mole，簡稱 MCM )，如圖2b所示。但從軟體角度來看，封裝形式無關緊要，無論是晶元內還是晶元外，CPU核心多少才是最重要的,它們決定著系統的並行運算和處理能力，它們的主頻頻率和核心之間通信方式決定了系統的處理速度。

另外，今天的桌面計算機CPU、手機SoC中還集成了許多圖形處理器(GPU)核心、人工智慧處理器(APU)核心等，這些是否也應該算作多核心CPU和SoC中的「核心」呢？我覺得從廣義角度上應該算吧。

因此，要回顧多核心CPU的發展，大致可以分為 1 .雛形期； 2 . 單晶元單核心； 3 .單晶元多核心； 4 .單核心多晶元； 5 .多核心多晶元幾種情形。這些發展階段不一定按照這個前後順序，可能有交叉時期，也可能有前後顛倒的情形。第2和第3種情形一般是應用在桌面計算機、智能手機等移動終端上的CPU晶元，第4和第5種是應用在伺服器和超級計算機上的CPU晶元。本文限於篇幅和主題集中的需要，主要探討第3種 單晶元多核心 的情況，這種情況下的CPU是 單晶元多處理器 (Chip Multi Processors，簡稱 CMP )模式。

1971 ～2004年，單核心CPU一路獨行 。Intel公司1971年推出全球首款CPU晶元i4004，直到2004年推出超線程的Pentium 4 CPU系列，期間共33年時間。在這期間，CPU晶元很好地沿著摩爾定律預示的規律發展，沿著集成度不斷翻倍、主頻不斷提升、晶體管數量快速增加的道路前進，這是一條單核心CPU不斷迭代升級的發展之路。

但是，當晶體管數量大幅增加導致功耗急劇增長，CPU晶元發熱讓人難以接受，CPU晶元可靠性也受到很大影響的時候，單核心CPU發展似乎到了窮途末路。摩爾定律的提出者 戈登.摩爾 也依稀覺得「尺寸不斷縮小」、「主頻為王」這條路子即將走到盡頭。2005年4月他曾公開表示，引領晶元行業接近40年的摩爾定律將在10～20年內失效。

其實，早在上世紀90年代末，就有許多業界人士呼籲用CMP技術實現的多核心CPU替代單線程單核心CPU。IBM、惠普、Sun等高端伺服器廠商，更是相繼推出了多核心伺服器CPU。但是，由於伺服器CPU晶元價格太高、應用面較窄，並未引起大眾廣泛關注。

2005年初AMD搶先推出了64位CPU晶元，並率先Intel發表聲明保證其64位CPU的穩定性和兼容性，Intel才想起了利用「多核心」這一武器進行「帝國反擊戰」。2005年4月，Intel倉促推出簡單封裝的2核心Pentium D和Pentium4至尊版840。之後不久，AMD也發布了雙核心皓龍(Opteron)和速龍(Athlon)CPU晶元[9]。

2006 年被認為是多核心CPU的元年 。這年7月23日，Intel基於酷睿(Core)架構的CPU發布。11月，Intel又推出了面向伺服器、工作站和高端PC機的至強(Xeon)5300和酷睿2雙核心和4核心至尊版系列CPU。與上一代台式機CPU相比，酷睿2雙核心CPU在性能方面提高40%，功耗反而降低40%。

作為對Intel的回應，7月24日，AMD宣布對雙核Athlon64 X2處理器進行大降價。兩大CPU巨頭在宣傳多核心CPU時，都會強調其節能效果。Intel發布的低電壓版4核心至強CPU功耗僅為50瓦。而AMD的「Barcelona」4核心CPU的功耗也沒超過95瓦。在Intel高級副總裁Pat Gelsinger看來，摩爾定律還是有生命力的，因為「CPU從單核心到雙核心，再到多核心的發展，可能是摩爾定律問世以來，CPU晶元性能提升最快的時期」 [9]。

CPU 技術發展要比軟體技術發展更快 ，軟體對多核心CPU的支持相對滯後。如果沒有操作系統的支持，多核心CPU的性能提升優勢不能發揮出來。同樣運行Win7的情況下，4核心CPU和8核心CPU所帶來的差異化體驗並不明顯，導致這種情況的原因是Win7根本沒有對8核心CPU進行相應的優化。而在Win10出來後，8核心CPU所帶來的體驗速度就明顯要比4核心處理器快很多，這源於微軟在Win10上對多核心CPU的支持做了優化。而且微軟還將在Win10上針對多核心CPU做進一步適配優化。

目前 核心最多的伺服器CPU 有Intel至強鉑金9282，56核心112線程，引線焊球多達5903個，估計售價約4萬美元；AMD霄龍 7H12，64核心128線程，散熱設計功耗280W。這兩款CPU都需要採用液冷散熱。 核心最多的台式機CPU 有Intel酷睿i97980XE至尊版，18核心36線程，散熱設計功耗165W，售價1999美元；AMD的Ryzen9 5950X，16核心32線程，散熱設計功耗105W，售價6049元。 核心最多的手機SoC 有Apple M1、麒麟9000、高通驍龍 888等。多核心CPU或者多核心SoC似乎成為一種潮流，但是不是核心越多CPU就越好呢？在不考慮其它因素影響，單從技術和集成度考慮的話，有人甚至預測到2050年，人們可能會用上1024個核心的CPU晶元。

我們先從任務處理的角度來看這個問題。如果把CPU處理的事情叫做任務的話，以前的CPU只有一個核心，CPU只會「一心一用」地處理一個任務，幹完一件事再接著干下一件事。專業上稱之為 串列單任務處理 。這在DOS操作系統的時代是合適的，這個時期對CPU的追求只有一條，那就是處理速度要盡可能地快。在Windows操作系統出現後，出現了多任務的處理需求，要求CPU可以「一心多用」，同時干多件事情。專業上稱之為 分時多任務處理 。這個時期對CPU的追求 一是 處理速度要盡可能地快， 二是 同時可處理的任務盡可能地多。其實這種「一心多用」的處理方法是把時間分配給了多個任務，從宏觀上看CPU處理的任務多了，但從某項任務來看CPU對該項任務的處理速度變慢了。

要實現CPU處理的任務更多、處理速度更快，人們自然想到了在晶元中集成多個CPU核心，採用「多心多用」的方式處理事務，因而就出現了多核心CPU的需求，而這種需求在伺服器CPU應用方面顯得尤為迫切。

我們再從提高CPU時鍾頻率，加快處理速度的角度來看這個問題。無論是「一心一用」、「一心多用」、還是「多心多用」，只要提高了CPU的時鍾頻率，CPU的處理速度都會加快。如論是單任務還是多任務，就會在更短時間完成任務。因此，CPU發展的歷史就是隨著晶元技術的進步，CPU的時鍾頻率不斷提升的歷史，從早期的MHz級別不斷提升到目前的GHz級別，大約提升了1000倍左右。無論是單核心還是多核心，CPU時鍾頻率是人們選用CPU晶元的重要指標。

