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移动计算正在改变微处理器产业
英特尔的酷睿i7系列芯片，身为当今性能最强劲台式机处理器中的一员，有7亿7400万个晶体管，其沟道只有100个硅原子的宽度。芯片拥有4～6个以最高3.3GHz的时钟频率运行的6.4位运算内核。大批量生产的情况下，一块芯片的成本约为1000美元。考虑到通货膨胀，这大抵就是第一款商业化微处理器英特尔4004处理器在1971年时的成本。过去40年中硅技术不可思议的进步已经使计算机遍布家庭与办公室的每一个角落。
微处理器在手机等移动设备中也已经常见了，但直到不久前，嵌入在这些设备中的简单处理器与它们安装在个人电脑中的强大表兄之间还有着不可逾越的鸿沟。然而最近几年，移动处理器的性能有了大幅度的提升。今天，一台智能手机可能拥有1GHz的处理器，以及数GB的数据存储空间，大致与2000年的顶级台式电脑运算能力相当。由此带来的影响是巨大的。现代手机的多媒体功能使得数百万穷困国家的人们可以访问互联网。而新型的移动应用，比如基于地理位置的服务和增强现实，也正在逐渐成为主流。
对移动运算性能需求的飞涨正在改变着半导体工业对于芯片的思维方式(见《移动芯片威胁高性能制造商》，84页)。电池的约束意味着每瓦特的性能正在取代整体处理能力，成为芯片制造商喜欢拿来吹嘘的新标准。而移动设备中对于网络与多媒体应用的重视也正在将制造商的关注点从通用处理器转移到具有专门处理音频与视频任务的电路的处理器上。
(见《移动专用设计》，下方)。制造商还在研究如何去适应硅材料的局限性，这种局限使得以更低成本实现更高处理性能变得越来越困难(见《不惜代价维持摩尔定律》，对页)。不过，在未来几年内我们将看到一些大幅度性能提升将不是来自制造芯片的新技术，而是来自规划它们的新方式(见《多核处理器令软件头疼》，82页)。
——斯蒂芬·卡斯
移动专用设计
为面对未来日益增长的移动设备计算需求，芯片制造商们将推出紧凑型处理器设计，在增强性能的同时降低能耗。
为移动设备设计处理器不只是简单地在更小的设备中复刻台式机的架构。晶体管越小，电能流失得就越多，这简直就是依靠电池供能设备的杀手。为了解决这个问题，英特尔在其现有芯片中使用了更好的绝缘材料，而IBM的芯片将很快具有中空的蜂巢设计——因为真空是最好的绝缘体。
另一种策略是是在同一个芯片上集成多个处理单元，这项技术称为多核运算。换掉一块耗能巨大的2GHz芯片，取而代之的两块节能的1GHz芯片能实现相同的性能。不过，编写高效运用多核处理器的程序颇为困难(见《多核处理器令软件头疼》，82页)。将专用系统集成到通用内核上，也是增强某些移动应用程序在多媒体处理等方面性能的一种方法。苹果公司在其iPad平板电脑中使用了这种方法，开发出名为A4的订制芯片来驱动iPad。高通、英特尔、IBM分别更进一步利用了这种方法，研究设计具有多层电路的三维芯片。这些设计通过缩短比特流必须经过的传输距离降低能耗，比如，处理器与内存之间的距离(电子传输的距离越远，就有越多的能量以热的形式流失)。高通有望在明年生产这样的芯片。记录下处理器正在做什么(或者没做什么)是延长电池寿命的关键。今年夏天，英特尔将推出其下一代移动Atom处理器，该处理器运行时的耗电量是传统芯片的1/3～1/2，而空闲时则仅有1/50。短期来看，在增强处理器性能的同时降低能耗的技术将意味着智能手机、上网本，以及平板电脑每充一次电都能运行得更好更久。而能耗更低的高性能处理器还可能改变移动设备的供能方式。由太阳能电池，或者一块将行走中的生物能量转化为电流的压电设备所产生的一点点电量无法为当今的小型设备提供充足的能量。不过未来的移动处理器将可能从这些能源中获益匪浅。
——凯瑟琳·波尔扎克
不惜代价维持摩尔定律
建一家尖端微芯片制造工厂，需要30～50亿美元。这样的高成本意味着，工厂必须保持生产线的满负荷运转，以赚回砸进的金钱。英特尔的制造与供应链总经理布莱恩·克尔扎尼奇(Brian Krzanich)说：“地球上最烧钱的无疑是一座半空的芯片工厂。”因此，只有产量最大的处理器制造商——比如三星和英特尔——能全权拥有并运行这些顶尖工厂。
其他芯片制造商要么使用不那么昂贵的老技术生产性能较次的芯片，要么将生产外包给专门运营半导体工厂的公司，比如全球晶圆(Global Foundries，去年从AMD分离出)和台湾积体电路制造股份有限公司(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)。这些工厂聚集了来自多个客户的大量订单以保持生产线繁忙。全球晶圆有着每年超过20亿美元的收入，有望在2014年前将其年产量增加到380万片晶圆，每片晶圆包含上百个芯片。
最先进的量产芯片所使用的集成电路特征尺寸大约32纳米。定于今年晚些时候推出的下一代芯片会达到仅28纳米，而22纳米与20纳米的处理器也在“顺利的开发中”，三星美国分公司的代工服务副总裁安娜·亨特(Ana Hunter)说。越来越小的特征尺寸意味着过去40年来令人熟悉的处理器性能增长有望延续下去。摩尔定律——即一块芯片上的晶体管数量每24个月将翻一番的预测——至少在未来数年内将继续保持颠扑不破。
不过随着芯片上的原件越来越小，设计处理器也变得愈发困难了。这些都意味着研发成本的飙升。2009年，整个行业大约有300亿美元，或者说17％的收入的到了研发中——比1999年增长了40％。芯片制造工厂本身也越来越昂贵。1999年，一家最先进的工厂大致需要20亿美元。
芯片制造商们试图通过广泛的合作来控制成本。IBM、全球晶圆、意法半导体(STMicroelectronics)、东芝、NEC、英飞凌(Infineon)以及三星正在合作开发适合下一代芯片的大批量制造流程。然而，这种向多客户代工与削减研发成本的转变能否使摩尔定律延续到下一个十年，还是个未知数。最终，硅芯片技术的最大局限可能并非物理定律，而是经济法则。
——克里斯多夫·米姆斯
超越硅的运算
摩尔定律最终的失效是不可避免的——至少对于硅工艺如此。为了在一块微芯片上塞进更多硅晶体管而进一步缩小其尺寸将变得不可能，或者至少太过昂贵。研究员期望着有一天开发出替代材料，比如砷化镓、石墨和碳纳米管。希望这些材料制造的晶体管能比硅制晶体管更小、更快、能效更高。“我们需要向工具箱里添加更多的材料，”英特尔部件研发主任迈克尔-马布 里(Michael Mayberry)说。
挑战之一在于如何使这些材料适用于原本为硅构建的生产设备，这对芯片制造商来说意味着数十亿的投资(见《不惜代价维持摩尔定律》，79页)。英特尔就是其中之一，它已经开发出了专业技术用于制造化合物半导体，比如砷化镓，运行速度比硅更高，而所需电压更低。但砷化镓很脆，所以由它制造出的设备很难大批量生产。英特尔试图将该材料薄膜覆盖在硅晶圆表面来解决这个问题，希望通过添加少量高性能砷化镓元素来改善硅芯片的性能。
其他有望取代硅的选手都是基于碳的。今年2月份，IBM用石墨薄膜，一种只有一个原子厚度的碳网，制造出了晶体管，它比硅晶体管快很多，开关的速率可达100GHz。关键是，IBM的研究员们采用一种制造方便的流程在晶片上建立了这种晶体管的阵列。然而，这些石墨晶体管仍比硅晶体管大不少，而且目前还没有由它们制成的集成电路。
研究员们还在研究由碳纳米管制造晶体管。如石墨薄膜晶体管一样，它们很快，不过小很多。斯坦福大学的科学家们正在开发基于圆柱形碳分子组装三维集成电路的技术。
目前尚不确定什么材料将取代硅。不过这个曾经一统天下的材料看起来已经太脆弱、太耗能、太昂贵了，无法永远驱动我们的计算机。
——凯瑟琳·波尔扎克
印出成功之路
