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  前言：中篇主要介绍了1970～2010年的40年间，芯片产业沿着摩尔定律的轨迹加快速度进行发展的情况。Intel公司是推动芯片技术发展的旗帜，x86系列CPU、奔腾系列CPU、酷睿系列CPU技术成为桌面计算机CPU芯片发展的里程碑，桌面互联网成为了拉动芯片技术进步和产业高质量发展的主力。FinFET电路技术、3D芯片技术和多核心CPU技术为后来的移动终端芯片技术提供了强有力支撑。此文为下篇，主要介绍了1990年以后移动网络成为推动芯片技术进步和产业高质量发展动力的历史。

  1971年，美国发明家塞缪尔.赫斯特(Samuel Hurst)发明了电阻式触控屏。塞缪尔团队的十位伙伴申请了电阻式触控屏的专利，并合作创立了Elographnics公司。他们生产的首批25块触控屏成品被命名为E-100。1973年，Elographnics公司荣获当年的“百大科学技术产品”称号，之后，生意就开始滚滚而来[4]。

  1991年，ARM企业成立于英国剑桥，这是移动网络时代的伟大公司。ARM公司通过出售精简指令集计算机(RISC)微处理器(CPU)IP的授权，建立起一种全新的微处理器设计、生产和销售的商业模式。ARM公司用RISC CPU技术，支持全球许多著名的半导体企业、芯片设计企业、软件和OEM厂商开发自己的芯片和整机产品，培育了一个庞大的ARM CPU和SoC芯片家族。

  图42.ARM传统的、面向应用的和嵌入式的微处理器IP分类(来源：网络图片)

  ARM公司及其商业模式促进了移动终端芯片产业高质量发展。芯片产业近三十年的发展史证明ARM独创的这种商业模式是成功的，它支持大批中、小、微纯芯片设计公司(Fabless)发展壮大，支撑芯片设计技术快速迭代升级和产业加快速度进行发展。ARM公司已由移动终端领域，逐步延伸到桌面PC、服务器领域，形成了对芯片巨人Intel公司龙头地位的挑战。2006年全球ARM芯片出货量约为20亿片，2010年ARM合作伙伴的基于ARM技术的芯片出货量超过了60亿片。目前ARM的授权用户超过1200家。

  1993年，美国IBM推出全球第一款触屏手机——IBM Simon。它被公认为世界上第一部触屏智能手机，一个单色的笔触式触屏智能手机。它集手提电话、个人数码助理、传呼机、传真机、日历、行程表、世界时钟、计算器、记事本、电子邮件、游戏等功能于一身，这在当时造成了不小的轰动。1994年全面上市时的价格为899美元，在美国有近200个城市有售。2003年，美国摩托罗拉公司也生产了公司第一款触屏手机。

  1998年，美国AuthenTec公司成立，它是苹果智能手机创新功能的支持者。AuthenTec是全球感应性指纹识别传感器最大供应商，其指纹识别组件很多年前就被嵌入了Windows笔记本，它也是苹果iPhone手机上的Touch ID的缔造者。2012年AuthenTec被苹果公司收购，其指纹识别芯片产品全部用于苹果智能手机和平板电脑。

  1999年，美国摩托罗拉公司推出第一部智能手机A6188。它是一部触控屏手机、第一部可中文手写识别输入的智能手机。

  2005年，Intel丢掉了手机业务，后来发现了自己丢掉了一个移动互联网的时代。2005年全地球手机应用处理器市场总计为8.39亿美元，德州仪器占69%，高通占17%，英特尔只占7%的份额。因为移动终端芯片远没有桌面PC与服务器芯片挣钱，Intel索性把PXA手机业务卖给了MARVEL，从此退出了移动终端芯片领域[2]。

  Intel开头时丢掉了移动芯片的机会，但后来也看到了这个机会，几番努力后仍然没有抓住移动芯片的真谛，最终被ARM率领的成千上万的SoC芯片公司排挤出局。这是“农村包围城市”在移动网络时代的精彩演义。