過去很長一段時間里，隨著Intel和AMD CPU速度越來越快，x86操作系統上的軟體的性能和速度自然會不斷提高，系統整機廠家只要對現有軟體作輕微設置就能坐享電腦系統整體性能提升的好處。

但是隨著晶元工藝沿著摩爾定律發展，CPU集成度提高、晶體管密度加大，時鍾頻率提升，直接導致CPU晶元的功率不斷增大，散熱問題成為一個無法逾越的障礙。據測算，CPU主頻每增加1GHz，功耗將上升25瓦，而在晶元功耗超過150瓦後，現有的風冷散熱將無法滿足要求。2003年前後Intel推出的主頻為3.4GHz的Pentium4至尊版CPU晶元，最高功耗已達135瓦，有人給它送了一個「電爐」的綽號，更有好事者用它來玩煎蛋的游戲。現在的伺服器CPU晶元Xeon W-3175標稱功耗為255W，默認頻率實測能達到380W，超頻的話甚至會突破500W，必須採用高端水冷系統來降溫。

所以，功耗極限制約著CPU頻率的提升。下圖是CPU功率密度隨時間的變化趨勢圖，IntelPentium之後的CPU晶元，由於晶體管密度和時鍾頻率提升，CPU晶元的功率密度陡然上升，CPU產生的熱量將會超過太陽表面。

綜上所述，追求多任務處理功能，追求處理速度提升是CPU晶元設計的兩大目標。以提升CPU時鍾頻率而加快處理速度又受到CPU功耗極限的制約，多核心CPU晶元成為解決上述矛盾的必由之路。目前，多核心CPU和SoC已成為處理器晶元發展的主流。

與單核心CPU相比，多核心CPU在體系結構、軟體、功耗和安全性設計等方面面臨著巨大的挑戰，但也蘊含著巨大的潛能。本文參考了後附的參考資料1,對多核心CPU用到的技術作如下簡單介紹。

1. 超線程技術

一個傳統CPU核心只有一個運算處理單元(Processing Unit，簡稱PU)和一個架構狀態單元(Architectual State，簡稱AS)，在同一時間只能處理一個軟體線程（Thread）。採用了 超線程 （Hyper-Threading，簡稱 HT ）技術的CPU核心中包含一個PU和兩個AS，兩個AS共用這個PU。軟體在CPU核心上運行時，AS與軟體線程對接，並把線程的任務分配到PU中的相關單元中。所以，兩個AS就可以處理兩個軟體線程。

用生產車間打個比方，PU是生產部門，有幾台機床用於生產；AS是跟單員，他同時只能跟一個任務訂單；軟體線程好比是任務訂單。如果生產車間只有一個AS時，這個車間同時只能處理一個任務訂單，PU的有些機床有事干，有些機床可能無事干而閑置。如果有兩個AS時，就能處理兩個任務訂單，並把任務分配到不同的機床上去完成。

所以，具有超線程的CPU核心的集成度增加量不大，但有兩個AS後使它看起來像兩個邏輯的CPU核心，就可以同時處理兩個軟體線程，大約可以提高40%的處理能力。所以，我們經常可以看到CPU晶元廣告，說某多核心CPU晶元是N個核心，2×N個線程，就是採用了超線程帶來的好處。否則，如果沒有採用超線程技術的話，多核心CPU晶元參數就只能寫成N個核心，N個線程。下圖給出了2核心CPU無超線程和有超線程的示意圖。

2. 核心結構研究

多核心CPU的結構分成 同構 （homogeneous）多核和 異構 （heterogeneous）多核兩類，同構多核是指晶元內多個CPU核心的結構是相同的，而異構多核是指晶元內多個CPU核心的結構各不相同。面對不同的應用場景，研究核心結構的實現方式對CPU整體性能至關重要。核心本身的結構，關繫到整個晶元的面積、功耗和性能。怎樣繼承和發展傳統CPU的成果，也直接影響多核的性能和實現周期。同時，核心所用的指令系統對系統的實現也是很重要的，多核心採用相同的指令系統還是不同的指令系統，能否運行操作系統等，也是設計者要研究的重要問題。

3.Cache 設計技術

CPU和主存儲器之間的速度差距對多核心CPU來說是個突出的矛盾，因此必須使用多級Cache來緩解。可分為共享一級Cache、共享二級Cache和共享主存三種方式。多核心CPU一般採用共享二級Cache的結構，即每個CPU核心擁有私有的一級Cache，並且所有CPU核心共享二級Cache。

Cache本身的體系結構設計直接關繫到系統整體性能。但是在多核心CPU中，共享Cache或獨有Cache孰優孰劣、是否在片上建立多級Cache、以及建立幾級Cache等，對整個晶元尺寸、功耗、布局、性能以及運行效率等都有很大的影響，需要認真研究和慎重對待。同時還要考慮多級Cache引發的一致性問題。

4. 核心間通信技術

多核心CPU的各核心同時執行程序，有時需要在核心之間進行數據共享與同步，因此硬體結構必須支持CPU核心間的通信。高效通信機制是多核心CPU高性能的重要保障，比較主流的片上高效通信機制有兩種， 一種 是基於匯流排共享的Cache結構，另 一種 是基於片上的互連結構。

匯流排共享Cache結構 是指每個CPU核心擁有共享的二級或三級Cache，用於保存比較常用的數據，並通過核心間的連接匯流排進行通信。它的優點是結構簡單，通信速度高，缺點是基於匯流排的結構可擴展性較差。

片上互連的結構 是指每個CPU核心具有獨立的處理單元和Cache，各個CPU核心通過交叉開關電路或片上網路等方式連接在一起。各個CPU核心間通過消息進行通信。這種結構的優點是可擴展性好，數據帶寬有保證，缺點是硬體結構復雜，且軟體改動較大。

5. 匯流排設計技術

傳統CPU中，Cache不命中或訪問存儲器事件都會對CPU的執行效率產生負面影響，而匯流排介面單元（BIU）的工作效率會決定此影響的程度。在多核心CPU中，當多個CPU核心同時要求訪問內存，或多個CPU核心內私有Cache同時出現Cache不命中事件時，BIU對這些訪問請求的仲裁機制效率，以及對外存儲訪問的轉換機制的效率決定了多核心CPU系統的整體性能。