作为硅谷的一家新兴半导体公司是很难的：为了与现有的公司竞争，你需要数千万美元的启动资金，以及大量的时间来商业推广你的技术。这就是位于加州米尔皮塔斯市的新公司Kovio所面对的状况。Kovio带着从MIT分离出的技术于2001年成立，它通过在薄如纸张的弹性金属薄片上印刷硅电路制造芯片，而非使用传统平板印刷工艺在刚性基板上蚀刻电路。硅微粒悬浮在液体中，由墨喷式打印机按设计模板将其铺设在金属箔上。这比传统电路便宜，比印刷有机电子快。而弹性芯片将带来新产品，比如可卷曲的显示屏。
过去的大部分时间里，Kavio的科学家与工程师都专注于微调打印流程，而其管理层则在不同市场中找寻用武之地。2008年，公司推出了它的第一款产品：可印刷RFID标签，用于取代标识产品的条形码以及公交卡的磁条。目前，RFID市场价值大约56亿美元。不过它尚未完全发挥出潜力，Kavio首席执行官阿米尔马什库瑞(Amir Mashkoori)说，因为传统芯片太贵了。现在每个标签可以便宜到15美分，但给一瓶1美元的汽水贴上15美分的标签仍然太不合算了。马什库瑞表示，Kovio的技术能以远低于传统标签的成本印刷RFID标签。由此带来的大使用范围能使公司获得足够赢利进而进军不同的产品类别，比如显示屏。由于经济衰退，公司在过去几年承受了很大的经济压力。即便如此，在去年，Kavio仍是硅谷获投资金额最高的几家半导体公司之一。(总共有超过8000万美元注入这个商业领域。)
多核处理器令软件头疼
数十年来，改善处理器性能就意味着提升芯片时钟速度。这样做的收效对于用户来说立竿见影：应用程序跑得更快了。但是，更快的芯片消耗更多的电能，迅速耗光移动设备的电池。因此，芯片制造商转向节能多核设计，在一块芯片上集成多个低功耗处理器以达到与单一快速芯片相当的性能(见《移动专用设计》，78页)。
不幸的是，多核系统上的应用程序不会随着内核数的增加而自动变快。必须在编写的软件中进行优化才能利用并行处理能力的优势。而编写能高效稳定运行在多核芯片上的程序十分困难。惠普研发高级副总裁普利斯一巴纳杰(Prith Banerjee)表示，除非我们能解决这个编程问题，否则用户将不会在新的微处理器上体会到任何速度优势。巴纳杰补充说： “这是个根本问题。”
一种可能的解决方法是尽量将程序员从这个怪圈中拽出来：与其让每个程序员绞尽脑汁使他们的程序运行在双核、4核，甚至更多的内核上，不如将混乱的细节交给编译器去完成，这种软件用来把高级编程语言转换成计算机可以理解的机器代码。所有主要的软件与芯片公司，以及许多学术研究者们都在开发能处理这项任务的编译器。最大的阻碍在于识别程序的哪个部分不依赖于其它部分，以免某个内核为了等待其它内核的数据而闲置。伊利诺伊大学电子与计算机工程教授胡文美(Wen-mei Hwu)表示，只要说服开发者们书写更加整洁的程序，在代码块之间建立完善的接口，就会使这项工作变得容易许多。不过他估计，要让多核优化编译器和与之对应的编程习惯在计算机行业内流行起来还需要五年时间。
——斯蒂芬·卡斯
新市场，新处理器
中国对于计算机制造者来说代表着一个巨型，而且很大部分尚未开发的市场：在一个有13亿人口的国家，2008年只销售了4000万台计算机，与此同时有着3亿人口的美国则买了6600万台。随着中国人收入的上升，计算机拥有量的增长，站稳了脚跟的芯片制造商将获得巨大利润并常年统治市场。目前，中国依靠英特尔、ARM，以及其他西方CPU公司驱动它的数字化基础建设，但是中国政府决心要用国产替代品来分一杯羹。
中国的雄心寄托在一个国家赞助的项目上，2001年在北京的中国科学院计算技术研究所启动，旨在自主研发出能涵盖从廉价上网本到超级计算机等各种应用的系列处理器。为了节约成本，芯片采用较老的硅工艺制成，而且是基于1981年发明的架构，属于加州桑尼维尔市MIPS科技公司(MIPS Technologies)所有。中国选择授权一个现有的架构，是因为创造一个全新的架构将意味着重新开发大量的软件库，以供程序员开发应用程序使用，更不用说培训程序员本身了。中国已经围绕基本的MIPS设计开发了自己的子系统，在最近的版本中添加了指令，这样芯片就能运行针对英特尔和AMD为个人电脑打造的x86处理器编写的软件了。
芯片在中国国外由位于日内瓦的意法半导体公司(见《公司观察》，85页)以龙芯的名字进行商业化生产。它们的身影已经出现在廉价上网本以及台式个人电脑中。如果中国成功使龙芯芯片在这个新兴的市场中成为英特尔／AMD主导系统的替代品，那么在接下来的数十年中，整个发展中世界及其数十亿潜在用户都将感受到它的影响力。
——克里斯托弗·米姆斯
移动芯片威胁高性能制造商
截止到2009年末，英特尔向市场输出了所有x86处理器的大约80％——这种类型的芯片驱动了，举个例子来说，基于Windows的个人电脑。AMD则几乎占据了所有剩下的280亿美元市场。不过，根据分析公司IDC的数据，受制于台式机的低迷销售，去年该市场仅有2.5％的较低增长。微芯 片的大部分实际增长来自移动计算的井喷：同时使用x86和非x86芯片的上网本以及智能手机。为这些设备设计芯片所带来的挑战正在迅速重新定义这个行业，使得英特尔和AMD面临全新的竞争。过去，手机采用的芯片完全比不上个人电脑内所用芯片的性能。想要浏览多媒体网站或者使用各种应用软件，你就要有一台笔记本或者台式机。英特尔和AMD确立了他们在这个市场中的牢固地位，高耸的入门壁垒促成了比半导体行业其余领域都高的利润率：任何想要制造个人电脑x86芯片的潜在竞争对手都必须砸数十亿美元建造新工厂(见《不惜代价维持摩尔定律》，79页)。
但是移动处理器现在已经足够强劲，让用户得以观看网络流媒体或者运行成千上万种应用程序。尤其令英特尔和ANID担心的是，采用了这些移动处理器的超低价上网本正在爆炸式增长，分走了不少x86架构笔记本的市场份额。IDC估计，2009年共销售1450万台上网本，比2008年多了110％。
对英特尔和AMD最大的威胁来自位于英国剑桥的ARM公司。ARM并不销售实体处理器，而是将设计授权给制造商。授权持有者包括高通、三星、飞思卡尔以及德州仪器。基于ARM的处理器出现在全世界超过90％的手机中。
在上网本市场中，基于ARM设计的芯片直接与英特尔的Atom处理器竞争，后者是英特尔回应移动处理器带来的威胁而开发的一款精简但高能效的芯片。一般来说，Atom处理器相较ARM同等级处理器，有更强的计算能力，不过ARM芯片比Atom能耗更低。然而，一些公司针对特定应用程序，将ARM设计与图形处理器结合，对Atom的性能优势展开进攻。据传Apple最新的iPad平板电脑采用的A4定制芯片就是运行在ARM内核上的。英特尔今年夏天将以能效更高的一代Atom作为回应。
——克基斯托弗·米姆斯
多核专利
当今的许多微芯片采用多个被称为内核的处理器单元增强性能，(见《移动专用设计》，78页)。这些内核共享内存等系统资源。被广泛采用的美国5617537号专利由日本通信巨头NTT在1997年注册，能够在内核之间仲裁它们访问系统内存的权限，这样一个内核就不会，举例来说，意外覆盖另一个内核在内存中储存的信息。
——斯蒂芬·卡斯
公司观察列表：上市公司
AMD
为计算机生产显卡与处理器芯片www.and.com
创办时间：1969年
管理层：德科·梅耶(Dirk Meyer，首席执行官)，切克比·阿克罗特(Chekib Akrout，副总裁，技术研发)
雇员：1.04万名
收入：54亿美元
研发费用：17亿美元
市值：58亿美元
技术：AMD基于x86指令集生产处理器。这些处理器主要用于笔记本电脑、台式电脑、和服务器。2006年，AMD收购了显卡芯片与扩展卡制造商ATI，从那时起，它也为个人电脑和游戏平台制作图形处理器，包括给任天堂Wii和微软Xbox360的游戏机制作图形处理器。
市场：2009年，AMD占据了全球价值286亿美元的计算机处理器配运市场的20％。AMD图形处理器用于超过一半使用独立显卡来运行游戏以及重量级多媒体应用的笔记本电脑。
