芯片的未来(制衡世界的技术)
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作者(日)黑田忠广|责编:齐桃丽|译者:陆应亮
出版社浙江人民
ISBN9787213112690
出版时间2024-01
装帧平装
开本其他
定价58元
货号31928961
上书时间2024-10-14
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商品详情
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作者简介
[日]黑田忠广，东京大学研究生院电气工程和系统科学系教授，东京大学系统设计研究中心（d.lab）主任，IEEE（电气与电子工程师协会）会士，VLSI（超大规模集成电路）研讨会委员会主席。1959年出生于三重县，毕业于东京大学。曾任东芝研究员、庆应大学教授、加州大学伯克利分校教授，是60年来在ISSCC（国际固态电路会议）上发表论文数量排名前10的研究人员。
目录
术语表001
第一章
第一章 一阳来复 005
1 晚宴——舞台转向 007
2 东京大学在行动——敏捷 013
3 更多人参与——吸引全世界的大脑 018
4 半导体森林——共生与共进化 022
第二章
第二章 卷土重来 027
1 半导体战略——预测未来，抢先出击 029
规则改变 / 029
绿色增长战略 / 036
2 从通用芯片到专用芯片——半导体行业的游戏规则变革 039
通用芯片时代和专用芯片时代 / 039
游戏改变者——自主开发专用芯片 / 041
思考知识密集型社会中的制造业 / 043
3 从工业稻米到社会的神经元——后疫情时代的半导体 045
消耗大量能源的远程连接的社会 / 045
从工业的稻米到社会的神经元 / 047
如何打造数字文明 / 049
4 从大坝到半导体——数字社会的基础设施051
八田大坝与台积电 / 051
数字社会的基础设施 / 053
广井勇的教诲 / 055
【专栏】Rapidus 的战略057
第三章
第三章 构造改革 063
1 大脑、计算机和集成电路短暂的历史以及未来 065
大脑、计算机和集成电路的诞生 / 065
集成电路的增长与限制 / 067
从通用到专用，从 2D 到 3D / 069
2 微细化的剧本——指数函数的奇迹071
理想的微细化剧本 / 071
现实中的微细化及其副作用 / 073
无法直观地感受到指数函数的神奇之处 / 075
3 芯片结构调整——减少漏电 077
晶体管的结构改革 / 077
线路结构的改革 / 082
极限论的趋势 / 083
4 人工智能芯片——向大脑学习 085
计算机的诞生，起源于数学 / 085
向大脑学习的 AI 芯片 / 087
大脑与硅脑 / 089
【专栏】 LSTC 的战略091
第四章
第四章 百花缭乱 095
1 从 2D 到 3D——集成电路接下来的半个世纪097
大规模系统的连接问题 / 097
硅通孔 TSV 和磁耦合通信 TCI / 099
一个可以利用非连续性（破坏性创新）技术的时代 / 102
2 半导体立方——从横向到纵向 104
煎饼型和切片面包型 / 104
从内存立方体到系统立方体 / 108
3 将大脑与互联网连接起来 111
在剑桥看到的神秘景象 / 111
膨胀显微镜法 / 113
当大脑连接上互联网时，会发生什么 / 115
4 同步与异步——芯片的节律 117
芯片的同步设计 / 117
重新考虑异步设计 / 120
自然界的节律 / 122
【专栏】集团同步的模型 124
第五章
第五章 民主主义 131
1 时间就是金钱 ………………… 133
成本绩效与时间绩效 / 133
后 5G 时代所需要的半导体 / 135
充分发挥计算机的作用 / 138
2 敏捷开发——AI 时代的芯片开发法 140
从瀑布模型转向敏捷开发 / 140
芯片的敏捷开发 / 143
分治法 / 145
3 硅编译器——就像编写软件一样设计芯片 146
硅编译器 1.0 / 146