6. 針對多核心的操作系統

對於多核心CPU，優化操作系統的 任務調度 是提升執行效率的關鍵。任務調度演算法有 全局 隊列調度和 局部 隊列調度之分。前者是指操作系統維護一個全局的任務等待隊列，當系統中有一個CPU核心空閑時，操作系統就從全局任務等待隊列中選取就緒任務開始在此核心上執行。其優點是CPU核心利用率較高。後者是指操作系統為每個CPU核心維持一個局部的任務等待隊列，當系統中有一個CPU核心空閑時，便從該核心的任務等待隊列中選取就緒任務來執行。其優點是有利於提高CPU核心局部Cache命中率。大多數的多核心CPU操作系統採用的是基於全局隊列的任務調度演算法。

多核心CPU的中斷處理和單核CPU有很大不同。CPU核心之間需要通過中斷方式進行通信和協調，所以，CPU核心的本地中斷控制器和仲裁各CPU核心之間中斷的全局中斷控制器需要封裝在晶元內部。

另外,多核心CPU操作系統是一個多任務系統。由於不同任務會競爭共享資源，因此需要系統提供同步與互斥機制。而傳統的用於單核心CPU的解決機制並不能滿足多核心的情況，需要利用硬體提供的「讀－修改－寫」的原始操作或其他同步互斥機制來進行保證。

7. 低功耗設計技術

每兩三年CPU晶體管密度和功耗密度都會翻倍。低功耗和熱優化設計已經成為多核心CPU設計的重點。需要同時在操作系統級、演算法級、結構級、電路級等多個層次上考慮。每個層次上實現的效果不同，抽象層次越高，功耗和溫度降低的效果越明顯。

8. 可靠性及安全性設計技術

在今天的信息社會，CPU的應用無處不在，對CPU的可靠性和安全性提出了更高要求。一方面多核心CPU復雜性提高，低電壓、高主頻、高溫度對維持晶元安全運行帶來挑戰。另一方面，來自外界惡意攻擊越來越多，手段越來越先進，高可靠、安全性設計技術越來越受到重視。

要弄明白多核心CPU是如何工作，要從應用程序、操作系統和CPU核心一起來分析。Windows操作系統作為任務調度者，按照 進程 (Process)和 線程 (Thread)為應用程序(Program)分配程序執行的硬體資源——CPU核心。一個進程對應一個應用程序,但是一個應用程序可以同時對應多個進程,通過多個進程來完成這個程序的執行。

應用程序未執行的時候是「靜態」的，程序一旦被用戶啟動執行，就被操作系統接管變成「動態」的了。操作系統按照一個一個的 進程 管理著一批被用戶啟動了的程序。所以一個 進程 可以看作是一個「執行中的程序」，進程中包括了由操作系統分配給這個程序的基本資源。

一個進程又被細分為多個 線程 ，只有 線程 才能通過操作系統獲得CPU核心的使用許可權來讓自己運行。只包含一個線程的進程可以叫做 單線程 程序，如果包含多個線程的進程，就可以叫做 多線程 程序了。

程序的線程要想獲得CPU時間，必須進入操作系統的線程隊列排隊，經過操作系統調度之後，獲得某個CPU核心的執行時間。操作系統對CPU核心的分派是非常復雜的過程，誰也無法用簡短的文字說清楚具體詳細的過程。以下按單核心CPU和4核心CPU兩種情況來示意說明，程序進程的一個個線程，是如何分派到CPU核心上進行執行的[7]。

如果CPU是單核心的話，而且沒有採取超線程技術，線程隊列就只有1個，線程的選擇也只有1個。如果採取了超線程技術，單核心就擴展成2個邏輯核心，線程隊列就有2個，線程的選擇就有2個。

如果站在多核心CPU角度看，每個CPU核心不斷從操作系統收到要執行的軟體線程，按照程序指令去完成規定任務，它可能要使用存儲器、運算器、輸入輸出等部件，還要與其它CPU核心進行通信和傳遞數據，完成任務後還要報告。這些過程可看成一個一個的事件，都要通過事件中斷處理部件來協調。多核心CPU的硬體調度處理模式大致有三種[8][18]。

1. 對稱多處理 (Symmetric Multi-Processing，簡稱 SMP )是目前使用最多的模式。在SMP模式下，一個操作系統同等地管理著各個CPU核心，並為各個核心分配工作負載。目前，大多數的操作系統都支持SMP模式，例如Linux，Windows，Vxworks等。另外，這種模式通常用在同構多核CPU上，因為異構多核CPU的結構不同，實現SMP比較復雜。

2. 非對稱多處理 (Asymmetric Multi-Processing，簡稱 AMP )是指多個核心相對獨立地運行著不同的任務，每個核心可能運行不同的操作系統或裸機程序，或者不同版本的操作系統，但是有一個 主導 的CPU核心，用來控制其它 從屬 的CPU核心以及整個系統。這種模式大多情況是異構多核心CPU。例如MCU + DSP，MCU +FPGA等。當然，同構多核心CPU也可以用。

3. 邊界多處理 (Bound Multi-processing，簡稱 BMP )與SMP基本相同，唯一區別是開發者可以定義某個任務僅在某個CPU核心上執行。

以上只是原理性的簡單介紹，如果要了解多核心CPU的硬體調度原理和實現細節，恐怕只能打進Intel或AMD公司內部，才能了解更多技術詳情。

多核心CPU中的核心是否越多越好,多CPU系統中的CPU晶元是否也越多越好？同樣條件下是否具有超線程就比不具有超線程的好？回答是仁者見仁，智者見智。主要是要分清用在哪些場合，不能一概而論。

首先，多核心CPU或者多CPU之間需要同步和調度，這是以時間開銷和算力損耗為代價的。如果CPU核心數或者CPU晶元數增加對系統處理能力提升是加分項的話，同步和調度帶來的時間開銷和算力損耗就是減分項。如果加分大於減分，而且成本增加可接受的話，則方案是可行的，否則就是不值當的方案。系統方案的評判除了要考慮CPU核心數量以外，還要考慮操作系統的差異、調度演算法的不同，應用和驅動程序特點等因素，它們共同影響著系統的處理速度。以下是一些文章的討論觀點。

1 . CPU核心越多，執行速度不一定越快。這里說的是「不一定」，因為一個線程可能要等待其它線程或進程完成後，才能輪到它繼續執行。在它等待別的線程或進程的時候，即便排隊隊列輪到了它，它也只能放棄運行權利而繼續等待，讓隊列後續線程超過它在CPU上執行。對它這個線程的程序來說是變慢了，但對系統來說，它起碼它讓開了位置讓其它線程繼續運行。多核心CPU肯定可以加速批量進程的執行，但對某個進程或者某類型的程序來說，未必是最快的。

2 .智能手機要向用戶提供優秀的使用體驗，不僅僅是靠CPU性能一個方面。除了CPU核心數這個因素以外，還應包括決定通信質量的基帶晶元的性能，再加上GPU的性能、游戲和VR應用性能等。系統綜合性能好才是真的好。

