4 月 24 日，三星電子宣布，將在未來 10 年內（至 2030 年）在包括代工服務在內的其邏輯芯片（主要指 CPU、GPU 等計算芯片）業務上投資 133 兆韓元 (約 1158 億美元 )，以期超越臺積電，成為全球第一大芯片代工廠，并維持對英特爾的領先，坐穩全球第一大半導體廠商的寶座。

　　該筆投資將包含 73 兆韓元的國內研發，以及 60 兆韓元的生產基礎設施，預計將為每年平均投資 11 兆韓元。

　　知乎芯片話題優秀回答者“Forever snow”（西南交通大學微電子系研究所博士、副教授、碩導、副系主任邸志雄）稱，業界普遍看好邏輯芯片的未來發展，三星、蘋果、華為、Xilinx、英偉達等公司紛紛投入巨資發展邏輯芯片，并陸續收購有潛力的初創公司。面向數據中心以及云端高性能算力需求的異構架構邏輯芯片，在未來將面臨軟硬件協同設計、高效任務和資源調度、多芯片集群計算、高速互連等技術挑戰。

　　以下為知乎用戶“Forever snow”的回答全文：

　　一、邏輯芯片“芯芯”向榮的前景

　　雖然在過去的 2018 年晶圓代工行業整體產能略寬松，但是，近年來隨著人工智能、物聯網、自動駕駛、5G 等新興應用場景強勢崛起，給邏輯芯片的算力和能效比帶來了巨大挑戰，挑戰即意味著誘惑，作者認為如下兩個趨勢豐富了邏輯芯片在未來的美好愿景。業界普遍看好邏輯芯片的未來發展，三星、蘋果、華為、Xilinx、英偉達等公司紛紛投入巨資發展邏輯芯片，并陸續收購有潛力的初創公司。

　　1、云端算力需求欲壑難填。

　　當前，云端和數據中心已成為 CPU/GPU/FPGA 巨頭廝殺的修羅場，Intel、NVIDIA、ARM、Xilinx 等都期望研發超高算力的邏輯芯片來在未來的數據中心中獨占鰲頭。機器學習，人工智能（AI），深度神經網絡和大數據分析等新興云應用創造了對更強大數據中心的需求，為了應對這些挑戰，數據中心必須采用新型架構和專門的高性能和高能效比的算力芯片，傳統的 CPU 已經難以應對。為此，Intel、Xilinx、NVIDIA 在異構分布式計算邏輯計算系統領域各顯神。

　　2018 年 10 月，Xilinx 推出了 ACAP 架構 FPGA，該架構整合了硬件可編程邏輯單元、軟件可編程處理器、以及軟件可編程加速引擎的計算平臺；NVIDIA 與 2019 年 3 月宣布收購 Mellenox，以增強其 GPU 在數據中心的競爭力；Intel 先后將 Altera、eASIC、Omnitek 收入麾下，并于 2019 年 4 月宣布推出 Agilex FPGA，結合了基于 Intel10 納米制程技術構建的 FPGA 結構和創新型異構 3D SiP 技術，將模擬、內存、自定義計算、自定義I/O ，英特爾 eASIC 和 FPGA 邏輯結構集成到一個芯片封裝中。

　　面向數據中心以及云端高性能算力需求的異構架構邏輯芯片，在未來將面臨軟硬件協同設計、高效任務和資源調度、多芯片集群計算、高速互連等技術挑戰。

　　2、邊緣計算節點算力需求強勁，通用計算漸行漸遠，可定制計算方興未艾。

　　除傳統的云端算力需求外，IDC 去年發布的《中國制造業物聯網市場預測 2016-2020》報告中顯示，邊緣計算將成為下一個熱點，未來有超過 50% 的數據需要在網絡邊緣側分析、處理與儲存。到 2020 年將有超過 500 億的終端與設備聯網，未來超過 50% 的數據需要在網絡邊緣側分析、處理與儲存，邊緣計算所面對的市場規模非常巨大。根據思科全球云指數的預估，到 2019 年，物聯網產生數據的 45% 將會在網絡邊緣進行存儲、處理、及分析，而全球數據中心總數據流量預計將達到 10.4ZB。到 2020 年， 連接到網絡的無線設備數量將達到 500 億。[本段文字引用自 Weisong Shi, Jie Cao, Quan Zhang, Youhuizi Li and Lanyu Xu, Edge Computing: Vision and Challenges, IEEE Internet of Things Journal, Vol. 3, No. 5, October 2016, pp. 637-646.]

