大数据与人工智能|信息技术产业架构、行业发展与前沿技术（第2节）

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        主要内容：1. 从算盘到量子计算机，介绍了半导体行业的发展历程和技术原理。 2. 讲解了半导体行业的产业架构，包括算盘、硅片、芯片、模块、封装和测试等七个部分。 3. 强调了半导体行业的重要性和难点，以及量子计算机的技术原理。 4. 目的是让非理工科专业的读者了解行业逻辑和技术原理，增加对半导体行业的理解。 5. 解决了第一个问题，即半导体行业的产业架构。

要点一：it行业的产业架构包含那些？(IT行业形成整理性认知。)

        1. IT行业可以分为七大类：硬件、操作系统、软件、数据库、网络通讯、服务平台、咨询服务。 2. 半导体是当前中国IT行业最落后的赛道，5G是最领先的赛道。

        不同类型的硬件设备，包括台式机、笔记本、手机等，指出国内在硬件设备方面并不落后。         国内常用的操作系统，包括红旗LINUX、华为鸿蒙等（红旗LINUX在国防军工和相关部门有广泛应用）。以及国外的操作系统如Windows、MAC OS和谷歌的安卓系统。

        国内的应用软件，包括浪潮、华为和腾讯等，以及国外的SAP、Oracle和IBM等。 国内通讯领域的领先地位，包括华为、中兴、大唐和普天等，以及运营端的移动、联通和电信等。

要点二：中国半导体行业发展情况？

        1. 半导体行业有六个细分赛道，其中三个赛道有公司，三个赛道没有公司。 半导体设计领域的公司有高通、博通、尼维达、联发科、苹果、海思半导体等。 半导体制作领域的公司是中国台湾的台积电，其市场占有率遥遥领先其他企业。 侧封领域的公司有长电科技、华天和富通微电，市场占有率和份额较高。

        2. 3G的商用在2008年8月8日晚上八点，中国在3G时期突然插入了一个TDSCDMA技术标准。 TD技术的本质是将上行和下行带宽进行调整，以提高通信效率。(潮汐公路) 4G时期，中国和欧美融合了各自的技术标准，中国成为世界上拥有两种技术标准的国家之一。 在5G时期，中国占据了65%以上的世界标准，成为世界领先的国家。中国的华为、中兴等公司在6个赛道中毫无争议地处于世界领先地位。

要点三：信息技术的历史发展

        1. 八卦是由三个位组成，每个位可以是零或者是一，可以是短或者是长。  二乘完后得到二的3次方8种情况，这是最早的八卦。 八卦是一组六，另一个八卦是一组，两个轮套在一起得到六位，即26次方。  六十四卦是由伏羲画出的，后来由周文王扩展为现在的八卦，由孔子解释。

        2.数据的存储问题是IT行业发展的一条主线（云计算是数据存储的一种新技术）。 数据的处理问题（计算）是IT行业发展的另一条主线。数据的传输问题是IT行业发展的第三条主线。

        3.ABCDI——A是artificial intelligence人工智能；b— block chain区块链区块链是是以不同节点做共同的连接，然后进行节点性的存储和计算；c cloud computing云计算也是数据的存储问题和处理问题；那么d big data big data其实和他们三个都有关；IOT万物互联，internet of the things主要和数据传输相关，就是我们的速度要够快才能万物互联。

前沿信息技术如人工智能和元宇宙都与数据的存储、处理和传输问题相关。

要点四：信息技术的发展动因？

        1.就摩尔定律，摩尔定律是理解我们今天一切行业现象的基础。

        首先第一个大规模数据存储；

        第二个，互联网和通信成本的下降；

        第三个，梅特卡夫定律和网络经济学说明，随着网络规模的扩大，边际效益递减的现象会越来越明显。（经济学里面有个著名的定理叫做边际效益递减。经济学里面讲稀缺和边际效益递减，这是经济学大厦的两根地基。）互联网行业天然的边际效应递增。

最后第四个，技术标准化和网络效应。

        1. 技术成本随规模化效应的出现而直线下降，甚至是指数级下降。

        3. 技术标准化和网络效应是互联网行业的重要因素，技术标准的存在使不同设备能够互通。

        4..技术标准的推广应用可以导致大规模生产和价格下降。  大规模生产可以促进技术进步。 技术标准的重要性在各个行业都是显而易见的。 抢占技术标准可以带来更多的利益。

要点五：摩尔定律

        1. 摩尔定律是一个人为观察到的行业发展现象，每18个月微处理器的处理能力翻一倍。 摩尔定律的实现需要人类的参与和努力，否则它将成为一个预言的自我实现。  摩尔定律的三个版本是：微处理器的处理能力每18个月翻一倍，计算机的计算能力每18个月翻一倍，获得同样等级的计算能力所需的花费每18个月降一半。 摩尔定律即每18个月计算能力翻倍，同时成本减半。 2. 摩尔定律在当前的赛道中有三个领跑者。

        摩尔定律仍然在发挥作用，目前只有三家公司跟随其步伐，分别是英特尔、台积电和三星。

        微软成立后，安迪成为英特尔公司的创始人，而比尔盖茨负责软件开发。安迪比尔定律指出，无论安迪提供的计算设备有多快，微软都会将其充分利用，不浪费任何资源。这个定律也被称为Wintel定律，即Windows和英特尔的组合。

要点六：摩尔定律如何实现？ super position&entanglement

       1. 摩尔定律是指每一年半计算能力翻倍，其实现方式是在有限空间内放入更多的晶体管。 计算机的计算能力取决于晶体管数量和线路排布的科学性。

        线路排布的进化已经有限，不可能一直向上发展。

        2.第一个叫做super position。第二个叫做entanglement。这个superposition刚才解释过了，它表示的是说我们的量子叠加态就是混沌，后一个是量子纠缠就是大家看三体里边那个质子怎么能够同频共振。

要点七：光刻机制作？

        1. 光刻机是现实世界中的东西，是一种用于制造芯片的设备。光刻机使用的是电磁波，不同波段表现为不同的颜色。 ASMLA smile是一家生产光刻机的公司，但由于价格昂贵，只能生产少量设备，英特尔、三星和台积电是该公司的主要股东。 购买光刻机受到瓦森纳协议的限制，只有符合协议要求的国家才能购买。

要点八：芯片制作？

        1. 芯片是通过处理硅砂制成的圆柱体，然后切片、刻电路并封装成半导体芯片。芯片的制作涉及到纳米技术。

        2. 芯片的电路设计通常是在一个罩子上，通过光照和腐蚀来刻印电路板。离子注入是在PN节之间进行的，通过电流的通过来表示0和1。 纳米的概念是指PN节之间的间距，越小意味着能够放入更多的0或1。

        追赶纳米技术的限制在于电子逃逸和无法区分零和一，但中国已经追上了。

        分析：1. 芯片技术复杂，需要经过2000道工序，每道工序的良率为99.9%，总体良率只有约13%。 2. 中国在芯片半导体行业起步晚，投入资金少于英特尔公司每年的研发资金。 3. 芯片技术的发展涉及架构、历史发展、核心逻辑和驱动因素，包括摩尔定律和量子计算机。

        中国目前他们处于埃尼亚克阶段，还没有走到哀悼维克阶段。