3 .聯發科2015年推出10核心、3重架構等手機SoC晶元技術，後來又開發了10核心、4重架構helio X30，通過多重架構的方式來降低功耗。雖然聯發科在多核心SoC方面的技術優勢是毋庸置疑，但是高通在2015年底推出了僅有四個核心的驍龍820晶元，蘋果手機較早使用的SoC晶元也不過是雙核心而已。這些都表明，對於智能手機而言，多核心CPU或SoC的意義到底大不大，不可絕對斷言，需要從系統角度分析才能得出正確結論。

結語 ：多核心CPU和SoC是為了滿足整機系統對處理能力和處理速度不斷提升的需求，在單核心CPU沿著摩爾定律向前發展，受到了晶元功率極限阻礙時，人們不得不選擇的一種突破路線。多核心CPU推動著操作系統的更新和升級，操作系統又決定了多核心CPU效能的發揮。多核心CPU技術的難點是多核心之間的信息傳遞、數據同步和任務調度等。系統性能優劣不能只考慮CPU核心數量，還要考慮操作系統、調度演算法、應用和驅動程序等。多核心CPU技術和FinFET等3D晶元技術可以看作是延續摩爾定律生命的兩大關鍵技術。

❷ 基因晶元技術的基本原理

基因晶元又稱DNA晶元(DNA chip )或DNA微陣列(DNA microarray)。其原理是採用光導原位合成或顯微印刷等方法將大量特定序列的探針分子密集、有序地固定於經過相應處理的矽片、玻片、硝酸纖維素膜等載體上,然後加入標記的待測樣品,進行多元雜交,通過雜交信號的強弱及分布,來分析目的分子的有無、數量及序列,從而獲得受檢樣品的遺傳信息。其工作原理與經典的核酸分子雜交如Southern和Northern印跡雜交一致,都是應用已知核酸序列與互補的靶序列雜交,根據雜交信號進行定性與定量分析。經典雜交方法固定的是靶序列,而基因晶元技術固定的是已知探針,因此基因晶元可被理解為一種反向雜交。基因晶元能夠同時平行分析數萬個基因,進行高通量篩選與檢測分析,解決了傳統核酸印跡雜交技術操作復雜、自動化程度低、檢測目的分子數量少等不足。根據所用探針類型,基因晶元可分為cDNA ( comp lement DNA)晶元和寡核苷酸晶元;根據檢測目的又可分為表達譜晶元和單核苷酸多態性( single nucleotide polymorphisms, SNP)晶元。隨著晶元技術在其他生命科學領域的延伸,基因晶元概念已泛化到生物晶元,包括基因晶元、蛋白質晶元、糖晶元、細胞晶元、流式晶元、組織晶元和晶元實驗室( laboratory on a chip)等。
晶元基片可用材料有玻片、矽片、瓷片、聚丙烯膜、硝酸纖維素膜和尼龍膜,其中以玻片最為常用。為保證探針穩定固定於載體表面,需要對載體表面進行多聚賴氨酸修飾、醛基修飾、氨基修飾、巰基修飾、瓊脂糖包被或丙烯醯胺硅烷化,使載體形成具有生物特異性的親和表面。最後將制備好的探針固定到活化基片上,目前有兩種方法:原位合成和合成後微點樣。根據晶元所使用的標記物不同,相應信號檢測方法有放射性核素法、生物素法和熒光染料法,在以玻片為載體的晶元上目前普遍採用熒光法。相應熒光檢測裝置有激光共聚焦顯微鏡、電荷偶合器( charge coup led devices, CCD)、激光掃描熒光顯微鏡和激光共聚焦掃描儀等。其中的激光共聚焦掃描儀已發展為基因晶元的配套檢測系統。經過晶元掃描提取雜交信號之後,在數據分析之前,首先要扣除背景信號,進行數據檢查、標化和校正,消除不同實驗系統的誤差。對於簡單的檢測或科學實驗,因所需分析基因數量少,故直接觀察即可得出結論。若涉及大量基因尤其是進行表達譜分析時,就需要藉助專門的分析軟體,運用統計學和生物信息學知識進行深入、系統的分析,如主成分分析、分層聚類分析、判別分析和調控網路分析等。晶元數據分析結束並不表示晶元實驗的完成,由於基因晶元獲取的信息量大,要對呈數量級增長的實驗數據進行有效管理,需要建立起通行的數據儲存和交流平台,將各實驗室獲得的實驗結果集中起來形成共享的基因晶元資料庫,以便於數據的交流及結果的評估。

❸ 晶元是哪位科學家發明的，從事晶元研究的科學家獲得過諾貝爾獎嗎

答：晶元這個稱呼給人狹義的感覺，以為只是處理器，其實稱呼集成電路更靠譜，發明者正是2000年諾貝爾物理學獎獲得者，美國工程師——傑克·基爾比。

沒錯！不是我們一貫認為的科學家，而是工程師，是大名鼎鼎的德州儀器的工程師，從事的正是集成電路的研究。 和半導體相關諾貝爾獎很多，但無疑集成電路的發明，是最耀眼的。

1947年，傑克·基爾比畢業於美國伊利諾斯大學，並在一家生產電器元件的公司上班，同時對電子技術方面產生了濃厚的興趣。

傑克·基爾比一邊工作，一邊繼續完成他的碩士學業。 待學業完成後，傑克·基爾比轉職於德州儀器工作，在這里，他得以全身心地投入他的愛好，並產生天才的想法——把電子設備的所有元器件放在一塊材料上製造，並相互連接形成電路。

這就是集成電路的最初想法。

傑克·基爾比一點沒耽誤，立馬著手研究，當天就把整個構想勾勒出來，並選用硅作為材料。

當他把想法告訴他的主管後，受到了高度重視；1958年，傑克·基爾比便申請了此項專利，從此，電子技術進入集成電路時代。

而CPU，代表著集成電路設計和製造的巔峰之作，其高端晶元的核心技術，掌握在少數幾個大公司手裡。

四十二年後的2000年，七十七歲的傑克·基爾比，因發明集成電路被授予諾貝爾物理學獎，5年後，傑克·基爾比去世。

歐美發達國家的晶元技術有沒有可能被中國超越？晶元是誰發明的？

毫不誇張地說，晶元改變了所有人的生活，晶元的本質是集成電路，全世界第一個發明現代集成電路的科學家就是美國科學家，他的名字叫做傑克·基爾比。但是，這位科學家的發明時間是1958年，最後獲得諾貝爾物理學獎的時間，卻是42年之後的2020年。