　　通過這些數據可以得出兩個結論：（1）未來以物聯網等為代表的新興應用勢必再次引爆集成電路的需求。（2）依托物聯網產生的邊緣計算將無處不在。智能家居、智能交通、智慧城市、無人駕駛等越來越多的應用服務計算都將在本地的局部邊緣完成計算和處理，而不再通過云端服務器完成。從“云”和“邊緣”的角度來看，處于邊緣環境中心的計算設備必須具備強大的數據分析和處理能力、高效的數據壓縮能力、完備的安全防護能力，這樣才能確保安全、高效地完成本地邊緣環境中的高速實時計算，同時借助有限的網絡以更高傳輸效率與“云”中大型計算設備進行通信。

　　因此，以物聯網為依托的未來邊緣計算場景具有如下的特點：極具差異化的邊緣環境、更高更快更強的邊緣處理設備。差異化的邊緣環境，將將導致基于通用 CPU 的計算將無法滿足差異化的功能和算力需求，有可能將引導芯片設計趨于可訂制化計算，甚至在邏輯芯片設計方法學中出現如下設計理念：在差異化中尋求最大公因子，積累 IP，沉淀快速重構軟件方法學，通過搭積木當方式快速完成差異產品的設計和芯片與服務的部署。

　　3、航天航空等特殊領域也面臨新的算力需求，邏輯芯片為人類探索太空助力。

　　以平方公里射電陣（Square Kilometre Array，縮寫為 SKA)為例，SKA 是一個巨型射電望遠鏡陣列，僅 SKA 一期，每秒產生的觀測數據規模為 160TB，一年觀測產生的數據規模為 300PB。因此，如何實時處理和分析如此巨大的數據，已經成 SKA 項目面臨的問題。當前，參與的科學家采用了 FPGA 作為算力核心芯片。

　　二、欲變軌超車的中國邏輯芯片行業

　　2018 年，“中興事件”將中國半導體行業的窘境推到前臺，隨著“中國制造 2025”的實施，我國正在從“制造大國”向“制造強國”轉型，引進消化吸收再創新”的技術路線已難以滿足高質量發展需求，中國高鐵、5G 通信、人工智能等領域必須走自主創新的中國技術路線。。2018 年，集成電路再次被寫入政府工作報告，位列實體經濟發展第一位

　　當前，大陸在邏輯芯片設計領域，RISC-V 和 AI 風頭無二，各個地方政府分別推出了支持 RISC-V 處理器和 AI 芯片的優惠政策。2018 年全球 25 家 Fabless 半導體初創公司融資排行榜中，共有 7 家中國公司入圍，其中寒武紀更是成為全球人工智能領域第一個獨角獸。

　　同時，依托我國在全球整機領域的優勢，整機廠商陸續進入邏輯芯片設計領域。2018 年 8 月 14 日格力電器 10 億元注冊集成電路全資子公司——珠海零邊界集成電路有限公司，正式將芯片產業作為未來發展戰略的重要組成部分。中興事件期間，阿里全資收購了擁有國產自主可控處理器技術的中天微，2018 年 9 月 19 日，阿里巴巴宣布成立的芯片公司“平頭哥半導體有限公司”，同時還投資了寒武紀、Barefoot Networks、深鑒科技、耐能（Kneron）、翱捷科技（ASR）等知名芯片初創公司。阿里巴巴認為半導體芯片在阿里生態中處于上游，是平臺構建的基礎，沒有芯片，不僅云計算、金融、物聯網等難以開展，阿里平臺上沉淀的海量數據的價值更無法充分挖掘。

　　此外，在邏輯芯片的晶圓代工領域，中芯國際的 14 納米 FinFET 技術研發正在順利推進，預計于 2019 年內實現生產。隨著摩爾定律節奏放緩，14nm 節點的突破，將證明中國的晶圓代工水平邁入全球中高端水平，受益于此，國產邏輯芯片將可能更上一層樓，受到更多高端智能設備的青睞。

