万字详拆芯片：人类算力被锁死了吗？

合集 · 2023金知奖获奖稿件 (95)

Description

我不知道你们有没有发现，科技行业已经很多年没有值得兴奋的新玩意儿了。科技进步似乎和芯片一样，进入到了一个挤牙膏的时代，人类的算力已经被锁死了吗？

最近半年，我开始采访专家、研究芯片图纸、重新理解芯片这件事，这也是我在《青年理工工作者生活研究所》的第一期节目，希望大家喜欢！

Comments

无聊鱼 2023-09-21

没关系，锁死了软件厂商才会想办法优化软件，而不是浪费用户计算机算力。花在芯片算力升级上的钱至少有一半被各种开发框架吞了[吃瓜]

♥ 4049 ↩ 39

_辰冰_ 2023-09-21

是我这几年看到的最高质量的科普视频之一了，看完之后却还是留下了很多疑惑没有得到解答。从英特尔的22nm到最近刚推出的3nm，算力真的还有再进一步的空间吗，能够再次突破离我们越来越近的算力上限的架构会是什么，视频结尾对芯片的未来似乎略显悲观，最后出路究竟会是什么呢？

♥ 8175 ↩ 307

爱喝辣的蓄电池 2023-09-22

这视频做的可以，我就是你芯片最后部分提到的写代码设计芯片的，我能说你做的演示图像都非常形象，我身为从业者都没有这么直观地看过一个晶体管的运行原理，必须赞一个

♥ 1569 ↩ 28

小凡今天出片了吗 2023-09-22

我们另一位新研究员也来 B 站了！他芯片专业毕业，失业，现在每天坐在旁边跟我抢显卡。他花大半年时间做了这个视频，完全让我理解了今天的芯片为什么只能挤牙膏了，推荐给大家。

♥ 1365 ↩ 15

キラキラ_d2b 2023-09-21

一个很外行的疑问，不要喷我不要喷我，真不懂，就是为什么不能通过做大面积方式提高算力呢？

♥ 2473 ↩ 237

wqqq51 2023-09-21

你已经看完芯片设计的科普视频了，现在请你去造一枚3nm的芯片吧.jpg[doge]

♥ 1856 ↩ 31

亲爱的那不是BUG 2023-09-21

我第一次配电脑时，主流硬盘80G，那会TB都没听说过，想着要是再有一块80G硬盘就满足了。然而，事实是一直买一直没停过，最近的几年，每年至少买4块4TB硬盘，用于存储家庭数据和我自己开发使用，一张照片，一秒视频就几十MB，“存储忧虑”一直困扰着我。硬盘存储空间提升的同时，应用需求也提升了，算力也如此，也许20年后的个人设备可以流畅运行今天的需要一个机柜才能跑的AI大模型，但是20年后依然会有更庞大的计算需求。让我想起一句话：技术永远跟不上想象力。[笑哭] 总之，技术会一直进步，需求也会越来越大，我是乐观的，在我们有生之年是不可能看到“技术终点”。3nm或者1nm之后，相信不用等多久，还会有更强算力的芯片出现。

♥ 2643 ↩ 105

青翊_Y 2023-09-22

电子信息工程专业的学生来说一下自己的看法吧。（只是新大四，不够专业请见谅，如有错误请大佬纠正）首先摩尔定律失效了吗？现在普遍认为失效了，这个时代也被称为“后摩尔时代”。除了up主提及的氧化膜厚度，由于更小沟道会导致量子隧穿效应，使晶体管无法稳定在关或开的状态，电子沟道也无法缩小了。此外，能耗降不下去的。基础计算公式下，电压不降低，频率和晶体管数量提升，功耗必然提升，现在的个人电子产品的散热系统根本无法承受满功率运行的芯片，同一时间大概只有10%的晶体管在工作.（暗硅效应）还有许多晶体管内互相冲突的效应，评论区太小写不小了（其实是懒），大家有兴趣可以去学学“半导体物理”和“数字集成电路”。目前硅类芯片的算力提升有几个方向。其一是晶体管和散热的堆料，其二是芯片内部布局和走线的优化（延时处理），其三是系统底层指令集的优化（计算机cs相关）。个人看好第三点。当初由于对32位，64位系统的争夺，有大量指令位置被无效占领，存在极大的优化空间。但同时，这东西与其说优化不如说从头做个新的，工程量不小。算力被锁死了吗？只能说，目前认为，硅基芯片的制成工艺的上限快到了，但也仅限于硅。除了硅，我知道的方向就有：以碳纳米管为半导体的碳基芯片和以磁性隧道结为开关的自旋电子芯片，两者都有可能称为后摩尔时代的替代品。我保研选择的方向就是自旋电子学方向，努力吧。最后谈未来，谈出路，我是充满希望的。其一是人类的智慧不容小觑。曾几何时，许多限制了我们工艺的现象却如今成为了我们增强工艺的手段。同时，芯片的整体制成，包括了物理，材料，计算机，电子等诸多前沿科学，任何学科的停滞都会导致它的停滞，但同样任何学科的突破也会带来它的突破。保研仍是电子科学与技术，自旋电子学的导师。未来谁能断定呢？我选择继续努力。与诸君共勉。