策略：面对芯片制造成本的飞速增长，在2009年，AMD把半导体制造业务分离出来以创立全球晶圆公司(Global Foundries)。它由AMD与来自阿布扎比的投资商共同拥有。AMD已经把重心放在了开发其业务的图形处理部分。
挑战与计划：为了与Intel的处理器相区别，AMD将于2011年推出在单个芯片里整合了图形处理器和CPU的集成产品。这些产品将提高多媒体应用的性能，比如游戏与视频。
ARM
为手机处理器提供授权设计
www.arm.com
创办时间：1990年
管理层：沃伦·伊斯特(Warren East，首席执行官)，麦克穆勒(MikeMuller，首席技术官)
雇员：1710名
收入：4.9亿美元
研发费用：1.69亿美元
市值：46亿美元
技术：ARM为低功耗处理器中的计算内核进行开发设计。芯片制造商对这些设计进行授权，通常把这些设计与它们自己的集成电路相结合，为某些应用(像通信和多媒体处理等应用)制作传统的“单片机系统”处理器。
市场：ARM将它的技术授权给超过660家公司，比如，包括像三星、惠普等制造商。2009年，39亿个基于ARM的处理器被生产。这些芯片运行在全球超过90％的手机当中。
策略：ARM正充分利用互联连接设备的兴起而获利。在手机市场中，这意味着它把技术出售给智能手机与上网本制造商。而在其他市场中，ARM出售尖端芯片给客户，比如希望提供互联网视频流的电视制造商。
挑战与计划：ARM与Adobe已产生合作，来优化运行在ARM设备上的Adobe Flash播放器的性能。开发标准软件平台并同时继续广泛授权ARM芯片订做，仍将是非常困难的挑战。ARM正在开发与授权下一代硅设备的设计。
IBM
为嵌入式和服务器应用制造芯片
www.ibm.com
创立时间：1896年
管理层：萨缪尔·帕尔米萨诺(Samuel J.Palmisano，首席执行官)，约翰凯利(Johun E.Kelly，研发主任)
雇员：39.9409万名
收入：958亿美元
研发费用：58亿美元
市值：1667亿美元
技术：IBM拥有数个为其自身产品(比如它的主要框架)制造处理器的工厂，这些工厂也为其他制造商订做芯片。此外，在全球各地还经营着多个实验室，来进行新型半导体材料的研究并设计处理器和内存芯片。
市场：IBM处理器技术用于高性能服务器、嵌入式应用(包括用于汽车与航天工业的技术)以及当下3大主流游戏平台(任天堂Wii、索尼PS和微软Xbox360)。
策略：IBM大举投资云计算，如果一些任务的计算量太大以至于移动处理器不能处理，通过网络连接，这将帮助移动设备将任务提交给远程数据中心。
挑战与计划：IBM减少了产品制造，比如笔记本、硬盘，转而生产依赖先进技术的更高利润的产品。IBM对其研发机构加大压力以制造有市场卖点的产品。IBM正在研究石墨烯和其他的材料，它们可能会作为处理器中碳的取代品。
英特尔
个人电脑处理器的主要制造商
www.intel.com
创办时间：1968年
管理层：保罗·奥特里尼(Paul S.Otellini，首席执行官)，西恩马洛尼(SeanM.Maloney)，大卫·皮尔穆特(David Perimutter，总经理，英特尔架构组)
雇员：7.98万名
收入：351亿美元 研发费用：57亿美元
市值：1226亿美元
技术：英特尔制造用于驱动笔记本、台式机以及服务器的x86处理器。它的庞大研发项目取得了许多进步，在过去的410年，芯片上晶体管的数量每两年就会翻番。为了保持性能不断提高，最近几年，英特尔一直关注于多核芯片的开发。
市场：英特尔掌控了价值280亿美元的x86处理器市场的80％的份额，这些处理器运行在Windows、OS X以及Linux操作系统上。
策略：英特尔在继续投资尖端芯片制造设备以及用于服务器、工作站的高性能芯片的同时，也在适应移动计算发展的速度。它的低耗能Atom处理器被设计用来与基于ARM设计的移动处理器竞争。
挑战与计划：由于开始致力于制造移动市场所需的处理器，英特尔不得不调整期工业思路——比如，不去增添用户不需要的功能。下一代更加节电的原子处理器预计今年就能推出。对于高性能计算机，英特尔增加了目前使用最小晶体管的处理器的生产。
高通
为移动通讯制造芯片
www.qualcom.com
创办时间：1985年
管理层：保罗贾柯比(Paul E.Jacobs，首席执行官)，罗伯特·帕多瓦尼(RobertoPadovani，首席技术官)
雇员：1.61万名
收入：104亿美元
研发费用：24亿美元
市值：708亿美元
技术：高通专门制造用于移动通讯的芯片，它为手机开发商以及其他设备开发商制造芯片，并授权他们技术。最近，高通开发了Snapdragon芯片组，它结合了3G网络连接、多媒体处理以及上网本使用的基于ARM的处理器。
市场：在全球范围内，高通为超过190家生产商授权技术。其中69％的公司收入来源于韩国、中国以及日本的客户。
策略：2000年至2007年问，高通的研发投入提高了525％，这占其收入的20％，是之前的2倍。高通大举投资无线连接和多媒体移动设备的产品开发。
挑战与计划：高通的3G技术基于CDMA手机标准，这个标准正面对着全球广泛使用的GSM标准的竞争。高通正在积极地进军新兴市场。比如，它与中国最大的三家通讯运营商合作向农村扩展CDMA 3G网络，这将促进使用CDMA标准的手机与上网本的需求。
三星
生产芯片与消费类电子产品
www.samsung.com
创办时问：1938年
管理层：李健熙(Gee-Shuang Choi，首席执行官)，林亨圭(Hyuag-KyuLim，三星高等研发所主席)
雇员：16.46万名
收入：1206亿美元
研发费用：62亿美元
市值：928亿美元
技术：三星为其消费类电子产品与其他生产商商制造处理器，它的高性能芯片基于ARM的架构设计，三星擅长将ARM的设计与低耗能电路结合，这广泛应用于消费类产品，而与其他基于ARM芯片的制造商不同。市场：三星与其他电子产品公司一样制造组件，向全球出售自己品牌的移动设备、电视、打印机、通讯器材以及电器用品。它拥有全球手机市场第二大的份额，并且是全球电子存储芯片的领军制造商。
策略：三星选择保留其最先进的半导体工厂。而大多数其他电子公司已经分离出这些生产业务，三星能够很快调整为它的存储芯片设计的处理器，以应对存储市场的变化，
挑战与计划：消费类产品的生命周期正在缩短，现在大约是12～18月，这给三星很大压力以更快地开发出更高性能的产品。作为回应，它正在开发用于内部处理器设计的功能。
索尼
消费类电子产品与媒介集团
www.sony.com
创办时间：1946年
管理层：霍华德·斯特林格(Howard Stringer，主席兼首席执行官)
雇员：17.13万名
收入：833亿美元
研发费用：54亿美元
市值：367美元
技术：索尼出售多种处理器，这些处理器都是应用于消费类产品中的嵌入应用程序。索尼最具雄心的产品是电池，它用于PS3游戏平台上。索尼与IBM、东芝合作，电池把1块通用处理器与8块专门设计的处理器相结合，后者可以平行处理大量多媒体数据，使其成为了游戏与视频应用的理想产品。
市场：2009，索尼半导体设备的出售达到54亿美元，对于一直销售低迷的索尼来说，PS3的销售也是一大亮点，2009年一共售出1300万台。
策略：索尼通过索尼爱立信开发手机电子产品，这是与瑞典通讯巨头的合营公司，对于PS3平台，索尼通过不断改进芯片制作工艺来提高利润率。
挑战与计划：索尼正努力摆脱最近经济衰退的影响，在全公司范围的重组后，它计划关闭其10％的生产基地，并减少10％的研发费用，索尼正增加对网络友好硬件的开发力度，它在这个领域一直比较落后，
意法半导体(STMicroelectronics)
为嵌入式应用制造芯片
www.st.com
创办时间：1987年
