中國半導(dǎo)體行業(yè)在集體過冬,，美國也未必沒有緊迫感。

　　前不久,，美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會（SIA）和半導(dǎo)體研究公司（SRC）就聯(lián)合發(fā)布了一份題為“半導(dǎo)體十年計劃”的報告,，希望美國政府能在未來十年拿出每年34億美元的投資，來資助五個半導(dǎo)體領(lǐng)域的“未來之星”,，以維持美國半導(dǎo)體的地位,。.

　　這五大足以影響芯片技術(shù)未來的重大變化領(lǐng)域（seismic shifts）包括：模擬硬件的根本性突破、全新的內(nèi)存存儲,、持續(xù)可用的通信基礎(chǔ)設(shè)施,、萬物互聯(lián)的安全隱私保護(hù)、智能計算加持的高效能源,。

　　AI,、5G、云計算等浪潮的席卷下,，普通讀者或多或少了解后面幾個技術(shù)的重要性所在,，而跟公認(rèn)十分重要的GPU/NPU等芯片相比，模擬芯片市場就曾被彭博社評為“長期停滯的水”,，就連該領(lǐng)域“頭把交椅”,、有著80多年歷史的德州儀器,，大眾認(rèn)知度也遠(yuǎn)不及谷歌、Facebook,、亞馬遜這樣的科技廠商,。

　　而模擬硬件位列美國半導(dǎo)體十年計劃的排名TOP1，其權(quán)重究竟為何如此之高呢,？

　　變局中的模擬硬件,，并不是一潭死水

　　要回答開篇提出的問題，先要回到模擬硬件到底是個什么東西,。

　　其中,，模擬硬件就是以模擬信號來傳輸?shù)碾娮釉O(shè)備。這些信號在時間和數(shù)值上是連續(xù)變化的,，而不像數(shù)碼信號那樣由不連續(xù)的0和1組成,。

　　后者需要工程師將物理世界抽象成二進(jìn)制來展現(xiàn)，那么模擬硬件工程師更像是一個樂高設(shè)計師,，需要將各種部件以合理的方式組成一個新世界,。從數(shù)據(jù)來看，2020年全球半導(dǎo)體工業(yè)最大的領(lǐng)域分別是邏輯,、存儲器,、模擬和微處理器。

　　如果要選一個最廣為人知的模擬硬件產(chǎn)品,，那就是手機(jī)了,。在各種智能硬件中，發(fā)揮作用的并不僅僅是發(fā)布會上大出風(fēng)頭的CPU/GPU,，還需要一個個模擬芯片,，來將各個傳感器接收到的信息轉(zhuǎn)化成電信號，進(jìn)而讓數(shù)字芯片能夠感知并處理,。

　　舉個例子,，當(dāng)我們躺下玩手機(jī)時，圖片也會跟著翻轉(zhuǎn),，背后就是重力傳感器和模擬芯片的聯(lián)合做功,。

　　（2019年全球芯片銷售種類占比率及其與去年相比變化）換句話說,，模擬芯片已經(jīng)成為物理世界與數(shù)字世界的橋梁,，分布在我們生活中的各個角落。既然如此,，為什么還會被稱為“一潭死水”呢,？答案就來自于，以前模擬芯片只能為數(shù)字芯片的“搬運(yùn)工”,，走的是“模擬-數(shù)字”路線,，更加具有技術(shù)含量的推理、判斷,、決策都是由別人來完成的,。

　　所以其價值改變，自然也需要路徑變化,。而萬物智聯(lián)革命,，給了模擬芯片以全新的機(jī)遇，換上了“感知-行動”的人設(shè),，直接自己就能通過傳感器部署感知環(huán)境,，然后做出推理、進(jìn)行行動,。

　　舉個例子,，如今大行其道的“智能酒店”，一進(jìn)門玄關(guān)的燈就自動為你亮起,，離開之后燈會自動熄滅,，這種更加自然的交互方式，更加符合大眾對智能生活的期待,，也是靠模擬傳感器來完成的,。

　　不難預(yù)測，伴隨著智能時代的到來,，無處不在的模擬硬件將迎來市場爆發(fā),。美國半導(dǎo)體行業(yè)押注在此，并不奇怪,。

　　智能傳感,，模擬硬件的新人設(shè)如何成立？

　　從“模擬-數(shù)字”轉(zhuǎn)變?yōu)椤案兄?行動”,，模擬硬件的新人設(shè)想要成立,，顯然沒那么簡單。

　　首先,，當(dāng)前的模擬電子技術(shù),，面對數(shù)據(jù)洪流已經(jīng)力有不逮。傳感器的普及導(dǎo)致人類生成模擬數(shù)據(jù)的能力比高效處理它的能力要高得多,?！秷蟾妗分刑岬剑嫷?032年將有45萬億傳感器,，每年將產(chǎn)生100萬zettabytes（1027字節(jié)）的數(shù)據(jù),。目前從物理世界產(chǎn)生的估計總模擬信息相當(dāng)于~1034位/秒。而人類總感覺吞吐量在~1017位/秒，相當(dāng)于已經(jīng)超出了人類感知的范疇,。而要將模擬到信息的壓縮比拉升到類似于人類大腦的105:1,，需要“革命性的技術(shù)”。