硅编译器 2.0 / 148
复 兴 / 150
4 半导体的民主化——敏捷 X 153
敏捷 X / 153
为科学发展作出贡献 / 156
SPICE 在我脑海中留下了深刻的印象 / 159
【专栏】 国际人才流动 161
第六章
第六章 超进化论 167
1 巨大集成 169
2 丰富的森林——生态系统的力量 173
3 超进化论——孕育多样性的机制 177
4 新芽——传给下一代 182
【专栏】 IMEC 强大的秘密 184
注 释 189
后 记 213
内容摘要
半导体战略的关键是积极投资精细化技术。然而，对于日本来说，仅仅遵守常规很难挽回那失去的30年。当许多人能够制造芯片时，创新才会发生。
日本芯片领军人物、东京大学教授黑田忠广首次出书，通过“半导体森林生态”“切片面包型3D集成”等独特比拟，揭示了半导体新世界、激荡环境以及应对方法。作者认为，半导体供应链的愿景并非难以置信，但创建芯片网络而不是加剧芯片战争需要各国政府之间以及公共部门与私营部门之间谨慎协调。打造芯片产业的下一阶段需要的不仅仅是资金和摩尔定律，还需要更多的人才。芯片的未来，不只是寡头垄断和残酷战争，更应关注共生和超进化生态。
在当前国内外复杂的政治、经济和半导体产业环境下，本书可供半导体从业人员、政策制定者及投资者参考，有助于我们了解日本资深半导体专家的独特视角，进而为我国半导体行业的未来发展提供借鉴。
主编推荐
1.作者权威：黑田忠广是日本芯片领军人物、东京大学教授，IEEE Fellow，曾任东芝研究员、庆应大学教授、加州大学伯克利分校教授。
2.通俗易懂：本书专业性与故事性相结合，作者将日本芯片产业的现状用通俗的语言表达，即使是没有半导体专业背景的人也能读懂。
3.以邻为镜：本书有助于我们了解日本资深芯片专家的独特视角，进而为我国芯片行业的未来发展提供借鉴，可供半导体从业人员、政策制定者及投资者参考。
精彩内容
1晚宴——舞台转向2022年12月14日夜。 大仓东京酒店（TheOkuraTokyo）大宴会厅平安厅（HeianRoom）的400名现场嘉宾纷纷落座，主持人的虚拟形象出现在巨大的屏幕上，会场充满了热烈气氛。 宴会厅前排居中的VIP（贵宾）座位上坐满了一些重要人物。 他们分别是，日本自民党半导体战略推进议员联盟会长甘利明，经济产业大臣西村康稔，理化学研究所理事长五神真，经济产业省商务信息政策局局长野原谕、总务课长西川和见、课长金指寿、室长荻野洋平，等等。 另外，还有来自半导体产业界的领袖人物，NTT（日本电报电话公司）会长泽田纯、JSR（日本合成橡胶公司）名誉会长小柴满信、东京电子前会长常石哲男和社长河合利树、爱德万测试公司（Advantest）社长吉田芳明、株式会社斯库林集团（SCREENHoldings）社长广江敏朗、索尼半导体解决方案公司（SemiconductorSolutionsCorp）社长清水照士、铠侠（Kioxia）社长早坂伸夫、瑞萨电子（RenesasElectronicsCorporation）社长柴田英利、迈瑞斯科技公司（MiriseTechnologies）董事川原伸章、THK社长寺町彰博、堀场制作所会长兼首席执行官堀场厚。 此外，还有IBM研究院院长达里奥·吉尔（DarioGil）、半导体总经理穆凯什·卡雷（MukeshKhare），IMEC执行副总裁和首席战略官约·德博克（JoDeBoeck），国际半导体产业协会（SEMI）主席阿吉特·马诺查（AjitManocha），台积电副总裁何军，以及台积电日本子公司（TSMCJapan）社长小野寺诚和台积电日本子公司的3DIC研发中心主任江本裕。 接着，晚宴的主角，也就是芯片公司Rapidus会长东哲郎和社长小池淳义，在最中央的座位上落座。 每个人心中都在默默描绘着光明、美好的未来。 半导体产业是成长型行业。 1982年，半导体市场规模为150亿美元，而到2021年则达到了5000亿美元。这种年平均增长率维持在9.4%的高速增长，已经持续了40年。 最初，半导体市场的规模只相当于全球名义GDP的0.2%。然而，到了20世纪90年代中期，这个比例突然扩大到0.4%。这究竟是怎么回事呢？
