三星半导体——用创新将梦想照进现实

1925年，在德国维尔希茨的小镇街头，13岁的冯·布劳恩用6支特大焰火绑在滑板车上，点燃了导火索……44年后他让阿姆斯特朗登陆了月球，实现了“个人一小步，人类一大步”。每项伟大的创新，起初听起来都如同科幻电影一般疯狂，例如通过互联网足不出户就能购物、一个指令让AI帮你完成工作和娱乐，甚至汽车也能实现自动驾驶……而谁又能想到，实现这一切的竟然是以晶体管为基本运作单位的半导体技术。

在早先，电子真空管统治着整个电子行业，为无线电、电话、电视、雷达等领域的发展奠定了基础，但它也存在诸多致命缺点，例如体积大、功耗高、寿命短、易受干扰等。世界上第一台计算机ENIAC使用了17468个电子管，平均一分钟就要更换一个，庞大体积占据三个房间，150kW的功率开机时整个小镇的灯都会变暗，还曾因一只飞蛾飞入电子管集群中导致运行出错，让“bug”一词成为了计算机用语。

自从1947年晶体管诞生以来，电子行业发生了翻天覆地的变化。晶体管是最基本的半导体器件，它通过开关或放大信号来实现逻辑控制，将二进制系统中的数字信息转化为电信号。而更高的效能、更小的体积以及更高的稳定性，这些都是电子真空管无法比拟的优势，例如贝尔实验室在1955年推出的第一台晶体管计算机，只装载了800个晶体管，占地仅有3立方英尺，功率也只有100W，半导体自此也开始成为现代计算机的基础。

为了实现更高的性能和更多的功能，需要大量的晶体管共同协作，这样就组成了集成电路，经过封装后就成为我们常见的各类芯片，例如电脑中的CPU、内存条上的DRAM和固态硬盘上的NAND等，计算机也随之进入了大规模/超大规模集成电路时代，性能提升同时体积也不断缩小，经过了几十年的发展，成就了大家所熟悉的笔记本电脑和智能手机。

与此同时，5G、互联网的崛起使得云计算、大数据、AI、自动驾驶等应用对于高性能芯片更加依赖，例如智能驾驶芯片需要结合实时路况、车辆自身的续航情况进行分析，为汽车行驶提供正确的决策；而万物皆AI的时代，大模型的演化发展更需要AI芯片实现自主学习的能力。我们知道，芯片性能取决于内部晶体管数量，如何在较小的半导体晶片上制造出更多的晶体管？这就要减小晶体管栅极的宽度，也就是大家熟悉的半导体制程工艺。

而提升半导体晶片的工艺制程极其考验半导体厂商的技术实力。早在1983年三星半导体拥有半导体全线工程技术，并成为世界上第三个VLSI半导体（超大规模集成电路）生产商。在2015年三星就开发了14nm的FinFet制造工艺，到了2022年三星量产了3nm的GAAFET制造工艺，芯片性能提升的同时功耗也大幅降低，例如三星应用在智能手机上的Exynos处理器晶体管数量已超过百亿，主频更经达到了2GHz以上。

半导体对于计算机科技的贡献还体现在数据存储方面。在相当长一段时期，以硬盘为代表磁盘驱动器一直是PC和服务器的主力存储设备。2006年三星推出了首款搭载固态硬盘SSD的笔记本电脑，凭借无机械结构的可靠性、超出当时机械硬盘的性能，让业界广为震撼。固态硬盘由主控芯片、NAND FLASH存储芯片和缓存芯片组成，本质就是半导体芯片的集合。

作为全球半导体头部品牌，三星半导体拥有先进的芯片制程工艺和设计能力，自1993年以来就在全球内存市场处于龙头地位，在SSD固态存储方面更具备全部芯片的自研自产能力，并打造出多款具有划时代意义的行业标杆产品，例如三星990 PRO固态硬盘，凭借7450MB/s和6900MB/s的读写速度以及高达1400K IOPS和1550K IOPS的随机性能，成为消费级PCIe Gen4固态硬盘。

除了先进的技术，三星半导体在存储设备的创新方面也有独到之处。在2015年的CES，三星发布了名片大小的移动固态硬盘T1，自此开启了高速大容量移动存储时代。随后的T7系列更是各显其能，例如配备生物识别技术的T7 Touch和强调“三防”性能的T7 Shield；而最新上市的T9，配备USB3.2 Gen2x2 Type-C接口，读写速度提升至2000MB/s，甚至超越了稍早的PCIe NVMe固态硬盘，并兼容最新的iPhone15智能手机，还具备3米跌落防护。可以说，世界上的各种创新背后都有三星的NAND Flash，相同的NAND Flash技术适用于SSD、Portable SSD等三星B2C storage。

半导体芯片被誉为现代工业的“粮食”，也是现代科技“皇冠上的明珠”，而半导体工艺不断进化和升级，正在将人们的梦想一步步照进现实，而超前布局未来产业，提前研发的半导体工艺设计和技术将成为人们铸就梦想的基石，让我们拭目以待。