管理层：卡洛·波佐迪(Carlo Bozotti，主席兼首席执行官)，让·马克·切利(Jean Marc Chery，首席技术官)
雇员：5万名
收入：85亿美元
研发费用：24亿美元
市值：86亿美元
技术：意法半导体公司把闪存和其他支持硬件与基于ARM的处理器相结合，为大量设备开发嵌入式微控制器，它还开发用于多媒体设备的高性能芯片，比如数字电视和机顶盒。该公司拥有自己的工厂，但过去的几年里，它允许其设计者在必要时使用其他工厂开发产品。
市场：意法半导体公司销售领域广泛，包括医疗设备、工业与汽车应用、消费类电子产品。
策略：意法公司瞄准可能开发出新市场的客户，它与这些客户密切合作，调整产品以适应客户需求，一旦这个趋势不在了，这些产品出售给寻求优化产品市场技术的新客户，意法半导体公司与ARM密切合作开发低能耗的处理器设计。
挑战与计划：意法半导体公司的主要挑战是要突出其产品与ARM芯片的区别。它侧重于提高能效，开发接触式传感器与低数据速率的无线装置，以及为汽车应用制造产品，
德州仪器
对处理器与数字信号处理器进行组合
www.ti.com
创办时间：1930年
管理层：里奇·塔穆勒顿(Rich Templeton，首席执行官)，凯文·利切(Kevin Ritchie，副总裁，技术与制造组)
雇员：26584名
收入：104亿美元
研发费用：15亿美元
市值：306亿美元
技术：德州仪器制造基于ARM的处理器，它可以与该公司的无线芯片和数字信号处理器相结合，这个最高性能的系统旨在处理移动视频与音频。最近几年，该公司还对模拟芯片大量投资。
市场：除了计算器，德州仪器没有自己的终端产品。相反，它在全球范围内出售模拟与 数字组件——特别是用于手机与其他无线设备的芯片——给其他电子产品制造商。
策略：德州仪器已经将销售扩展到中国、印度以及东欧，为市场开发其应用了嵌入式处理器的系列产品，比如电动汽车，并且，该公司调整了它的无线产品策略，它们启用了多媒体与其他软件应用，而不是简单地处理通讯工作——比如使用手机网络进行变流，
挑战与计划：2008年和2009年初的经济衰退，加上2009年三个季度意料不到的高需求量，导致了供需失衡，德州仪器计划继续开发其处理器系列产品，并将其作为发展策略的关键一环。
东芝
多种设备与芯片制造商
www.toshiba.com
创办时间：1875年
管理：佐佐木则夫(Norio SasaKi，首席执行官)，斋藤昭三(Shozo Saito，主席兼首席执行官，东芝半导体)
雇员：19.9万名
收入：717亿美元
研发费用：41亿美元
市值：172亿美元
技术：东芝与索尼、IBM合作开发Cell处理器，但却苦于寻找适合它的消费类产品。今年1月份，东芝终于推出了能够实时将2D视频3D化的电视，与此同时，该公司一直将Cell技术的诸多要素用在大量的芯片中，这些芯片被设计用来运行高分辨率视频。
市场：东芝除了推广其消费类与工业类产品(东芝是个人电脑的领军制造商)，它还将零部件销售给其他电子制造商。数字媒体产品的销售——比如电视，已经帮助东芝弥补了电脑需求的锐减。
策略：除了几个关键领域，东芝正着重投资上网本与移动设备。它改善了自身的半导体工艺技术，从而使成本大幅降低。
挑战与计划：经济衰退迫使东芝进行大幅重组，从2008年至2009年，其研发经费削减了20％。东芝还在削减半导体制造的成本，开始转为海外生产，并与其他日本公司合营，它还计划扩展其销售到新兴国家中去。
公司观察列表：非上市公司
Arteris
更快的芯片通讯
www.artefis.com
创始人：阿兰·法内特(Alain Fanet)，菲利普·布卡德(Philippe Boueard)，卡萨杜迪(CesarDouady)
管理层：卡尔斯·加纳齐(K.Charles Janac，首席执行官)，菲利普马丁(Philippe Martin，首席技术官)
资金：3730万美元
主要投资者：ARM，Ventech，TVM Capital，新思科技公司，Innotech，Docomo Capital(NTTDocomo)，Crescendo Ventures
技术：许多芯片制造商为特定应用开发特定芯片，特别是在移动计算中——比如，对于数码音乐播放器，音频处理器可能要与CPU相结合。Arteris公司开发了网路单晶片(network-on-chip)技术，它允许不同的子系统间可以进行更快更高效的通讯。
市场：Arteris公司将其高速的集成芯片推广应用于多媒体、通讯、与移动设备。Arteris公司出售的这项技术被许多公司应用，比如德州仪器、NEC、以及半导体公司Pixelwords——为高端显示系统(包括投影仪与大屏幕平板显示器)制造芯片。
策略：Arteris公司为客户制作特定的“单片系统”集成电路，在这个电路中，那些通用处理器通常会速度过慢或成本过高。
挑战与计划：Arteris公司最近与高通和ARM进行了价值970万美元的交易，并计划扩展其全球市场，增加支持其产品的客户数量。它还正开发一款更精简的架构，这会使它利用更少的电量带来更高的性能，同时也会提供将Arteris产品整合到芯片中的自动化工具。
D-Wave Systems
开发量子计算机
www.dwavesys.com
创始人：乔迪·罗斯(Geordie Rose)，海格·法瑞斯(Haig Fanis)，鲍勃·文斯(Bob Wiens)，亚历山大·扎戈斯金(Alexandre Zagoskin)
管理层：韦恩·布朗纳尔(Veto Brownell，首席执行官)，乔迪·罗斯(Geordie Rose，首席技术官)
资金：超过6000万美元
主要投资者：International Investment and Underwriting，Harris and Harris Group
技术：理论上，一台成熟的量子计算机可以在数秒或几分钟内完成的任务可能需要当前性能最强的计算机数百万年才能完成，但是，目前量子计算机的进展还很缓慢。在这个过度期间，D-Wave正在开发新型高性能计算
系统：一款绝热的量子计算处理器。该处理器采用超导金属以取代半导体，利用了量子可降低重量级计算任务的时间消耗和内存占用的特性。
市场：D-Wave锁定需要量子计算处理海量复杂数据的领域，比如科学、金融以及密码学。(现代密码学依靠数学运算，这很容易加密，但反过来解密极难，比如两个大素数相乘——通常认为比逆推是哪两个素数乘得的这个积更简单。)
策略：D-Wave的目标是为国家实验室、合作性研究中心以及其他从事尖端研究的研究所提供基础研究设备。
挑战与计划：该公司希望开发出第一款能够迅速运算、支持数字计算机的商业量子计算机，但很多人对它的技术宣言表示怀疑。
Everspin科技
磁阻内存芯片
www.everspin.com
创始人：2008年，从飞思卡尔半导体公司分离出来
警理层：奥郎泽布·汉(Aurangzeb Khan，首席执行官)，赛德·特拉尼(Saied Tehrani，首席运营官)
资金：3000万美元
主要投资者：Sigma partners，德丰杰风投公司，Epic Ventures，飞思卡半导体公司
技术：Everspin科技公司制造磁阻随机存取内存(MRAM)芯片。每个单元由位于一个晶体管顶部的两个磁元组成。翻转一个磁元中的自旋电子，以使该单元与其他元素相结合或单独来存储一个0或1。在N[RAM芯片中存储的数据是非易失的。这项技术提高了闪存性能，因为不限制单元被写入的次数，而且每次写入周期快了100万倍。
市场：2006年，在这项技术还未流行之前，飞思卡半导体公司第一批MRAM芯片推向了市场。Everspin科技随后瞄准存储系统与工业应用，比如机器人，在这些领域长期的稳定数据存储对其至关重要。
策略：Everspin科技并没占有很大的客户市场，因为MRAM芯片比其他种类的非易失性内存更贵，包括闪存。它试图降低价格以在市场中更具竞争力。
