财之道丛书·芯片的未来：制衡世界的技术

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。

[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。

术语表001

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  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  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  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  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  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

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。

[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。