拔刺 | 为什么芯片那么难制造？
--- 拔出你心中最困惑的刺！---
在这个用过即弃的时代，不要让你的求知欲过期。
今日拔刺：
1、为什么芯片那么难制造？
2、第四次工业革命的方向是什么？
3、CPU做成一个性能超强的单核行吗？
本文 | 1955字 阅读时间 | 5分钟
为什么芯片那么难制造？
芯片为什么难造？是缺钱还是缺技术？我想大概有以下几个方面：
- 首先，芯片不像是军火武器，研发成功能爆炸就可以了。
一款成熟的芯片还要考虑功耗、发热以及量产等方面的问题，再加上长久的用户实际体验改进，等到真正成为一款成熟的芯片真是难上加难，正所谓芯片行业是个“十亿起步，十年结果”的行业。
- 芯片研发之后，要放到市场上售卖，这其中还要面对各大芯片企业的竞争。
英特尔、ARM等等，这些巨头不仅可以通过技术手段杀死对手，还可以用价格战将竞争对手的产品打压下去。
- 芯片技术的更迭速度是非常快的，所以在芯片行业追赶他人非常难。
当一款芯片费劲千辛万苦赶上了别人的技术，被研制出来，别人另一款技术含量更高的芯片也随之出炉。这时候人们当然愿意选择更好的芯片使用，那对于追赶者来说，这几十亿几百亿的投资也就付之东流了，这样的风险使得人们不愿意涉足这个领域。
- 中国如今的市场上，各种各样的赚钱机会比比皆是，就算科学家们有雄心，企业的股东也不会愿意把钱投在芯片这个领域。
第四次工业革命的方向是什么？
第四次工业革命，简而言之，是以人工智能为首的一系列新技术的革命时代。大数据+机器的深度学习，敲响了未来之门，为人类拉开了第四次工业革命的序幕，也让每一个人的生活从此发生翻天覆地的变化。
- 人工智能
人工智能，英文简称为AI，是第四次科技革命最为代表性的技术。前段时间，百度公开宣布推出自动驾驶车，而这，就是人工智能在家用领域中的一个典型体现。
人工智能是让计算机模拟人类思维、采用人类的思维方式去运算，最终去做之前只有人才能够做的工作。而目前来说，全世界对人工智能的关注度都非常高，而人工智能的发展也正如火如荼的进行着。相信不久之后，就会有更多的人工智能进入到人类的生活和生产过程中来，极大的改变着当今世界的样貌。
- 清洁能源技术
清洁能源技术的开发同样也是第四次工业革命的重点所在。
在经历了“煤”的革命和“电”的革命之后，地球环境受到严重的影响，能源被大量运用，不仅产生了大量的废料污染环境，同时也会给地球造成“不可持续发展”的隐忧。
因此，清洁能源的开发利用便成为了当今社会的重点关注所在。太阳能、风能、生物能、地热能……这些清洁的可持续能源的利用程度，决定着人类未来的环境，以及人类未来文明的发展。
- 量子信息技术
量子物理与量子信息技术相结合，产生了最为尖端的量子信息技术。
物理学将最小单位称之为量子，对于人类而言，这小小的量子所蕴含的世界是巨大的，甚至包含了未知的宇宙之谜。
量子信息技术的发展不仅有希望为人类带来难以想象的运算速度和科技革新，更是一道通往宇宙奥秘的大门，为人类的外太空之旅创造了可能。
CPU做成一个性能超强的单核行吗？
技术路线的选择要考虑可行性，所谓可行性不仅仅包括能否实现，还包括实现难度是不是在可接受的范围，实现的成本是不是可以承担。而把CPU做成一个性能超强的单核，技术难度大，成本也高，并不实用。CPU之所以选择了多核心发展，就是因为单核心很难继续做下去，无法持续稳定提高性能，厂商才做的多核心。
单核性能的提高遇到了瓶颈，多核处理器技术的成熟共同决定了多核处理器成为技术发展的主流选择，而单核处理器被抛弃。
我们看看当年的几代入门级处理器的性能，就会发现，单核性能的提升已经进入了瓶颈期。第四代入门级的 i3 4130 CPU，单核性能成绩为 1982。上一代入门级的 i3 3220 CPU，单核性能成绩为 1759。再上一代入门级的 i3 2130 CPU，其单核性能成绩为 1744。经历三代升级，性能的提升微乎其微。一般认为，只有性能提升五成以上才会有比较直观的感受。因此，单核性能的突破是一个难以克服的困难，不一定说完全不能实现，但至少是一件非常困难的事情。从理论上来说，从1990年左右开始，提高芯片的性能主要方法有两种：
- 在有限面积内加入更多的场效应管；
- 提高时钟。
经过二十多年的发展之后，我们已经几乎把这两种方法应用得炉火纯青，单核CPU想要继续突破面临着难以克服的功耗和发热问题，而时钟也会受到限制。相比之下，多核CPU可以通过并行计算实现降低时钟的目的，与此同时维持原有的计算能力。而多核处理器的协同能力则随着技术成熟而变得稳定高效，在这个情况下，回归单核路线，尝试做一个超强的单核处理器是不符合现实需求的做法。
而从另外一个角度来说，就算我们继续发展单核技术，不计代价投入，不计成本生产出来，但是，理论来说，单核处理器的性能是会有上限的，这个上限一定会比多核处理器低。这就好比一个人可以通过锻炼提高身体力量，但是你再能打，来十个二十个人，你也够呛能对付吧？所以，个体的提高很重要，但是多人合作，良好的协作才是提高战斗力更有效更现实的选择。同样的道理，当多核处理器可以良好协作的时候，取代单核处理器成为技术选择的主流也是情理之中的事情。超强单核的技术构想则不实用，太昂贵，并不存在实际可行性。
/- 推荐阅读 -/
