中國半導體行業(yè)在集體過冬,，美國也未必沒有緊迫感,。

　　前不久,，美國半導體行業(yè)協(xié)會（SIA）和半導體研究公司（SRC）就聯(lián)合發(fā)布了一份題為“半導體十年計劃”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,，來資助五個半導體領域的“未來之星”，以維持美國半導體的地位,。.

　　這五大足以影響芯片技術未來的重大變化領域（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)可用的通信基礎設施,、萬物互聯(lián)的安全隱私保護,、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的重要性所在，而跟公認十分重要的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”,，就連該領域“頭把交椅”、有著80多年歷史的德州儀器,，大眾認知度也遠不及谷歌,、Facebook、亞馬遜這樣的科技廠商,。

　　而模擬硬件位列美國半導體十年計劃的排名TOP1,，其權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制來展現(xiàn),，那么模擬硬件工程師更像是一個樂高設計師,，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年全球半導體工業(yè)最大的領域分別是邏輯,、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化成電信號，進而讓數(shù)字芯片能夠感知并處理,。

　　舉個例子,，當我們躺下玩手機時，圖片也會跟著翻轉,，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“搬運工”，走的是“模擬-數(shù)字”路線,，更加具有技術含量的推理,、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遇,，換上了“感知-行動”的人設，直接自己就能通過傳感器部署感知環(huán)境,，然后做出推理,、進行行動。

　　舉個例子,，如今大行其道的“智能酒店”,，一進門玄關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),。美國半導體行業(yè)押注在此,，并不奇怪。

　　智能傳感,，模擬硬件的新人設如何成立,？

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

　　首先，當前的模擬電子技術,，面對數(shù)據(jù)洪流已經(jīng)力有不逮,。傳感器的普及導致人類生成模擬數(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?，計到2032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于~1034位/秒,。而人類總感覺吞吐量在~1017位/秒,，相當于已經(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”,。

　　除此之外，越來越多的智能設備互聯(lián)互通與通信環(huán)境的高速變化,，也給模擬硬件設計帶來了新的挑戰(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者恒強,。

　　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,，這也導致了“遠水解不了近渴”。

　　最后需要提到的,，也是《報告》中強調(diào)的模擬硬件的設計開發(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w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)濟形勢動蕩的背景下,，依然需要持續(xù)投入來保持技術優(yōu)勢,。2001年半導體市場銷售額急劇下降，但研發(fā)和資本設備的支出并沒有以同樣的速度下降。

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

　　撬動未來十年的中美半導體角力

　　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“吾輩當自強”自然是一句正確的廢話,，努力是必須的，但同時也應該看到,，受疫情和內(nèi)部民眾情緒影響,，美國再像上世紀一樣舉國之力扶持半導體行業(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)品消費市場，在傳感器智能化領域所積累的先進算法與解決方案也不斷進步,，比如通過傳感器融合將數(shù)據(jù)上傳到云端,，借助雷達監(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會都牢牢握在自己手中,。