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在看到晶片相關新聞時你可能會看到一個說法—“摩爾定律快要失效了”，摩爾定律是說：當價格不變時，積體電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，效能也將提升一倍。那麼摩爾定律失效的意思是指晶片效能要到達天花板了嗎？
要弄明白這個問題，首先要從電晶體開始研究，因為晶片的本質就是由一個個電晶體構成的。
電晶體結構可以用一個“地鐵站模型”來表示，它由兩個“地鐵站”組成，之間有一條時有時無的通道，受一個開關的控制，開關開啟的時候，通道出現連通兩個車站，電子就可以流過去；斷開的時候，通道消失，電子就過不去。
這條通道當然非常重要，在電晶體裡它叫“溝道”，電晶體的速度、功耗等重要的效能指標都跟溝道長度緊密相關。工藝越先進的晶片，電晶體的溝道就越短，電子透過溝道的時間也就越短，資訊的傳遞自然也就越快，晶片的效能就越好。
溝道長度存在著一個理論極限，就是一個矽原子的直徑0。2奈米。
為什麼呢？設想一下，如果溝道不斷縮小，直到比原子直徑還短，那就意味著兩個地鐵站徹底連在一起了，就不再有通斷之分了，電晶體沒有開關功能自然就失效了。
現在量產的最先進工藝是5奈米，距離0。2奈米還有25倍，看著距離極限還挺遠的，但實際並不是，實際製造過程還會受到熱力學限制和量子力學限制（太過專業就不詳細說明了）。研究表明，矽電晶體的極限尺寸在1奈米左右。
此外，每顆晶片都是由大量電晶體整合起來的，很多電晶體整合到一起的時候，就有更多問題需要考慮，比如整合密度、時鐘頻率、電源電壓、佈線層數等等。
綜合以上這些，對於1奈米電晶體未來能不能量產這個問題並不能太樂觀。
新的技術方向
但如果要繼續提高晶片效能，有沒有什麼辦法呢？在科學技術如光速般發展的21世紀，答案肯定是有的。由於晶片是由電晶體+積體電路兩部分組成，就可以從這兩個方向來思考。
SoC就是積體電路這個方向的創新成果。它的全稱是System on Chip，即片上系統，也叫系統級晶片。“麻雀雖小，五臟俱全”，可以用這句話來形容SoC。
不同於只有單一功能的晶片，SoC整體實現CPU、DSP、數位電路、類比電路、儲存器及片上可程式設計邏輯等多種電路，一顆晶片上集成了多種功能。現在所有的智慧手機、平板電腦裡面最重要的一顆晶片就是SoC晶片，它上面集成了CPU、GPU、儲存器、圖形處理器、音訊影片模組等多個功能模組，是整個裝置執行的核心。
SoC的設計需要做到效能、功耗、穩定性、工藝難度幾方面的平衡。作為最先進的晶片之一，SoC的加工工藝就難在要把不同功能的模組整合到同一顆晶片上，同時得按照要求最高的那個模組來決定工藝節點。可以說，SoC是現在工藝最複雜、生產最高階晶片的技術方案。
國產SoC
提起國內的SoC，最先想到的是華為海思的麒麟系列。華為海思的麒麟990這款手機處理器晶片，它裡面集成了8核CPU、16核GPU，還有3核NPU，也就是神經網路人工智慧模組，還有高速快閃記憶體控制模組、影象處理模組、音訊和影片處理模組等等，甚至它還把5G模組整合到了同一顆晶片上，功能非常強大。但在臺積電不再為華為代工之後，這個國產最強SOC也走到了盡頭。
紫光展銳作為國內第二大晶片設計廠商，在5G領域具有全面的產品與技術解決方案。目前展銳的UNISOC在移動終端、工業交通、電子電力等行業具有廣泛的應用。紫光展銳也推出了新一代5G SoC——虎賁T7520，它最大的優勢就是首發臺積電最先進的6nm+EUV，成本、效能、功耗更加平衡，相比初代7nm電晶體密度提高18%，晶片功耗降低8%。
全志科技的SOC主要佈局在物聯網、智慧家居等領域。作為智慧家居的入口，京東的智慧音箱就搭載的是全志的SOC晶片，除此之外還有小米的智慧掃地機器人等智慧硬體產品。
富瀚微成立於2004年，公司主要專注於影片監控晶片及解決方案，提供高效能影片編解碼SoC和影象訊號處理器晶片，以及基於這些晶片的影片監控產品方案。
……
除了上面提到的還有一些優秀的國產SoC廠商，具體就不贅述了。從國內SoC產業發展現狀來看，產品覆蓋還算廣泛，但基礎架構依然依賴於國外。從產品的效能來看，麒麟和國際主流移動處理器的差距最小，但是由於美國的制裁，目前已無法由臺積電生產。
最後還是一句老生常談的話：國內SoC晶片的發展之路，任重而道遠！