  2005年，MTK抓住了山寨手机业务的机会，赶上了移动互联网时代的快车。台湾联发科(MTK)成立于1997年，2005年MTK完成了GSM芯片开发。为了卖芯片，他们把手机应用处理器和GSM处理器整合到一起，提供了MTK芯片一站式手机解决方案，同时提供整套的软件开发套件(SDK)，将手机芯片和软件平台预先整合在一起，这使得手机生产厂商研发一款手机的门槛大幅度的降低。2007年，中国手机牌照取消，深圳一下子冒出了无数的手机小厂商。深圳华强北的厂商借助MTK芯片和解决方案，大杀四方，山寨手机声名远扬。MTK创始人蔡明介也被称为“山寨机”之父。MTK芯片成就了华强北，也成就了联发科[2]。

  2006年被认为是多核心CPU的元年。这年7月23日，Intel基于酷睿(Core)架构的CPU发布。11月，Intel又推出了面向服务器、工作站和高端PC机的至强(Xeon)5300和酷睿2双核心和4核心至尊版系列CPU。与上一代台式机CPU相比，酷睿2 双核心CPU在性能方面提高40%，功耗反而降低40%。

  谁发明了使用较广的电容触控屏？目前还无法考证。可能是由众多科研人员一直在改进，共同完成的。1990年以后的技术发明很少由某个科学家独立完成，一般是集体智慧的结晶，并且知识产权由企业所有。1997年摩托罗拉手机电脑Palm Pilot，1999年摩托罗拉第一部智能手机A6188,还都是用的电阻式触控屏，采用触控笔输入。

  2007年，LG推出Parada多点电容式触控屏，不再需要触控笔，手指点击精确度已经比较高了。2007年6月苹果公司推出iPhone多点电容触屏手机，触控灵敏度和流畅度已经很好。从此之后，电容触控屏取得了飞速发展。

  2007年7月，苹果公司推出iPhone手机，树立了智能手机的样板。iPhone淘汰了以前手机翻盖、滑盖的复杂结构，中规中矩、简约时尚的风格让人耳目一新。iPhone淘汰了之前常用的触控笔，采用多点手指触控屏，极大地改善了使用者真实的体验。从此之后，智能手机都以平板显示+手指多点触控屏的面貌出现。它终结了以前手机五花八门的款式，简化了手机操作，促进了移动智能终端(包括智能电话、平板电脑等)的普及，对移动互联网产业高质量发展起到重要的推动作用。同时也促进了移动终端芯片的技术创新。

  2007年11月，谷歌公司向外界展示了名为Android的操作系统。同时谷歌公司宣布建立一个全球性的手机生态联盟，该联盟由34家芯片制造商、手机制造商、软件开发商、电信运营商共同组成。并与84家硬件厂商、软件厂商及电信营运商组成开放的手持设备联盟来共同研发和改良Android系统。联盟成员将支持谷歌发布的手机操作系统和应用软件，谷歌以Apache免费开源许可证的授权方式，发布Android的源代码。

  根据2011年的数据，Android系统的应用数目已达到了48万，在智能手机市场，Android手机的占有率已达到了43%。

  移动终端操作系统及其应用产品的两大阵营。谷歌公司的开源操作系统Android与苹果公司的封闭操作系统iOS形成了移动互联网时代的操作系统双雄——苹果系和安卓系，它们互相借鉴，相互竞争，持续不断的发展壮大。未来可能还会有一个移动互联网操作系统新星升起，那就是华为的鸿蒙系。基于智能手机和移动智能终端的移动互联网产业逐步替代桌面互联网产业，成为了驱动芯片技术创新和产业高质量发展的主要力量。

  2008年，成立于1997年的台湾宏达电脑(HTC)推出了全球首款安卓手机T-Mobile G1。它成为第一个站在苹果iOS系统对面的挑战者[2]。这款手机采用了美国高通公司(Qualcomm)的MSM720系列处理器。该处理器采用了双核的解决方案(ARM11+ARM9双核构架)，内部包含3D图形处理模块和3G通信模块，图像模块可提供高分辨率的图像以及视频播放功能，流媒体功能表现也十分出色。从通信行业一路走来，高通公司最后终于明白了智能手机的SoC该如何来做了。

  手机芯片公司伴随着手机整机企业一路成长。HTC公司的智能手机与高通手机芯片一同迭代升级，成就了高通Android领域的通信芯片第一霸主的地位。HTC公司成就了高通公司，最终却没有成就自己。HTC公司的手机业务经历辉煌后，2017年时已奄奄一息，2018年1月谷歌公司宣布斥资11亿美元收购了HTC的手机代工业务[2]。