實際上，同時期研發出近代實用集成電路人，還有另一位名叫羅伯特·諾伊斯的科學家，只不過他早在1990年的時候就已經去世。客觀來說，目前我國的晶元技術還無法和歐美發達國家相比，這也是為什麼華為會因為台積電斷供而變得舉步維艱，至於未來能不能超越，這個問題的答案大概也只有交給時間了。

傑克·基爾比這個人有多厲害？

傑克·基爾比出生於1923年11月8號，1947年的時候，也就是他才24歲左右的時候，便已經拿到了伊利諾伊大學的學士學位，而專業就是電子工程學。距離傑克·基爾比獲得威斯康星大學相關碩士學位才短短8年時間，這個厲害的任務就研製出了全世界第一塊集成電路。

大家可以真切地感受到，如今我們使用的電腦和行動電話等設備，其實都離不開晶元的應用，只不過傑克·基爾比這個後來改變全人類的研究成果，並沒有在當時引起太大的轟動，所以諾貝爾物理學獎也是在時間過去四十多年之後才頒給他。
不過，遲來的褒獎剛好印證了傑克·基爾比對如今半導體產業發展作出的重大貢獻，大家早已習慣的數字生活、乃至信息化時代的到來都離不開集成電路的誕生。而在晶元研發出來之前，真空管不僅笨重，而且還很不穩定，電路系統擴張還會帶來元件變得更大等問題，這不僅意味著成本越來越大，實際應用的時候也遭遇了越來越明顯的弊端。

小小晶元為什麼有如此大的能力，就連華為都被限制？

晶元也有不同的分類，而且分類的方式還不止一種，比如，倘若按照點數屬於數字活模擬來進行區分，那麼集成電路就可以被劃分為：數字集成電路、模擬集成電路和混合信號集成電路。當然，不同的集成電路功能也存在差異，正如數字集成電路能夠涵蓋所有東西，而模擬集成電路則主要是完成混頻、濾波、解調和放大等功能

總有信口開河地說，如今我國實力強大，小小晶元怎麼可能製造不出來？然而，晶元製造並不像很多人想像的那麼簡單，所有半導體元件產品加起來被統稱為晶元，之所以集成電路的性能更高，這與其自身尺寸小路徑更短有關。

集成電路也就開發出個半個世紀左右，但如今的應用方向卻很廣泛，涵蓋了製造、交流、計算和交通系統，包括現在人人都離不開的互聯網也對集成電路有絕對性的依賴。晶元製造對於我們來說，目前還是很難的一個問題，尤其是光刻工藝。

麒麟9000晶元為什麼可能成為華為旗下該手機的最後一帶晶元？從本質上來說就是因為我們無法自主進行該晶元的製造，誰叫我們集成電路產業最薄弱的一個環保局便是晶元製造呢，這個領域的高 科技 技術又很難在短時間內得到彌補。

而且，晶元行業一直以來的主流趨勢本就是分工合作，華為海思也的確擁有比較好的晶元設計能力，但沒想到有一天竟然有人利用晶元製造能力作為攻擊點，原本穩定的晶元行業格局也因此而打亂。

如今，我們也在為晶元國產化而努力，華為也表示會落地造芯計劃，這也是為什麼最近晶元人才陸續加入華為，相信我國在不久的將來一定可以大同晶元產業鏈涉及到的多有關鍵要素，把關鍵技術都掌握在我們自己手裡，不再受制於他人。

晶元是內含集成電路的矽片。是將具有單個運算能力的晶體管組合連接、形成具備強大處理能力的微電子組合固件。晶元的出現，揭開了二十世紀信息革命的序幕，是現代工業文明的基礎。

發明晶元有兩位科學家，一位是美國德州公司的儀器工程師傑克·基爾比，另一位是美國物理學家羅伯特·諾伊斯。

傑克·基爾比1958年9月12日集成了人類第一塊晶元雛形。就是把一個雙極性晶體管、三個電阻、一個電容器等二十餘個元器件集成在一塊很小的平板上，用純手工焊接方式把這些極細的導線予以連接，將半導體元件構成微型固體組合件，並命名為集成電路(晶元)，向美國專利局申報了發明專利。

基爾比這項發明是偉大的，奠定了今天半導體產業、信息技術基礎，構成了現在人們習以為常的數字生活。電腦、手機等等3C產品可以說皆源於基爾比的發明。

2000年10月10日，已經77歲的基爾比發明集成電路53年後被授予諾貝爾物理學獎。2005年6月20日，基爾比去世，終年82歲。

同時發明晶元的還有一位是美國物理學家羅伯特·諾伊斯博士，也是英特爾主要創始人。

1958年，諾伊斯創始的美國仙童公司於德州儀器公司基爾比間隔數月後亦發明了集成電路，即將電路所有元件嵌入單片半導體中，並申請了更為復雜的硅集成電路專利，成為集成電路的共同發明人。

1959年1月，諾伊斯寫出集成電路方案，開始研發利用一氧化膜作為半導體絕緣層製作鋁條連線，使導線和元件連成一體。其研發的二氧化硅擴散技術和PN結隔離技術，創造出半導體集成電路的平面製作工藝和半導體器件的連線結構工藝，為工業大批量集成電路生產奠定了基礎，開創了世界微電子 歷史 。

1966年，基爾比和諾伊斯同時被富蘭克林學會授予巴蘭丁獎章，獎詞稱基爾比為「集成電路發明家」，而諾伊斯被稱為「提出適合工業生產的集成電路理論」。

集財富、成就、威望三位一體的科學家諾伊斯，1990年6月3日因心臟病英年早逝，享年62歲。而其提出的「負阻二極體」概念和集成電路晶元二次與諾獎擦肩而過、令人扼腕。

前陣子中興公司被美國制裁，晶元成了熱門關鍵詞，什麼是晶元？晶元是誰發明的？

簡單來說，晶元指的是內含集成電路的矽片，比如酷睿的i9系列就是其中一種。最簡單的單個電路是晶體管，可以執行0和1的邏輯運算，集成電路就是將許多具有簡單運算能力的單個晶體管組合在一起形成的具有強大處理能力的中樞。

現在的晶體管已經在CPU中以納米大小的量級存在，比如酷睿i5-3337U中就含有14億個晶體管，那麼小的晶元居然集成了那麼多的處理單元，完全超乎你的想像。

晶元的發明者有兩個人，一個美國 德州的儀器工程師 傑克·基爾比，另一位是美國物理學博士 羅伯特·諾伊斯，兩人將電路中的基本原件都組合到半導體 矽片中，運算處理性能超群，可以大量生產成本低廉，因此是 共同研發改良了集成電路（晶元），但由於 羅伯特英年早逝，所以他沒能跟 傑克基爾比 共享2000年的諾貝爾物理學獎。