对于那些从20世纪90年代中期过来的人来说，许多人可能还记得当时发生的一些世界大事，其中之一就是微软的Windows95成为全球热销产品。在此之前，半导体主要用于电视、录像机等丰富人类生活物理空间的家电产品。然后，从那时起，半导体就开始被大量应用于个人电脑和智能手机。 个人电脑创造了虚拟空间，而智能手机可以让人们随身携带这个空间。 因此，半导体的应用领域从物理空间（PhysicalSpace）扩大到虚拟空间（Cyberspace），这个过程使得半导体市场从占全球GDP的0.2%增长到了0.4%。 近年来，半导体市场再次表现出快速增长的势头，其全球市场规模正向占全球GDP的0.6%迈进。 然而，我们需要谨慎地分析这种增长，是否有一部分原因是新冠疫情使人们产生特殊需求。目前，市场已经进入了调整阶段。如果经过调整之后，市场再次出现大幅增长，那么半导体将会迎来第三个增长期。 半导体创造的新价值在于，其通过物理空间和虚拟空间的高度融合来创造数据驱动型社会，从而实现解决社会问题和发展经济的双重目标。 自动驾驶、机器人技术、智慧城市等等就是其中的例子。传感器实时采集物理空间数据，通过AI在数字孪生虚拟空间中进行分析，能够立即反馈到物理空间，并对电机进行控制。 因此，通过以上种种，人们可以用最短的时间和最少的能量安全且舒适地到达目的地。 虽然全球的半导体产业正在茁壮地成长，但是，我们如果将目光转向日本，就会发现日本的半导体产业在过去的1/4个世纪中一直处于休眠状态。在韩国、中国的半导体产业实现快速增长的同时，日本的半导体产业没能实现增长。 分析认为，日本半导体产业衰落受到多个方面的因素影响。例如，有日美贸易摩擦和日元升值等涉及经营环境的因素，有数字化和横向一体化滞后等涉及战略的因素，有在“日之丸自主主义”影响下无法有效对抗韩国、中国的企业培育政策等涉及产业政策的因素。“日之丸自主主义”者往往是对自家开发的技术给予高度评价，强调坚持使用自家开发的产品或技术，即使存在比自家更优秀的产品或技术，也不会去采用。 然而，如今形势已经发生改变。随着日美走向合作和日元大幅贬值，日本的经营环境有所改善。另外，日本对于数字产业和晶圆厂的投资战略也从以往的保守策略转向激进的进攻策略。还有，日本产业政策也已向推动国际合作方向转变。 日本政府已经做出决定，决定以国家命运为赌注，将其押注到半导体产业的复兴上，并将全力以赴。 这一次，日本相信局势一定会发生改变。 2022年，国际半导体产业协会主办了主题为“改变未来，未来正在改变”的展览——2022年日本半导体展览会（SemiconJapan2022）。
日本首相岸田文雄出席了开幕式，并在开幕式上做了以下演讲：半导体技术，毫无疑问，是支撑数字化、脱碳以及确保经济安全的关键技术。 它是将绿色、数字化等社会问题转变为增长动力，推动实现可持续的经济社会以及支撑新资本主义社会的最重要物资。 我们要克服新冠疫情带来的困难，推进社会经济活动的正常化，并且要充分利用好日元贬值所带来的优势。为此，对于支撑社会发展需要的半导体，我们将在日本国内进一步扩大进攻型的投资，以推动经济结构的强韧化。 据估计，我们成功推动熊本的台积电半导体工厂招商引资，这将在未来10年内为当地带来超过4万亿日元的经济效益，并创造超过7000个工作岗位。 为了进一步推动这种有助于增强地方经济活力的投资，我们在最近的追加预算中新增了1.3万亿日元的预算。
这将推动全国范围内的半导体投资，以及下一代半导体的研发。 我们必须正视一个现实，一个国家很难单独靠自己去应对半导体的供应链问题，也就是说，单一国家不可能独自满足半导体供应链的需求。因此，在政府支持的半导体研发项目中，我们也将强化全球合作。
负责未来新一代半导体大规模量产的Rapidus公司，昨天正式宣布与IBM达成了合作伙伴关系。此外，Rapidus还将与欧洲的IMEC合作，以期在21世纪20年代后期实现大规模量产。
我希望日本也能向支撑AI、量子计算等先进计算系统，以及自动驾驶、下一代机器人等将在全球大幅度发展的数字经济，提供所需要的最先进的半导体
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