  图53.高通公司(左)与其他公司(右)智能手机SoC芯片的天梯图(来源：网络图片)

  2008年，苹果智能手机的示范效应使多点触控和指纹技术应用爆发。苹果iPhone系列手机、iPad等移动终端产品推开之后，全球掀起了一场“多点触控风暴”，多点触控技术成为各种智能手机、LCD TV、笔记本电脑、MID/PMP及各种电子系统等用户接口的首选，电容触控芯片和指纹芯片公司大量涌现。

  2009年，汇顶科技推出第一颗十点触控芯片，成为苹果公司之外第一个做出十点触控芯片的国内厂商。第一个采用汇顶科技方案的手机生产厂商是波导公司[7]。

  2011年，联发科(MTK)旗下的汇发国际投资了汇顶科技。与MTK强强联合，成就了汇顶科技迎着移动网络东风腾飞的传奇。汇顶科技为国内迅速增加的智能手机厂家提供了物美价廉的触控产品支持，公司业绩开始爆发性增长，利润由2011年仅2652.5万元，增长到2012年的2.25亿元，暴涨接近10倍[7]。

  2013年，苹果公司发布了带指纹识别功能的手机后，指纹识别已经做好了统治手机识别市场的准备。

  2014年，汇顶科技推出了指纹触控产品样机，郑重进入了指纹识别行业，与欧美企业一般都会采用高压驱动不同，汇顶采用了低压驱动方式。同年11月，魅族MX4 Pro发布，搭载了汇顶的正面按压式指纹识别，这是中国自主研发的手机史中一款划时代的产品，打破了Touch ID在正面按压式指纹识别上的垄断，也打破了FPC的垄断，给业界带来了另外一种可能和选择[7]。

  2015年，FPC几乎垄断着安卓机指纹芯片市场。2016国产厂商已经抢回不少指纹芯片市场，但安卓手机体系的指纹芯片中， FPC仍然占占据了最多的40%的份额。

  2017年，汇顶科技的指纹识芯片降至10元左右，华为淘汰了FPC，在旗舰新机P10手机上选择了汇顶科技的产品。汇顶科技的指纹识芯片用在华为手机P10上具有里程碑意义。在中高端主流安卓品牌手机里，汇顶科技打破了FPC的一家独大的局面。2018年，汇顶科技推出了屏下指纹芯片。vivo在乌镇发布的vivo X21手机和三星在印度批量上市Galaxy J7 Duo手机，都是采用汇顶科技的屏下指纹解决方案[7]。

  移动终端极致地追求轻、薄、短、小，一般把尽可能多的外围接口电路和中央处理器(CPU)集成在一颗芯片中，形成所谓的单芯片系统(SoC)。例如智能手机、智能音箱、汽车导航仪、智能家电等，都是用SoC芯片来实现。移动终端芯片量大面广，功能复杂，要求尺寸尽可能小和薄，功耗尽可能小，这对芯片的设计、制造和封装提出了很高的要求。先进制造工艺、多核心CPU、低功耗设计、3D制造和堆叠封装等技术，在移动终端芯片上都有非常非常重要的应用。

  芯片技术按照摩尔定律发展是现实和迫切的需要。每两年不到的时间里，芯片集成度翻倍和性能提升，这是摩尔定律预示的发展规律。而对芯片集成度和功能的提升要求，也是桌面互联网和移动互联网时代对芯片现实和迫切的要求。进入14nm工艺节点以后，光刻机技术难度陡然上升。ASML EUV光刻机的售价达到1.2亿美元，光刻机设备成本占到所有制造设备成本的35%，光刻工序占到所有制造工时的40%左右。光刻工艺成为芯片制造的灵魂技术，光刻机成为了芯片技术的卡脖子装备。

  2014年，华为海思推出第一款手机SoC芯片麒麟910。它使用了当时主流的28nmHPM工艺制程，初次在手机SoC芯片市场崭露头角。同年6月，华为海思发布了麒麟920。它全球首次商用LTE Cat.6，采用业界最先进4xA15＋4xA7的八核心SoC异构架构，性能非常强悍，满足了3G向4G转换时期用户对高速上网体验的需求。当年，搭载麒麟920的荣耀6、荣耀6plus、Mate7成为一代神机。