晶元到底有多重要？為什麼晶元那麼難製造？

晶元的重要程度超乎大家的想像，軍事領域中的導彈防禦系統和導彈還有雷達中都運用到了晶元，晶元能夠提高雷達掃描精度識別敵方戰機，還能夠提高導彈准心實現精準打擊，這一切都是在小小的晶元中進行運算的，晶元可以關乎到一個國家的命脈。

晶元之所以難製造是因為它集成了人類科學和 科技 水平的精華，晶元要提高運算處理能力就需要集成更多的處理單元，現在一塊晶元中基本都有10億個以上納米級的晶體管，人類用肉眼都無法直接看到， 美國貝爾實驗室的物理學家最近研究出一粒沙的100萬分之1大小的納米晶體管， 工藝的精度可以說是匪夷所思。不僅如此，晶元對於材料純度的要求也高到恐怖，大多數都是在99.99999%以上，精度 越高的 晶元運算能力強因此也就會產生更多的熱能，高純度的硅材料可以避免材料因過熱而膨脹導致晶元損壞。

晶元在光學和機械處理上也是非常恐怖的，目前已經發展到了6納米的精度，晶元內部的線路導向明確無毛糙雜邊，對於光學儀器和製造設備的要求非常高。可見製造晶元已經不僅僅是晶元本身那麼簡單了，製造晶元的設備也是技術上的門檻。再加上國外對於晶元重要性的超前的認識，每年都投入大量的資金研究，已經把晶元做到了極致。

晶元是兩個人發明的，但只有一個人拿到了諾獎。

在 歷史 上有兩個人分別獲得了晶元的專利， 但只有一個人獲得了諾貝爾獎 。獲獎者是美國德州儀器的工程師，傑克·基爾比（Jack Kilby），他發明的晶元在1964年獲得專利，這項成就讓他在2000年獲得諾獎，基爾比在2005年去世。由於基爾比獲得了諾獎，因此他也就獲得了 晶元之父 的名聲。

那為什麼羅伯特·諾伊斯沒有獲得諾獎呢？

這個嘛，到沒有啥狗血故事，因為諾伊斯死得太早，在1990年就去世了，而諾獎的慣例是不會發給已經去世的科學家或者工程師。但是，羅伯特·諾伊斯的一生並不缺這個諾獎。因為他有另一個名譽頭銜，那就是 矽谷之父或矽谷市長（the Mayor of Silicon Valley） 。 羅伯特·諾伊斯是英特爾的共同創始人之一。

1968年8月，羅伯特·諾伊斯與戈登·摩爾（Gordon Moore）和安迪·葛洛夫（Andrew Grove）辭職創業，他們一起開創了英特爾（Integrated Electronics）王朝，直到今天英特爾依然是晶元業霸主。並且，也是諾伊斯搞出了大辦公室的新職場風格，沒有牆壁只有隔間。1971年11月，英特爾第一款晶元：Intel 4004問世，也是人類 社會 第一款商業晶元問世。

圖示：Intel4004的結構，它內有2,300個晶體管，製程10微米，每秒最快運算速度9萬次，成本低於100美元。

這可是1971年的100美元，按購買力計算，相當於現在的600美元，而Intel最新CPU售價算，600美元能買到什麼級別的CPU，我查了一下最貴的Intel Core i9-9900K @ 3.60GHz，製程14納米（1微米=1000納米，這意味著縮小了接近1000倍，因此也就能容納更多晶體管），據說能超頻到5G，並且擁有八個物理核心，也不到500美元，至於性能上則把Intel4004不知拋下了多遠。這就是晶元技術恐怖的進步速度。

歡迎指正

另外AMD粉就別噴了

我也是用AMD的 （^_^）

這里的「晶元」說的不對，准確的說法應該是「集成電路」——而所謂的集成電路的意思就是把好多個簡單的電路集成在一個很小的地方，從而讓一塊小小的晶元獲得可怕的計算能力。

一，最簡單的電路——晶體管。

有人可能實在不能理解晶體管是什麼，其實很簡單——利用半導體材料的一些性質把開關做的很小——這就是晶體管。而對於那些對計算機稍微了解一點兒的人也很容易知道，開關實際上就表示0和1，所以晶體管就是計算機的基礎。

發明晶體管的人叫威廉·肖克利，這個人大概可以說是晶元業的祖師爺，於1956年因為發明了晶體管而獲得諾貝爾物理獎。

我們經常看到的晶體管

二，把晶體管變小、集成到一起。

第一台晶體管計算機（800個晶體管）

但是光有晶體管還不行，因為晶體管的體積還是太大了，那麼如何把晶體管的體積做小成為了科學家需要面對的主要問題。這個時候有兩個科學家站了出來，提出了把晶體管縮小、變成集成電路的看法，這兩個人就是傑克·基爾比和羅伯特·諾伊斯。

把無數個晶體管縮小的集成電路

其中傑克·基爾比是美國德州儀器的工程師，而羅伯特·諾伊斯則比較傳奇，他曾經於晶體管之父威廉·肖克利創辦的公司任職，但是因為不滿於肖克利對公司的經營水平，最終與其他七個小夥伴跳槽、成立了大名鼎鼎的仙童半導體公司——而諾伊斯本人就是「八叛逆」中的其中一個。

三，集成電路中的那些破事兒。

傑克·基爾比和羅伯特·諾伊斯兩個人和集成電路之間的事情真的是很有意思的。首先，傑克·基爾比這個人提出集成電路的概念更早一些，但是他首先提出的製造方案不是很現實；諾伊斯雖然提出集成電路的時間比較晚，但是因為路子對了，所以他獲得集成電路專利的時間要更加早一些。

這還不算完，因為諾伊斯早在1990年就因為心臟病去世了，所以在2000年諾貝爾獎委員會決定給集成電路的發明者頒發諾貝爾物理獎的時候，只有更長壽的基爾比獲得了這項無上的榮譽。

三位晶元發明者

所以，威廉·肖克利、傑克·基爾比和羅伯特·諾伊斯都可以算作是晶元的發明者，除了諾伊斯因為英年早逝沒有獲得諾貝爾獎之外，剩下的兩人都曾經獲得過諾貝爾獎。也算是 歷史 上的趣話了。

傑克 基爾比—— 集成電路之父 ，（集成電路和晶元只是兩種稱呼而已，一回事，別去糾結）。

並且傑克 基爾比於 2000年獲得諾貝爾物理學獎 ，獎勵他對電子產業做出的巨大貢獻和影響。雖然這距離他發明集成電路已經過去42年之久。

傑克 基爾比因為對電子技術非常感興趣，所以大學時候選修了電子管方面的課程，不過比較悲催，在他畢業的後一年，晶體管問世了，這讓他在大學學的電子管技術都白費了。

這一過就是十年，1958年，他在德州儀器公司參加工作，可能是輕松的工作制度，讓他靈感突現：能否將電容、晶體管等等電子元件都安裝到一塊半導體上呢？這樣整個電路體積將會大大縮減！說干就干，在 1958年9月12日，世界上第一塊集成電路成功問世 。我們現在的電腦、手機等等電子產品都離不開集成電路。