挑战与计划：MRAM芯片成本更高，因为它的存储密度比其他技术要小：每块芯片上存储的比特更少。Everspin科技正在开发一 项允许高密度芯片读写内存单元的新技术。
Kovlo
使用硅墨印制电路
www.kovio.com
创始人：2001年由约瑟夫·贾柯布森(Joseph Jaeobson)创立
管理层：阿米尔·马希库瑞(Amir Mashkoori，首席执行官)，维克·帕维特(商业开发副总裁)，李江(Jiang Li，工程副总裁)
资金：超过8000万美元
主要投资者：Bessemer，风险投资合伙公司，凯鹏华盈，Caufleld and Byers
技术：Kovio公司的硅墨技术可用于印制RPID标签、晶体管以及其他使用喷墨印刷的模拟和数字电子器件。这些设备与传统的硅电子器件的性能不同，但比它们成本便宜。
市场：Kovio的首款产品是为库存控制与集体运输通行而设计的印制RFTD标签。目前，RFI标签每片售价15美分，而且该公司认为这个价格还可以大大降低。这样对于当前过于昂贵的RFID来说，将带来新的应用，比如零售商店中跟踪个人产品。Kovio还通过为弹性屏幕开发电路来锁定显示屏市场。
策略：今年2月份，Kovio与日产化学工业公司合作大批量生产硅墨，并开发显示应用。
挑战与计划：Kovio的下一代RFID标签预计将于2011年迈入市场，它拥有更大的内存与更好的安全特性。该公司表示，RFID的工作为转向印制晶体管阵列打下了基石，在印制晶体管市场，Kovio将面对其他为弹性电路开发材料的公司，比如英国塑胶逻辑公司(PlasticLogic)。
Luxtera
将光与芯片链接
www.luxtera.com
创始人：阿历克斯狄金森(Alex Dickinson)，克里古恩(Cary Gunn)，艾克谢尔谢尔(AxelSchcrer)，艾丽·亚比罗诺维奇(Eli Yablonovitch)
管理层：格雷格·扬(Creg Young，首席执行官)，克里·古恩(Caxy Gunn，首席技术官)
资金：7280亿美元
主要投资者：恩颐投资，赛文罗森投资公司，August Capital，飞思卡尔半导体公司
技术：Luxtcra设计硅光子——光电路，它完全整合了电子器件，并使用标准微芯片工艺制造技术。这种设备比传统光设备成本更低，数量规模更小(因而很多情况下更快)。该公司目前制造用于服务器链接的高速光缆，去年年底，Luxtera推出了光收发器，它可在10Gbit/s的速率下进行芯片间数据传输。
市场：该公司的光纤互连是为超级计算集群、通讯器材、以及海量数据中心的应用而设计的。它的光缆能被使用于更长的距离，要比先前的高性能互连的距离长，而它的新芯片将有望使高性能计算机进行光数据传输。
策略：Luxtera将注意力集中在需要高速收发数据的高性能系统上。
挑战与计划：在致力于数据中心产品之后，该公司刚开始扩展其硅光子业务。Luxtera面临着任何技术行业都在面对的现金管理与市场的挑战，它试图将光网络引入芯片层，这将会使Luxtera面临与英特尔之间的竞争。
Nantero
使用纳米管存储数据
www.nantero.com
创始人：2001年由格雷格·舒梅格(Greg Sehrnergel)，汤玛斯·鲁克斯(Thomas Rueckes)与布伦特·赛格尔(Brent Segal)创办
管理层：格雷格·舒梅格(Oreg Schmergel，首席执行官)，汤玛斯·鲁克斯(Thomas Reeckes，首席技术官)
资金：3100万美元
主要投资者：查理斯河创投，德丰杰全球创业投资基金，Stare Venture Partners，Harris and HarrisGroup
技术：Nantcro公司正在开发基于碳纳米管的高密度非易失存储芯片。构成硅晶片覆膜的纳米管，可以使用电流单独进行充电，当它拥有正极电荷时，在这个序列上的一个纳米管将弯曲与携带负电的金属电极相连。从弯曲到不弯曲状态的转变来转换每个纳米管的电位或比特位，用0或1来表示。这一过程仅需数皮秒和非常小的电量。直到纳米管电位改变前，它们不会移动，这意味着这些设备在长时间工的作下应当非常稳定，
市场：基于纳米管的非易失性随机存取内存(NRAM)能够与许多存储技术相竞争，包括闪存与电脑硬盘。
策略：Nantero与安森美半导体公司(ON Semiconductor)、洛克希德马丁公司(Lockheed Martin)、以及其他制造商合作开发芯片原型，并对其测试。该公司会授权存储技术给其他公司，并期望在5年内推向市场。
挑战与计划：将新型存储芯片投入生产是件惊天动地的大事。如果它成功了，Nantero希望开发其他碳纳米管的应用，包括集成电路，
Numonyx
非易失性相变存储技术
www.numonyx.com
创始人：2008年发，从意法半导体公司与英特尔分离出来
管理层：布莱思·哈里森(Brian Harrison，首席执行官)，爱德华·多勒(Edward Doller，首席技术官)
资金：1500万美元
主要投资者：弗朗西斯科合伙基金(Francisco Partners)
技术：Numonyx正在开发非易失性相变存储技术，它的存储单元包括一小片玻璃材料，该材料可以在非晶体态和多晶体态间转换，以存储信息。非晶体态拥有高电阻性，而多晶体态则为低电阻。写入存储单元花费的时间与闪存相当，但与其不同的是，相变存储的被读取速度能达到计算机使用的易失动态RAM的速度。
市场：相变存储技术可进军闪存所在的市场它可用于存储卡、手机、导航系统以及计算机附加存储设备。
策略：Numonyx希望开发出像常用的计算机RAM一样的相变内存技术，有了它，用户可以彻底关掉笔记本，节省电池电量，之后再开启时，电脑会马上回到关掉时的状态。
挑战与计划：今年2月份，存储公司Micron宣布以12.7亿美元的股票收购Numonyx，这还有待监管机构批准。在未来数月内，这项交易应该可以完成。
Plastic Logic
生产有机晶体管产品
www.plasticlogic.com
创始人：2000年，由斯图阿特·伊文斯(Smart Evans)，理查德·弗莱德(Richard Friend)，以及赫·宁斯琳豪斯(Henning Sirringhaus)创办
管理层：理查德·阿舒莱特(Richard Archuleta，首席执行官)，马丁·杰克逊(技术副总裁)
资金：2000万美元
主要投资者：Dow Venture Capital，BASF Venturc Capital，西门子风险投资基金 (Siemens Venture Capital)
技术：Plastic Logic的电子阅读器Que是第一款基于有机高分子晶体管而非硅晶体管的阅读器。有机晶体管使其可用塑料代替玻璃充当基板，这样阅读器便更轻、更薄，而且极其耐用。尽管Que的屏幕不具备弹性，但这种技术可用来制造弹性显示屏。
市场：在电子阅读器市场——刚刚兴起但又竞争激烈的领域——Plastic Logic通过信纸尺寸的屏幕突出自身，这使其成为阅读文档与杂志的良好选择，它还可以显示电子邮件和微软Exchange的日历表。
策略：Plastic Logic为了锁定商业用户，Que与其他电子阅读器有所区别，比如亚马逊的Kindle和索尼阅读器，该公司与美国图书零售商Barnes&Noble合作，提供阅读内容。
挑战与计划：目前仍不确定Que是否将是基于有机晶体管的首款产品，或者仅是昙花一现，该公司不得不从头开始开发其印制过程，因为还没有任何公司制造这类设备，这意味着即使Que取得成功，Plastic Logic可能还面临着扩大规模的难题。
Samplify Systems
改善通信芯片
www.samplify.com
创始人：2006年由阿尔·瓦格纳(Al Wegener)创立