　　除此之外,，越來越多的智能設(shè)備互聯(lián)互通與通信環(huán)境的高速變化,，也給模擬硬件設(shè)計帶來了新的挑戰(zhàn)。一個模擬硬件往往需要集成中央處理單元（MCU）,、雷達(dá)系統(tǒng),、壓力傳感器、無線連接等多個部件,，來實現(xiàn)智能感知功能,，而這些部件與部件之間、部件與外界之間可能存在的電磁干擾,，都有可能影響傳感器的測量精度,。而對于廣泛應(yīng)用于工業(yè)、汽車,、醫(yī)療的模擬硬件來說,，可靠性簡直就是生命線，一點馬虎都不能有,，這也是為什么模擬市場的競爭格局一直是強(qiáng)者恒強(qiáng),。

　　而且和數(shù)字芯片不同的是，模擬芯片對工程師的綜合實戰(zhàn)能力要求也很高,，往往需要5-10年才能培養(yǎng)出一個頂級人才,，這也導(dǎo)致了“遠(yuǎn)水解不了近渴”。

　　最后需要提到的,，也是《報告》中強(qiáng)調(diào)的模擬硬件的設(shè)計開發(fā),，也不像數(shù)字芯片一樣可以借助一些自動化工具來完成，面對未來可能出現(xiàn)的軟件爆炸式增長的問題,，必須在開發(fā)流程上有十倍甚至更大的生產(chǎn)力升級,，才能滿足智能社會的需要。

　?。ò雽?dǎo)體企業(yè)在各年份中研發(fā)和資本投入占比）而這樣的開發(fā)流程顯然是個“吞金獸”,。頭部模擬芯片企業(yè)每年的研發(fā)費(fèi)用在營收中占比都要超過10%，即使在市場需求不足甚至國際經(jīng)濟(jì)形勢動蕩的背景下,，依然需要持續(xù)投入來保持技術(shù)優(yōu)勢,。2001年半導(dǎo)體市場銷售額急劇下降，但研發(fā)和資本設(shè)備的支出并沒有以同樣的速度下降,。

　　所以,，美國半導(dǎo)體行業(yè)才又祭出了這熟悉的一招——游說政府打錢,。開口就是340億美元的總預(yù)算，老資本主義了,。

　　撬動未來十年的中美半導(dǎo)體角力

　　讀到這里,，大家或許會有點緊張：在這個頭部企業(yè)幾乎全是美國面孔的模擬市場，會因為美國政府不斷加碼投入而拉開差距嗎,？

　　說“吾輩當(dāng)自強(qiáng)”自然是一句正確的廢話,，努力是必須的，但同時也應(yīng)該看到,，受疫情和內(nèi)部民眾情緒影響，美國再像上世紀(jì)一樣舉國之力扶持半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展,，所面臨的阻力并不會小,，這就給其他同行業(yè)者留出了機(jī)會窗口期。

　　此外值得注意的是,，德州儀器,、ADI這樣的模擬巨頭，也是借助美國高速發(fā)展時期國防,、工業(yè)等領(lǐng)域的巨大需求以及政府訂單而成長起來的,。而如今，中國中國是目前全球最大的電子產(chǎn)品消費(fèi)市場,，在傳感器智能化領(lǐng)域所積累的先進(jìn)算法與解決方案也不斷進(jìn)步,，比如通過傳感器融合將數(shù)據(jù)上傳到云端，借助雷達(dá)監(jiān)測來自動調(diào)整產(chǎn)業(yè)園區(qū)的燈光,、空調(diào),，或是借助壓力傳感器監(jiān)測惡意入侵、電梯故障并實時報警等等,，這些都已經(jīng)在中國的智慧項目中有著大刀闊斧的應(yīng)用,。

　　今天看來，模擬硬件,、智能傳感看起來并不那么炫酷,，往往隱于幕后，但或許美國半導(dǎo)體十年計劃也是一個絕佳的提醒,，讓我們狂奔在智能產(chǎn)業(yè)加速的路上時,，時刻記得從大處著眼，小處著手,，將每一個可能翻盤的機(jī)會都牢牢握在自己手中,。