  2015年，三星旗舰产品Galaxy S6弃用美国高通的手机芯片，采用了三星半导体自研的猎户座Exynos7420手机芯片。早在2011年2月,三星半导体正式将自家处理器品牌命名为Exynos。它由两个希腊语单词Exypnos和Prasinos组合而成，分别代表“智能”与“环保”之意。Exynos系列处理器主要使用在在智能手机和平板电脑等移动终端上。

  图61.三星半导体最新的14nm到5nm的移动处理器芯片(来源：三星半导体官网)

  2016年，华为海思推出麒麟960。该芯片各方面综合性能均达到业界一流水准，正式跻身行业顶级手机芯片市场。华为海思的手机芯片与高通、苹果形成三足鼎立的之势。搭载麒麟960的Mate 9系列、P10系列、荣耀9、荣耀V9等手机在市场上取得了巨大的成功。2017年，华为海思发布了麒麟970，首次在SoC中集成了AI计算平台NPU，开创端侧AI行业先河。

  2017年7月长江存储研制成功了国内首颗3D NAND闪存芯片。2018年三季度32层产品实现量产。2019年三季度64层产品实现量产。目前已宣布成功研发出128层3D NAND闪存芯片系列[13]。长江存储3D NAND闪存技术的加快速度进行发展，得益于其独创的“把存储阵列(Cell Array)和外围控制电路(Periphery)分开制造，再合并封装在一起”的XtackingTM技术。

  2019年，华为海思发布了最新一代旗舰手机芯片麒麟990系列，包括麒麟990和麒麟9905G。麒麟990处理器采用台积电二代的7nm工艺制造，最大的亮点在于内置巴龙5000基带，能轻松实现线G上网。

  2020年，美国美光(Micron)176层3D NAND Flash已开始批量生产。它采用了将双88层融合到一起的设计(堆叠512Gbit TLC闪存)。该芯片技术换用了电荷陷阱存储单元的方案，似乎极大地降低了每一层的厚度。目前176层的裸片仅为45μm，与美光的64层浮栅3D NAND相同。16层裸片堆叠式封装的厚度不到1.5 mm，适用于大多数移动/存储卡使用场景[14]。

  2020年10月，华为公司发布了基于5nm工艺制程的手机SoC芯片麒麟9000。该芯片上集成了8个CPU核心、3个NPU核心和24个核心的GPU，采用了5nm的制造工艺，其上集成了153亿个晶体管。它与联发科最强的5G手机芯片天玑2000相比，性能测试的跑分明显占优。

  可惜！由于美国多层次对我国芯片产业链的精准打击，封堵了华为高端智能手机芯片的生产渠道，使华为海思设计的高端芯片无法生产，搭载麒麟9000的华为旗舰手机Mate40系列可能成为绝版。

  2020年11月，苹果公司推出了搭载了自研处理器芯片M1的MacBook Air、Pro和mini。M1是一颗8核心的SoC芯片,它基于ARM架构开发，拥有4个高性能的Firestorm CPU核和4个高效率的Icestorm CPU核，以及8核心的GPU。M1采用5nm工艺制作，在大约120mm²的芯片上集成了约160亿只晶体管。

  苹果公司的电脑处理器共经历了四次CPU架构迁移。第一次是1984年，从Macintosh128k开始，CPU从原来MOS Technology的6502处理器转换到了Motorola的68000处理器；第二次是在1994年，CPU改换为IBMPowerPC处理器；第三次是在2005年，乔布斯宣布采用IntelX86处理器。现在则是第四次，苹果公司抛弃了Intel X86处理器，今后将采用自研的基于ARM架构的处理器[16]。

  2020年，国产CPU厂商飞腾公司发布了一款面向服务器应用的多核心CPU芯片——腾云S2500。该芯片采用16nm工艺制造，芯片面积达400mm2，最多可配置64个FTC663架构的CPU核心，主频2.0～2.2GHz，三级缓存64MB，支持八通道DDR4内存，可提供800Gbps带宽的四个直连接口，支持2～8路并行，单系统可提供128～512个CPU核心的配置，热设计功耗为150W。长城、浪潮、同方、曙光、中兴通讯等15家国内厂商也同时发布了各自基于腾云S2500的多路服务器产品，软件生态建设取得了可喜突破。