管理层：汤姆·斯巴克曼(Tom Sparkman，首席执行官)，阿尔·瓦格纳(首席技术官)
资金：1100万美元
主要投资者：查理斯河创投，Formative Ventures
技术：该公司开发出了一种信号压缩算法，能被用于模拟到数字的转换器，降低无线通信和医疗图像采集时需要的带宽。接入网络移动运算的激增会吞食掉无线电频谱，这样的压缩技术对传输高质量多媒体来说将至关重要，当然是在不引起网络堵塞或者消耗移动设备相对有限的存储空间的情况下。
市场：公司将设计和算法授权给无线制造商和半导体公司，这些公司都是为国防、成像、工业以及通信应用制造模拟到数字转换的芯片。
策略：Samplify将其重点放在无线和医学成像市场，它期望利用移动运算的优势——建造基站更为廉价。它将是构成日益增长的4G数据网络的主干。
挑战和计划：公司计划向新市场扩张，包括国防应用，因为在这个领域，压缩算法可以节约资金，通过减少日后分析所需要存储的情报数据量。
Tilera
制造多核芯片
www.tilera.com
创始人：安南特阿加瓦尔(Anant Agarwal)，维杰阿加瓦尔(Vijay Aggarwal)，迪瓦什加尔格(Devesh Garg)
管理层：奥米德·塔河尼亚(Omid Tahernia，首席执行官)，安南特-阿加瓦尔(首席技术官)
资金：6400万美元
主要投资资者：Bessemer Venture，哥伦比亚资本公司(Columbia Capital)，广达电脑，华登国际，博通，NTF Finance
技术：Tilera制造多核计算机芯片，它以一种交织网络的形式连接大量处理器单位，相比芯片上的总线互连(一种中央交点，数据在传统多核芯片上的内核间传输必须经过它)，这个网络允许每个内核与其他芯片上的处理器更加容易和迅速的共享信息。去年10月，公司宣布其制造出了世界上第一块100核芯片。
市场：Tilera的64核芯片已经被用于蜂窝塔、图形处理、视频会议系统、基于互联网协议的电视系统，以及监控网络流量以减少垃圾邮件和病毒的硬件中。
策略：Tilera计划与英特尔和AMD公司竞争服务器芯片业务，其最新芯片专为高端网络和电信设计。今年晚些时候，它应该能上市。
挑战和计划：Tilera最大的困难将在于。继续找寻需要极高CPU性能并且能从并行化中受益的市场，然而，移动数据网络和云计算的增长为公司带来了机会。
英特尔的酷睿i7系列芯片，身为当今性能最强劲台式机处理器中的一员，有7亿7400万个晶体管，其沟道只有100个硅原子的宽度。芯片拥有4～6个以最高3.3GHz的时钟频率运行的6.4位运算内核。大批量生产的情况下，一块芯片的成本约为1000美元。考虑到通货膨胀，这大抵就是第一款商业化微处理器英特尔4004处理器在1971年时的成本。过去40年中硅技术不可思议的进步已经使计算机遍布家庭与办公室的每一个角落。
微处理器在手机等移动设备中也已经常见了，但直到不久前，嵌入在这些设备中的简单处理器与它们安装在个人电脑中的强大表兄之间还有着不可逾越的鸿沟。然而最近几年，移动处理器的性能有了大幅度的提升。今天，一台智能手机可能拥有1GHz的处理器，以及数GB的数据存储空间，大致与2000年的顶级台式电脑运算能力相当。由此带来的影响是巨大的。现代手机的多媒体功能使得数百万穷困国家的人们可以访问互联网。而新型的移动应用，比如基于地理位置的服务和增强现实，也正在逐渐成为主流。
对移动运算性能需求的飞涨正在改变着半导体工业对于芯片的思维方式(见《移动芯片威胁高性能制造商》，84页)。电池的约束意味着每瓦特的性能正在取代整体处理能力，成为芯片制造商喜欢拿来吹嘘的新标准。而移动设备中对于网络与多媒体应用的重视也正在将制造商的关注点从通用处理器转移到具有专门处理音频与视频任务的电路的处理器上。
(见《移动专用设计》，下方)。制造商还在研究如何去适应硅材料的局限性，这种局限使得以更低成本实现更高处理性能变得越来越困难(见《不惜代价维持摩尔定律》，对页)。不过，在未来几年内我们将看到一些大幅度性能提升将不是来自制造芯片的新技术，而是来自规划它们的新方式(见《多核处理器令软件头疼》，82页)。
——斯蒂芬·卡斯
移动专用设计
为面对未来日益增长的移动设备计算需求，芯片制造商们将推出紧凑型处理器设计，在增强性能的同时降低能耗。
为移动设备设计处理器不只是简单地在更小的设备中复刻台式机的架构。晶体管越小，电能流失得就越多，这简直就是依靠电池供能设备的杀手。为了解决这个问题，英特尔在其现有芯片中使用了更好的绝缘材料，而IBM的芯片将很快具有中空的蜂巢设计——因为真空是最好的绝缘体。
另一种策略是是在同一个芯片上集成多个处理单元，这项技术称为多核运算。换掉一块耗能巨大的2GHz芯片，取而代之的两块节能的1GHz芯片能实现相同的性能。不过，编写高效运用多核处理器的程序颇为困难(见《多核处理器令软件头疼》，82页)。将专用系统集成到通用内核上，也是增强某些移动应用程序在多媒体处理等方面性能的一种方法。苹果公司在其iPad平板电脑中使用了这种方法，开发出名为A4的订制芯片来驱动iPad。高通、英特尔、IBM分别更进一步利用了这种方法，研究设计具有多层电路的三维芯片。这些设计通过缩短比特流必须经过的传输距离降低能耗，比如，处理器与内存之间的距离(电子传输的距离越远，就有越多的能量以热的形式流失)。高通有望在明年生产这样的芯片。记录下处理器正在做什么(或者没做什么)是延长电池寿命的关键。今年夏天，英特尔将推出其下一代移动Atom处理器，该处理器运行时的耗电量是传统芯片的1/3～1/2，而空闲时则仅有1/50。短期来看，在增强处理器性能的同时降低能耗的技术将意味着智能手机、上网本，以及平板电脑每充一次电都能运行得更好更久。而能耗更低的高性能处理器还可能改变移动设备的供能方式。由太阳能电池，或者一块将行走中的生物能量转化为电流的压电设备所产生的一点点电量无法为当今的小型设备提供充足的能量。不过未来的移动处理器将可能从这些能源中获益匪浅。
——凯瑟琳·波尔扎克
不惜代价维持摩尔定律
建一家尖端微芯片制造工厂，需要30～50亿美元。这样的高成本意味着，工厂必须保持生产线的满负荷运转，以赚回砸进的金钱。英特尔的制造与供应链总经理布莱恩·克尔扎尼奇(Brian Krzanich)说：“地球上最烧钱的无疑是一座半空的芯片工厂。”因此，只有产量最大的处理器制造商——比如三星和英特尔——能全权拥有并运行这些顶尖工厂。
其他芯片制造商要么使用不那么昂贵的老技术生产性能较次的芯片，要么将生产外包给专门运营半导体工厂的公司，比如全球晶圆(Global Foundries，去年从AMD分离出)和台湾积体电路制造股份有限公司(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)。这些工厂聚集了来自多个客户的大量订单以保持生产线繁忙。全球晶圆有着每年超过20亿美元的收入，有望在2014年前将其年产量增加到380万片晶圆，每片晶圆包含上百个芯片。
最先进的量产芯片所使用的集成电路特征尺寸大约32纳米。定于今年晚些时候推出的下一代芯片会达到仅28纳米，而22纳米与20纳米的处理器也在“顺利的开发中”，三星美国分公司的代工服务副总裁安娜·亨特(Ana Hunter)说。越来越小的特征尺寸意味着过去40年来令人熟悉的处理器性能增长有望延续下去。摩尔定律——即一块芯片上的晶体管数量每24个月将翻一番的预测——至少在未来数年内将继续保持颠扑不破。
不过随着芯片上的原件越来越小，设计处理器也变得愈发困难了。这些都意味着研发成本的飙升。2009年，整个行业大约有300亿美元，或者说17％的收入的到了研发中——比1999年增长了40％。芯片制造工厂本身也越来越昂贵。1999年，一家最先进的工厂大致需要20亿美元。