從1958到2000年，因為集成電路的出現，電子行業得到了迅猛發展。傑克 基爾比獲得諾貝爾獎，實至名歸。

期待您的點評和關注哦！

說是科學家但其實算不上是科學家，具體的來說應該是一位工程師！至於諾貝爾獎，則是遲到了整整四十二年才到 ，並且，在獲得諾貝爾物理學獎僅僅五年後，這位改變了世界的科學家就去世了。

傑克·基爾比 ，出生於1923年11月8日，並於2005年6月20日逝世，在他的一生中對電子技術的研究佔了絕大部分的時間，一邊工作一邊利用業余時間不斷研究，為了方便研究，傑克·基爾比與妻子在取得碩士學位後搬去了德克薩斯州的達拉斯市，並且工作於一家儀器公司，只因為這家公司能夠提供給他適宜的實驗室和實驗器具，並允許他進行自己的實驗研究，從那以後，不論嚴寒或酷暑，傑克·基爾比總會獨自一人坐在實驗室進行研究， 在同行的懷疑下，他最終成功設計出一個全新的領域–世界上第一塊集成電路。

不畏艱辛並且敢想敢做，這種精神在現在已經很少有人擁有了，德州儀器公司也就是大力支持 傑克·基爾比進行研究的公司曾經說過:

假若沒有他，可能現在的手機或電腦還處於巨型狀態，這個發明是現在我們所能見到的幾乎所有的電子產品的必備部件之一，晶元，就相當於一個電子產品的心臟，是人類在 科技 路上發展過程中最重要的里程碑。

「晶元」用在這里還是不過恰當的，因為晶元的發明不是一個人能做出來的，是靠一個團隊甚至是一個國家的科研力量進行研製和生產的。 確切的術語應該是「集成電路」-所謂的集成電路是指許多簡單的電路都集成在一個很小的地方，因此可以讓一個小的晶元得到 強大的計算能力。 一，最簡單的半導體器件——晶體管

某些人可能並不真正了解晶體管是什麼，但實際上非常簡單-利用半導體材料的某些特性來減小開關的體積-它是晶體管。 對於那些熟悉計算機的人來說，很容易知道開關實際上代表0和1，因此晶體管是計算機的基礎。

晶體管的發明者是威廉·肖克利（William Shockley）。 可以說這個人是晶元之父了。 1956年，他因晶體管的發明而獲得了諾貝爾物理學獎。

二，集成電路

FPGA晶元與集成電路

第一台晶體管計算機，光有晶體管還不行，因為晶體管的體積還是太大了，那麼如何把晶體管的體積做小成為了科學家需要面對的主要問題。這個時候有兩個科學家站了出來，提出了把晶體管縮小、變成集成電路的看法，這兩個人就是傑克·基爾比和羅伯特·諾伊斯。

其中傑克·基爾比是美國德州儀器的工程師，而羅伯特·諾伊斯則比較傳奇，他曾經於晶體管之父威廉·肖克利創辦的公司任職，但是因為不滿於肖克利對公司的經營水平，最終與其他七個小夥伴跳槽、成立了大名鼎鼎的仙童半導體公司——而諾伊斯本人就是「八叛逆」中的其中一個。

三，科學家的那些事。

傑克·基爾早些提出集成電路的概念，但是他首先提出的製造方案不是很現實；諾伊斯雖然提出集成電路的時間比較晚，但是因為路子對了，所以他獲得集成電路專利的時間要更加早一些。

這還沒有結束，因為諾伊斯早在1990年就因為心臟病去世了，所以在2000年諾貝爾獎委員會決定給集成電路的發明者頒發諾貝爾物理獎的時候，只有更長壽的基爾比獲得了這項無上的榮譽。

所以，威廉·肖克利、傑克·基爾比和羅伯特·諾伊斯都可以算作是晶元的發明者，除了諾伊斯因為英年早逝沒有獲得諾貝爾獎之外，剩下的兩人都曾經獲得過諾貝爾獎。

曾經沒有，後來有，首先你要了解一下諾貝爾獎的初衷就不難了解他有沒有資格獲得，

實事證明，集成電路給世界人類的 科技 進步提供了很大的便利與速度，所以他後來獲得了諾貝爾獎

❹ 晶元業裡面, 比如 TI, ARM,高通,三星,博通,華為海思,蘋果,他們在設計和量產製造晶元上是怎麼分工的呢

蘋果有ARM授權，自己設計晶元。蘋果用三星製造只是因為三星有產能，而且比自己買一套產線做要便宜，讓他人製造的話次品蘋果可以不接收，否則全要自己買單。三星給蘋果製造也是因為有這樣的剩餘生產力，三星就是一個大而全的企業，他的晶元代工可以看作是這個領域的富士康。而富士康只是組裝大戶，精密晶元製造是沒這個能力的。這個領域分分合合變化太快，蘋果以後要用Intel的晶元，而微軟目前已有ARM的最高級別授權，移動領域最後什麼架構什麼系統會嬴都不知道，某些吹牛事件只是曇花一現。

❺ 晶元公司把晶元交到台積電，會存在技術被泄密的情況嗎

不大可能存在技術被泄密的情況。就算有一款晶元被泄密了，蘋果會立即停止舊晶元的使用，馬上使用備用升級晶元來代替。而且台積電只是起到一個代工的作用，而晶元的核心技術全部都被蘋果的專門研發員掌握，所以對於台積電來說，他們是不可能會接觸到蘋果晶元的核心技術，也就不存在技術被台積電泄密的情況。

所以如果出現晶元被泄露，那麼這個企業所面臨的危險是非常大的。而代工廠一旦出現這種情況，基本上它就已經失去了信用，將在這個行業中消失。泄密對於代工廠來說並沒有任何好處，所以不存在台積電將晶元技術泄密的情況。

❻ 晶元為什麼這么重要世界製造晶元的技術是怎樣的格局

晶元屬於基礎中的基礎，我們用的各種電子產品，核心就是一塊晶元。世界上造晶元的都依賴於荷蘭的高端光刻機，西方還是掌握著很強的技術。

❼ 共享經濟也可以共享技術嗎，為什麼外國的晶元技術不分享給我們呢

共享經濟不能共享技術技術是國家的立國之本，也是各個企業的利益企業資本，所以說技術可以轉讓，但是不能共享。

❽ 王平：高等級自動駕駛晶元技術發展現狀如何丨汽車產經

2021年12月16日，由中國汽車工程學會和中國智能網聯汽車產業聯盟聯合主辦的2021第三屆國際汽車智能共享出行大會在廣州花都開幕。寒武紀行歌執行總裁、前麥肯錫董事合夥人王平以《高等級自動駕駛晶元技術現狀和趨勢》為題發表了演講。