　　背景知識：

　　一、什么是邏輯芯片？

　　所謂的邏輯（logic）芯片，通常主要是跟模擬（analog）芯片、射頻（RF）芯片對比來說。簡單地說，我們身處的自然界是一個模擬信號的世界。我們每時每刻聽到的聲音、看到的景象、觸摸到的凹凸感，以及周圍環境和物體的溫度、濕度等等，都是模擬信號。還有，諸如物體（飛機、汽車等）移動的軌跡等，也是模擬信號。除此以外，電磁波、微波等人體無法感知的信號，也是模擬信號。

　　邏輯芯片，顧名思義，其理論基礎就是數字邏輯代數，“0”和“1”就是邏輯芯片的一切，0-1 只表示兩種不同的邏輯“假”或“真”，并無大小量綱。鑒于模擬信號無法存儲，自然界的聲音、圖像、溫度、濕度、運動軌跡等模擬信號被采樣和量化后，便轉化成了數字0/1 信號的編碼，我們就可以使用存儲將這些編碼存儲下來，即使過若干年，也能完整的重現。如錄音筆、數碼相機等。更為重要的是，這些存儲的信息，還可以進行信息提取、壓縮和處理等。可以說，數字信號及其相關學科是使得現代生活變得如此便捷和豐富多彩的重要科學基礎和技術手段。而處理這些0/1 信號的芯片，就是我們所說的邏輯芯片。

　　在生活中，大部分電子設備都同時搭載了邏輯芯片和模擬芯片。以手機為例，邏輯芯片主要包括 CPU、ISP、音頻編解碼器等，其主要負責數字信號的邏輯運算。邏輯芯片工藝比較統一，目前大多已經 SoC 化，手機中大部分邏輯芯片都集成到了幾個核心芯片中。其工藝制程緊緊跟隨摩爾定律，尤其是應用于高性能計算的處理器，幾乎每款高端產品都使用了當前最先進的工藝，如華為海思的麒麟 980。模擬芯片主要包括 RF 收發器、功率放大器、電源管理芯片、PLL 等，工藝各異，每塊芯片的功能相對都比較單一。除非有極低功耗和極高性能的需求，模擬芯片一般不要求先進工藝，但是工藝線各具特色，目前業界大部分公司仍然用 0.18um/0.13um 等。

　　二、邏輯芯片產業格局

　　當前，邏輯芯片的產業已經進入了一個高度專業化的格局，形成了 IDM（集成設計與制造）、Fabless（無晶圓設計）、IP Vendor（IP 供應商）、Foundry（晶圓代工）等細分領域。Intel 和三星是當今少有的幾家 IDM 公司，即同時擁有芯片設計部門與晶圓制造廠。Intel 在前幾年開放了晶圓產線，希望吸引其他 fabless 公司共享其先進的工藝以獲得新利潤增長點，但運營情況不佳。三星的晶圓廠除制造本公司的芯片外，還有代工業務，但是外部代工收入占比較少。

　　（1）IDM 與晶圓代工領域

　　盡管三星在晶圓制造、芯片設計兩個方面同時面臨臺積電、蘋果、高通等強有力的競爭對手，但是依然保持了極強的競爭力。據知名市調機構 Gartner 發布的 2018 全球半導體市場營收報告顯示，2018 年三星電子全年營收 759 億美元，以 15.9% 的市場份額力壓 Intel 排名榜首，同比 2017 年增長 26.7%。

　　TrendForce 發布的最新研究報告顯示，2019 年第一季度，三星位列晶圓代工營收榜單第二名，超越了 globalfoundry、UMC 等一系列對手，僅次于該領域的王者臺積電。

　　（2）Fabless 領域

　　2019 年三月，DIGITIMES Research 發布了 2018 年全球前 10 大 IC 設計公司排名，其中美國占 6 家：博通、高通、英偉達、AMD、Marvell、Xilinx (賽靈思)；中國臺灣 3 家：聯發科技、聯詠科技(Novatek)、瑞昱(Realtek)；大陸只有華為海思入圍，排名第5，距離亞洲第 1 的 MTK 只有一步之遙。得益于華為長期以來對芯片設計的高研發投入，海思的營收增長率一騎絕塵。

　　責任編輯：haoguan

總結

以上是生活随笔為你收集整理的鹅知道｜三星为何投资千亿美元搞逻辑芯片？云计算或撬动产业需求的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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