芯片制造商们试图通过广泛的合作来控制成本。IBM、全球晶圆、意法半导体(STMicroelectronics)、东芝、NEC、英飞凌(Infineon)以及三星正在合作开发适合下一代芯片的大批量制造流程。然而，这种向多客户代工与削减研发成本的转变能否使摩尔定律延续到下一个十年，还是个未知数。最终，硅芯片技术的最大局限可能并非物理定律，而是经济法则。
——克里斯多夫·米姆斯
超越硅的运算
摩尔定律最终的失效是不可避免的——至少对于硅工艺如此。为了在一块微芯片上塞进更多硅晶体管而进一步缩小其尺寸将变得不可能，或者至少太过昂贵。研究员期望着有一天开发出替代材料，比如砷化镓、石墨和碳纳米管。希望这些材料制造的晶体管能比硅制晶体管更小、更快、能效更高。“我们需要向工具箱里添加更多的材料，”英特尔部件研发主任迈克尔-马布 里(Michael Mayberry)说。
挑战之一在于如何使这些材料适用于原本为硅构建的生产设备，这对芯片制造商来说意味着数十亿的投资(见《不惜代价维持摩尔定律》，79页)。英特尔就是其中之一，它已经开发出了专业技术用于制造化合物半导体，比如砷化镓，运行速度比硅更高，而所需电压更低。但砷化镓很脆，所以由它制造出的设备很难大批量生产。英特尔试图将该材料薄膜覆盖在硅晶圆表面来解决这个问题，希望通过添加少量高性能砷化镓元素来改善硅芯片的性能。
其他有望取代硅的选手都是基于碳的。今年2月份，IBM用石墨薄膜，一种只有一个原子厚度的碳网，制造出了晶体管，它比硅晶体管快很多，开关的速率可达100GHz。关键是，IBM的研究员们采用一种制造方便的流程在晶片上建立了这种晶体管的阵列。然而，这些石墨晶体管仍比硅晶体管大不少，而且目前还没有由它们制成的集成电路。
研究员们还在研究由碳纳米管制造晶体管。如石墨薄膜晶体管一样，它们很快，不过小很多。斯坦福大学的科学家们正在开发基于圆柱形碳分子组装三维集成电路的技术。
目前尚不确定什么材料将取代硅。不过这个曾经一统天下的材料看起来已经太脆弱、太耗能、太昂贵了，无法永远驱动我们的计算机。
——凯瑟琳·波尔扎克
印出成功之路
作为硅谷的一家新兴半导体公司是很难的：为了与现有的公司竞争，你需要数千万美元的启动资金，以及大量的时间来商业推广你的技术。这就是位于加州米尔皮塔斯市的新公司Kovio所面对的状况。Kovio带着从MIT分离出的技术于2001年成立，它通过在薄如纸张的弹性金属薄片上印刷硅电路制造芯片，而非使用传统平板印刷工艺在刚性基板上蚀刻电路。硅微粒悬浮在液体中，由墨喷式打印机按设计模板将其铺设在金属箔上。这比传统电路便宜，比印刷有机电子快。而弹性芯片将带来新产品，比如可卷曲的显示屏。
过去的大部分时间里，Kavio的科学家与工程师都专注于微调打印流程，而其管理层则在不同市场中找寻用武之地。2008年，公司推出了它的第一款产品：可印刷RFID标签，用于取代标识产品的条形码以及公交卡的磁条。目前，RFID市场价值大约56亿美元。不过它尚未完全发挥出潜力，Kavio首席执行官阿米尔马什库瑞(Amir Mashkoori)说，因为传统芯片太贵了。现在每个标签可以便宜到15美分，但给一瓶1美元的汽水贴上15美分的标签仍然太不合算了。马什库瑞表示，Kovio的技术能以远低于传统标签的成本印刷RFID标签。由此带来的大使用范围能使公司获得足够赢利进而进军不同的产品类别，比如显示屏。由于经济衰退，公司在过去几年承受了很大的经济压力。即便如此，在去年，Kavio仍是硅谷获投资金额最高的几家半导体公司之一。(总共有超过8000万美元注入这个商业领域。)
多核处理器令软件头疼
数十年来，改善处理器性能就意味着提升芯片时钟速度。这样做的收效对于用户来说立竿见影：应用程序跑得更快了。但是，更快的芯片消耗更多的电能，迅速耗光移动设备的电池。因此，芯片制造商转向节能多核设计，在一块芯片上集成多个低功耗处理器以达到与单一快速芯片相当的性能(见《移动专用设计》，78页)。
不幸的是，多核系统上的应用程序不会随着内核数的增加而自动变快。必须在编写的软件中进行优化才能利用并行处理能力的优势。而编写能高效稳定运行在多核芯片上的程序十分困难。惠普研发高级副总裁普利斯一巴纳杰(Prith Banerjee)表示，除非我们能解决这个编程问题，否则用户将不会在新的微处理器上体会到任何速度优势。巴纳杰补充说： “这是个根本问题。”
一种可能的解决方法是尽量将程序员从这个怪圈中拽出来：与其让每个程序员绞尽脑汁使他们的程序运行在双核、4核，甚至更多的内核上，不如将混乱的细节交给编译器去完成，这种软件用来把高级编程语言转换成计算机可以理解的机器代码。所有主要的软件与芯片公司，以及许多学术研究者们都在开发能处理这项任务的编译器。最大的阻碍在于识别程序的哪个部分不依赖于其它部分，以免某个内核为了等待其它内核的数据而闲置。伊利诺伊大学电子与计算机工程教授胡文美(Wen-mei Hwu)表示，只要说服开发者们书写更加整洁的程序，在代码块之间建立完善的接口，就会使这项工作变得容易许多。不过他估计，要让多核优化编译器和与之对应的编程习惯在计算机行业内流行起来还需要五年时间。
——斯蒂芬·卡斯
新市场，新处理器
中国对于计算机制造者来说代表着一个巨型，而且很大部分尚未开发的市场：在一个有13亿人口的国家，2008年只销售了4000万台计算机，与此同时有着3亿人口的美国则买了6600万台。随着中国人收入的上升，计算机拥有量的增长，站稳了脚跟的芯片制造商将获得巨大利润并常年统治市场。目前，中国依靠英特尔、ARM，以及其他西方CPU公司驱动它的数字化基础建设，但是中国政府决心要用国产替代品来分一杯羹。
中国的雄心寄托在一个国家赞助的项目上，2001年在北京的中国科学院计算技术研究所启动，旨在自主研发出能涵盖从廉价上网本到超级计算机等各种应用的系列处理器。为了节约成本，芯片采用较老的硅工艺制成，而且是基于1981年发明的架构，属于加州桑尼维尔市MIPS科技公司(MIPS Technologies)所有。中国选择授权一个现有的架构，是因为创造一个全新的架构将意味着重新开发大量的软件库，以供程序员开发应用程序使用，更不用说培训程序员本身了。中国已经围绕基本的MIPS设计开发了自己的子系统，在最近的版本中添加了指令，这样芯片就能运行针对英特尔和AMD为个人电脑打造的x86处理器编写的软件了。
芯片在中国国外由位于日内瓦的意法半导体公司(见《公司观察》，85页)以龙芯的名字进行商业化生产。它们的身影已经出现在廉价上网本以及台式个人电脑中。如果中国成功使龙芯芯片在这个新兴的市场中成为英特尔／AMD主导系统的替代品，那么在接下来的数十年中，整个发展中世界及其数十亿潜在用户都将感受到它的影响力。
——克里斯托弗·米姆斯
移动芯片威胁高性能制造商
截止到2009年末，英特尔向市场输出了所有x86处理器的大约80％——这种类型的芯片驱动了，举个例子来说，基于Windows的个人电脑。AMD则几乎占据了所有剩下的280亿美元市场。不过，根据分析公司IDC的数据，受制于台式机的低迷销售，去年该市场仅有2.5％的较低增长。微芯 片的大部分实际增长来自移动计算的井喷：同时使用x86和非x86芯片的上网本以及智能手机。为这些设备设计芯片所带来的挑战正在迅速重新定义这个行业，使得英特尔和AMD面临全新的竞争。过去，手机采用的芯片完全比不上个人电脑内所用芯片的性能。想要浏览多媒体网站或者使用各种应用软件，你就要有一台笔记本或者台式机。英特尔和AMD确立了他们在这个市场中的牢固地位，高耸的入门壁垒促成了比半导体行业其余领域都高的利润率：任何想要制造个人电脑x86芯片的潜在竞争对手都必须砸数十亿美元建造新工厂(见《不惜代价维持摩尔定律》，79页)。
但是移动处理器现在已经足够强劲，让用户得以观看网络流媒体或者运行成千上万种应用程序。尤其令英特尔和ANID担心的是，采用了这些移动处理器的超低价上网本正在爆炸式增长，分走了不少x86架构笔记本的市场份额。IDC估计，2009年共销售1450万台上网本，比2008年多了110％。