王平

王平指出，自動駕駛晶元發展遇到的挑戰需要晶元企業和企業一起來克服。「不僅僅是一個單車的算力，它還要跟雲端、路側和車上其他的終端來進行協同。」

以下為演講實錄：

非常謝謝主辦方的邀請，能夠代表自動駕駛晶元企業做這樣一個交流。

人工智慧推動汽車智能化可以表現在三個方面：智能座艙、智能駕駛、車路雲協同。

今天早上包括李克強院士也分享了非常精彩的觀點，寒武紀行歌致力於在自動駕駛和母公司寒武紀一起在智能汽車和「車路雲」協同方面做出貢獻。智能汽車對於算力提出了越來越高的要求。最新發布的一些車子，比如一體機和智己，他們已經把算力放到了100tops以上，現在特別是智能電動汽車放了很多感測器、攝像頭、激光雷達，那麼這樣導致數據量大幅提升；另一方面，自動駕駛的演算法也是更加復雜，客觀上也要求更高算力的晶元。

那我們看到了一個行業的趨勢，我們是這樣看的，我們認為有兩個大特點：大算力、通用性。過去L1和L2時代，數據量是比較小的，演算法也是相對比較簡單的。那在這個階段可能以Mobile2為主的主流廠商是提供一攬子的黑盒子方案給OEM。這種場景下，OEM不能做OTA的升級。往前走進入L2+L3甚至L4時代，剛才提到了上周DIANA在德國拿到了L3高速下的許可，開始第一例進入L3的時代，汽車數據的數量更加復雜，更加需要大算力的晶元。

同時由於OTA的加速普及，像特斯拉包括國內新勢力的汽車企業都已經在推進OTA，硬體預埋，軟體和演算法可以在後續不斷地去更新，可以不斷地去升級我們的軟體。在這個階段，以英偉達為代表的國際廠商推出了通用的大算力晶元，所謂的通用性就是各個主機廠和演算法公司在此基礎上可以進行自主演算法升級。所以自動駕駛主控晶元有兩大發展趨勢：大算力、通用性。

那麼要做大算力和通用性的自動駕駛晶元其實是非常不容易的，我們認為有四大方面的挑戰：

第一，晶元的系統架構非常復雜。200T以上大算力的晶元要求非常高，需要支持超大的帶寬，這樣的結構相對來講是更加復雜的，國家在這方面的人才儲備也是不夠的。

第二，通用的AI軟體戰。我們這個演算法是要不斷地去升級和完善的，只有通用的AI軟體站才能支持不同的演算法和不同的主體，OEM和演算法公司對它進行升級。

第三，大尺寸晶元工程的挑戰，大算力晶元的尺寸更多，對於後端封裝設計、電源和熱設計、量產成本控制壓力很大。因為它良率的挑戰是非常大的。比如200tops這樣大尺寸的晶元需要7nm先進的工藝，國內來說還沒有7nm先進的車規級工藝。

以上幾個挑戰是我們要和企業一起來克服的，領先的車企開始部署雲邊車端，雲端、車端、邊端和終端來協同計算的能力，不僅僅是一個單車的算力，它還要跟雲端、路側和車上其他的終端來進行協同。特斯拉發布了打造全球算力最強的計算中心，來幫助他進行自動駕駛演算法的訓練。

簡單匯報一下寒武紀和行歌在做的一些工作，寒武紀布局了全算力的人工智慧晶元，從IP的終端授權給終端的手機等等，給他們授權。邊緣端有路側的晶元、雲端加速卡和雲端加速器，我們的特點是雲邊端的全系列覆蓋，在雲邊端採用了統一的架構和指定級，也採用了統一的開發平台。這樣的好處是什麼呢？當我們需要採用雲、邊、端協同的時候，我們的軟體演算法呢，比如在雲端訓練的演算法是可以以高效率很快Deploy到中端。

行歌是寒武紀的子公司，是今年成立的，我們的使命是用AI賦能來實現安全、快樂、低碳的出行。我們的路線圖：希望明年推出超過20T的SoC產品（自動駕駛主控晶元），這也是國內第一顆。按照目前的性能要求，這顆晶元將超過英偉達的Orin，是國際最先進的晶元，計劃於2022年下半年進行流片，2023年通過整個車規級的認證，在2023年底和2024年大概會上車。2024年會進一步退出超過500T的大算力的SoC晶元，繼續走在全國的前列。

剛才我介紹到，2022年會推出的超過200個T的晶元會採用7nm的工藝，會達到車規級的要求，具有獨立的安全島，也借用包括寒武紀已有成熟的軟體工具鏈。最後寒武紀和行歌還將推動雲、邊、車的協同。基於雲端有雲端大算力的數據中心的晶元；在路側也有邊緣端的晶元；同時車上基於行歌開發的自動駕駛晶元，這些會形成協同的感知、數據的融合，我們在雲端訓練的數據和模型可以非常快地發送到車端，實現OTA的升級，由於它們都採用統一平台級的基礎軟體，採用統一的處理器和指令級。

寒武紀行歌希望在自動駕駛用AI賦能，實現安全、快樂、低碳的出行，謝謝大家！

❾ 晶元是我國科技的軟肋，台積電若不給麒麟處理器代工，該怎麼辦

有美國這個對手，對中華民族來講，真是個好事，我們必須樹立危機意識，過去我們落後的太多了，如今我們的崛起之路，相當的不平坦，意識形態上已經成了我們被發達國家排擠的最大障礙，這使得我們要多動腦筋，孤立是贏不了的，特別是在意識形態領域，中國是扛大旗的最孤立小眾，現實中世界上還沒有原則，西方攻擊起中國時，就是一個群狼戰術，即便你做得再好。中國一定要做好靈活外交，認清現實，道光養海，別太張揚，雖然如今中國是世界第二大經濟體，但在意識形態上，中國是被西方追繳的弱勢小眾，中國心裡一定要明白，特別是在這個全世界都喪失原則的時代！

急需一台最先進的光刻機進行研究，有了樣板，就跟原子彈一樣指日可待造出先進的光刻機，畢竟老美他們起點太高了，二戰結束後綁架了全世界最頂尖的科學家，搶奪了最先進的科學技術資料，掠奪了世界財產，花了幾十年時間領先世界，中國79年才改革開放，才真正的意義有錢去研究，還是被封鎖科技。不光是技術，金錢也落後別國上百年。別人不肯賣資料，也不願意賣整機，只有想辦法弄到一個樣板才能加速研究成果。