♥ 1621 ↩ 76

吃一个鸡腿 2023-09-21

后面的架构优化的部分讲解戛然而止了，实际上谷歌去年就有研究探索用ai来生成架构，这可能是探索优化方案的一种可能性

♥ 840 ↩ 26

辰号机不止是好看而已 2023-09-22

以前我想，如果苏联搞的三进制计算机能成功推广就好了，人类岂不是少走很多弯路。但是大学学了一些理论以及看了这个视频时候我更加确信，二进制计算机就是人类必先走上的一条路，只用高低电平来控制01技术上容易多了，在那个高速发展的时代肯定优先走上这条路，也许是种历史的必然吧但是现在电子技术成熟，可能也可以考虑三进制了，不过突破算力的限制没那么简单

♥ 2120 ↩ 134

霜炎工作室 2023-09-22

我觉得之所以20个人只有一个人去芯片领域，暴漏了咱们最大的一个问题：民间缺少大量实验室说到底，还是技工贸、贸工技的问题，不光是芯片，其他高科技领域都是这样，大部分企业不做研发，只需要花钱买授权，也不用承担任何风险但缺点也很明显，一旦卡脖子，短期也没有替代方案而真想强大起来，人才培养是没问题了，但就是有一些企业短视，不敢冒险，跪着挣钱，没勇气站起来，我觉得那些大企业应该有觉悟，现在是多年一遇的大好机会，人才教育都跟上了，大量人才外流真的是太可惜了。

♥ 2413 ↩ 191

星辰大海般的梦想 2023-09-21

视频做得很好，但有没有人来讲一下《青年理工工作者生活研究所》是个什么组织？

♥ 911 ↩ 22

折原爱丽 2023-09-22

这些人都好强啊，真的好羡慕。自己做的东西全都是废纸，就是为了发文章而发文章，实际的东西完全不懂。我也好想像这些人一样，能够有钻研的方向，能够有实际的产出，真的很难过😔

♥ 769 ↩ 23

跑步跑得我咳嗽 2023-09-22

为什么每隔一段时间你站就突然蹦出一个制作超精良的初投稿科普博主，然后就再也刷不到了？

♥ 614 ↩ 16

香菜盐须 2023-09-21

这个视频具象化了很多这些年我从网上了解到的抽象概念。

♥ 792 ↩ 9

闻臭臭识 2023-09-22

昨天上课老师还在说现在最新的 branch predictor 现在还是基于 2006 年cbp 获奖的的 tage 结构，已经 17 年没有突破了

♥ 573 ↩ 35

丨皮卡超丨 2023-10-02

手机芯片的算力已经很高了，为什么发热，耗电快，全都被软件厂商拿去做广告，短视频，贷款，小游戏，白白浪费了算力，如果软件只做该做的事，那微信也几十兆大小，淘宝，支付宝也都不会超过一百兆[藏狐]

♥ 527 ↩ 23

斯蒂芬_威廉-牢金 2023-09-22

一个原子大小是0.1纳米，意味着芯片内部电路不可能比这个更小然而在此之前，还有量子隧穿效应，当1纳米的时候，量子隧穿就相当明显了而且算力并不能算一切，原子第二激发态，是直接到基态，还是先到第一激发态？这是随机的，算力再大，也只能算出两个的概率，而不能算出是哪一个。还有测不准原理，位置和速度永远无法都测准确

♥ 728 ↩ 34

雨纷飞isme 2023-09-26

优化得到的算力赶不上嚯嚯的速度。1G安装包的微信让我用c代码重写，我有信心将体积控制在1MB以内。当然像一些“炸屎特效”之类的东西会被精简优化掉。而内置浏览器之类的东西会被外部调用所取代。但核心功能绝对不会缺失甚至更好。

♥ 583 ↩ 42

Eason-on-the-sea 2023-09-22

看到有弹幕在说，高楼那一段看不懂我简单解释一下。最早的计算机是用电子管实现的，但电子管是没有摩尔定律的，也就意味着想要一个计算器功能的设备就需要一个屋子那么大。但晶体管问世之后，一直高速发展，以至于手机，个人电脑等设备层出不穷。但今天摩尔定律到极限，意味着人们想要更强大的设备，只能靠数量取胜，走电子管那样的路。这就意味着更强大的个人设备不再可能出现，而靠堆料实现的性能增长，只能靠资本控制

♥ 566 ↩ 26