  2020年11月，三星半导体发布旗舰级芯片猎户座Exynos1080。它采用5nm的制程工艺，采用ARM最新的CPU架构Cortex-A78，以及最新的GPU架构Mali-G78。这是三星半导体首次在中国发布芯片产品，该款芯片专为中国市场设计，vivo将首发搭载该款芯片的新品。

  2021年6月的华为鸿蒙发布会上，华为消费者业务CEO余承东公布了华为P50系列的消息。因为众所周知的原因，华为没有公布P50系列上市时间。

  2021年7月有网文透露，即将发布的华为P50系列将会有三个芯片版本，一个是4G版的美国高通骁龙888 4G芯片版，一个华为海思麒麟9000L 4G芯片版，一个是华为海思麒麟9000 5G芯片版。据说华为P50系列主推的4G版本手机只准备了三百多万的量，而的麒麟9000 5G版本手机则更少，只有三十多万的量。因为有华为鸿蒙系统加持，相信未来销售将供不应求[12]。

  在后摩尔时代，先进封装技术接过工艺微缩、FinFET和3D集成技术的接力棒，延续着摩尔定律的生命力。2020年以后，芯片工艺进阶到7nm以下时，设计、制造和封装费用极高。封装技术从2000年发展至今，已较为成熟。许多先进封装已把不少的芯片集成技术和工艺后移到封装中去，继续谱写着微电子和集成电路技术不断追着“微小而强大”的传奇。目前先进封装技术种类多达几十种，芯片封装可以应不一样的需求灵活选择。

  芯片技术是人类智慧长期积累的结果，但是在关键时刻，一个重要发明和创造可能改变芯片技术发展的走向。并且芯片技术在某一路径上前进的时候，为满足实际的应用需求，还要一直进行技术攻关和技术创新，力求克服技术道路上的一道道难关。这些重要的技术发明、创造、和突破都是芯片技术发展的里程碑。

  1833年～1947年晶体管的发明，这114年可看成芯片技术的萌芽期；1947年～1971年微处理器i4004推出，这24年可以看成是芯片技术的初创期；1971年～2007年苹果iPhone推出，这36年可以看成桌面互联网推动芯片技术发展的成长期；2007年～至今14年可以看成移动网络推动芯片技术发展的成熟期，在这期间，新技术发明和创新层出不穷，但由于事项太多，时间间隔很短，并且大多是公司发明，都是集体智慧的结晶。所以，要梳理出2000年以来的里程碑事件难度很大。另外，2000年以后物联网、5G通信和人工智能也是驱动芯片技术发展的一些主线，本文为了文路清晰，并没有介绍这样一些方面的事件。

  后记：进入二十一世纪，人类处于信息爆炸式增长时代。在芯片技术领域，新的技术创新和重要事件在不同时间、不同地点不断发生，要写好2000年以后的芯片技术发展史较为困难。如果大致把芯片技术发展分为三部曲的话，本文上篇是介绍芯片技术的萌芽期和初创期，本文中篇是芯片技术在桌面互联网驱动下的发展成长期，本文下篇是芯片技术在移动网络驱动下的发展成熟期。2000年以来，物联网、5G通信和人工智能又为芯片技术和产业注入了新的动能，应用、创新和竞争是芯片技术和产业高质量发展的不竭动力。

  1. 电子爱好者，ARM新架构性能提升放缓 未来将聚焦每瓦性能提升，网络：， 2021.7.15

  2. 歪睿老哥，大话手机处理器-世界上最复杂的芯片，腾讯网：，2021.7.26

  5. Herbert今日看科技，深度解读“中国芯”之触控芯片龙头，简书：，2018.7.29

  6. 吴子鹏，汇顶科技/AuthenTec/FPC/新思/敦泰等指纹识别厂商怎么样应对全面屏手机时代？与非网：，2017.9.23

  7. w我的工程，千亿市值：汇顶科技发展史，个人图书馆：，2020.10.26

  9. IoT一线系列芯片背后：九死一生的华为芯片发展史，搜狐网：，2019.9.9

  10.芯片制造工艺技术，超详细的集成电路产业链！，搜狐网：，2018.11.16

  11. 乔诺之声，史上销量最高的10款手机，苹果竟然只有一款！ 手机进化史，搜狐网：，2018.11.26

  16. 天高云淡Andi863，苹果公司弃用Intel CPU自研Mac电脑处理器芯片，引发业界震动和思考！腾讯网：，2020.11.15