对英特尔和AMD最大的威胁来自位于英国剑桥的ARM公司。ARM并不销售实体处理器，而是将设计授权给制造商。授权持有者包括高通、三星、飞思卡尔以及德州仪器。基于ARM的处理器出现在全世界超过90％的手机中。
在上网本市场中，基于ARM设计的芯片直接与英特尔的Atom处理器竞争，后者是英特尔回应移动处理器带来的威胁而开发的一款精简但高能效的芯片。一般来说，Atom处理器相较ARM同等级处理器，有更强的计算能力，不过ARM芯片比Atom能耗更低。然而，一些公司针对特定应用程序，将ARM设计与图形处理器结合，对Atom的性能优势展开进攻。据传Apple最新的iPad平板电脑采用的A4定制芯片就是运行在ARM内核上的。英特尔今年夏天将以能效更高的一代Atom作为回应。
——克基斯托弗·米姆斯
多核专利
当今的许多微芯片采用多个被称为内核的处理器单元增强性能，(见《移动专用设计》，78页)。这些内核共享内存等系统资源。被广泛采用的美国5617537号专利由日本通信巨头NTT在1997年注册，能够在内核之间仲裁它们访问系统内存的权限，这样一个内核就不会，举例来说，意外覆盖另一个内核在内存中储存的信息。
——斯蒂芬·卡斯
公司观察列表：上市公司
AMD
为计算机生产显卡与处理器芯片www.and.com
创办时间：1969年
管理层：德科·梅耶(Dirk Meyer，首席执行官)，切克比·阿克罗特(Chekib Akrout，副总裁，技术研发)
雇员：1.04万名
收入：54亿美元
研发费用：17亿美元
市值：58亿美元
技术：AMD基于x86指令集生产处理器。这些处理器主要用于笔记本电脑、台式电脑、和服务器。2006年，AMD收购了显卡芯片与扩展卡制造商ATI，从那时起，它也为个人电脑和游戏平台制作图形处理器，包括给任天堂Wii和微软Xbox360的游戏机制作图形处理器。
市场：2009年，AMD占据了全球价值286亿美元的计算机处理器配运市场的20％。AMD图形处理器用于超过一半使用独立显卡来运行游戏以及重量级多媒体应用的笔记本电脑。
策略：面对芯片制造成本的飞速增长，在2009年，AMD把半导体制造业务分离出来以创立全球晶圆公司(Global Foundries)。它由AMD与来自阿布扎比的投资商共同拥有。AMD已经把重心放在了开发其业务的图形处理部分。
挑战与计划：为了与Intel的处理器相区别，AMD将于2011年推出在单个芯片里整合了图形处理器和CPU的集成产品。这些产品将提高多媒体应用的性能，比如游戏与视频。
ARM
为手机处理器提供授权设计
www.arm.com
创办时间：1990年
管理层：沃伦·伊斯特(Warren East，首席执行官)，麦克穆勒(MikeMuller，首席技术官)
雇员：1710名
收入：4.9亿美元
研发费用：1.69亿美元
市值：46亿美元
技术：ARM为低功耗处理器中的计算内核进行开发设计。芯片制造商对这些设计进行授权，通常把这些设计与它们自己的集成电路相结合，为某些应用(像通信和多媒体处理等应用)制作传统的“单片机系统”处理器。
市场：ARM将它的技术授权给超过660家公司，比如，包括像三星、惠普等制造商。2009年，39亿个基于ARM的处理器被生产。这些芯片运行在全球超过90％的手机当中。
策略：ARM正充分利用互联连接设备的兴起而获利。在手机市场中，这意味着它把技术出售给智能手机与上网本制造商。而在其他市场中，ARM出售尖端芯片给客户，比如希望提供互联网视频流的电视制造商。
挑战与计划：ARM与Adobe已产生合作，来优化运行在ARM设备上的Adobe Flash播放器的性能。开发标准软件平台并同时继续广泛授权ARM芯片订做，仍将是非常困难的挑战。ARM正在开发与授权下一代硅设备的设计。
IBM
为嵌入式和服务器应用制造芯片
www.ibm.com
创立时间：1896年
管理层：萨缪尔·帕尔米萨诺(Samuel J.Palmisano，首席执行官)，约翰凯利(Johun E.Kelly，研发主任)
雇员：39.9409万名
收入：958亿美元
研发费用：58亿美元
市值：1667亿美元
技术：IBM拥有数个为其自身产品(比如它的主要框架)制造处理器的工厂，这些工厂也为其他制造商订做芯片。此外，在全球各地还经营着多个实验室，来进行新型半导体材料的研究并设计处理器和内存芯片。
市场：IBM处理器技术用于高性能服务器、嵌入式应用(包括用于汽车与航天工业的技术)以及当下3大主流游戏平台(任天堂Wii、索尼PS和微软Xbox360)。
策略：IBM大举投资云计算，如果一些任务的计算量太大以至于移动处理器不能处理，通过网络连接，这将帮助移动设备将任务提交给远程数据中心。
挑战与计划：IBM减少了产品制造，比如笔记本、硬盘，转而生产依赖先进技术的更高利润的产品。IBM对其研发机构加大压力以制造有市场卖点的产品。IBM正在研究石墨烯和其他的材料，它们可能会作为处理器中碳的取代品。
英特尔
个人电脑处理器的主要制造商
www.intel.com
创办时间：1968年
管理层：保罗·奥特里尼(Paul S.Otellini，首席执行官)，西恩马洛尼(SeanM.Maloney)，大卫·皮尔穆特(David Perimutter，总经理，英特尔架构组)
雇员：7.98万名
收入：351亿美元 研发费用：57亿美元
市值：1226亿美元
技术：英特尔制造用于驱动笔记本、台式机以及服务器的x86处理器。它的庞大研发项目取得了许多进步，在过去的410年，芯片上晶体管的数量每两年就会翻番。为了保持性能不断提高，最近几年，英特尔一直关注于多核芯片的开发。
市场：英特尔掌控了价值280亿美元的x86处理器市场的80％的份额，这些处理器运行在Windows、OS X以及Linux操作系统上。
策略：英特尔在继续投资尖端芯片制造设备以及用于服务器、工作站的高性能芯片的同时，也在适应移动计算发展的速度。它的低耗能Atom处理器被设计用来与基于ARM设计的移动处理器竞争。
挑战与计划：由于开始致力于制造移动市场所需的处理器，英特尔不得不调整期工业思路——比如，不去增添用户不需要的功能。下一代更加节电的原子处理器预计今年就能推出。对于高性能计算机，英特尔增加了目前使用最小晶体管的处理器的生产。
高通
为移动通讯制造芯片
www.qualcom.com
创办时间：1985年
管理层：保罗贾柯比(Paul E.Jacobs，首席执行官)，罗伯特·帕多瓦尼(RobertoPadovani，首席技术官)
雇员：1.61万名
收入：104亿美元
研发费用：24亿美元
市值：708亿美元
技术：高通专门制造用于移动通讯的芯片，它为手机开发商以及其他设备开发商制造芯片，并授权他们技术。最近，高通开发了Snapdragon芯片组，它结合了3G网络连接、多媒体处理以及上网本使用的基于ARM的处理器。
市场：在全球范围内，高通为超过190家生产商授权技术。其中69％的公司收入来源于韩国、中国以及日本的客户。
策略：2000年至2007年问，高通的研发投入提高了525％，这占其收入的20％，是之前的2倍。高通大举投资无线连接和多媒体移动设备的产品开发。
挑战与计划：高通的3G技术基于CDMA手机标准，这个标准正面对着全球广泛使用的GSM标准的竞争。高通正在积极地进军新兴市场。比如，它与中国最大的三家通讯运营商合作向农村扩展CDMA 3G网络，这将促进使用CDMA标准的手机与上网本的需求。
三星
生产芯片与消费类电子产品
www.samsung.com
创办时问：1938年
管理层：李健熙(Gee-Shuang Choi，首席执行官)，林亨圭(Hyuag-KyuLim，三星高等研发所主席)
雇员：16.46万名
收入：1206亿美元
研发费用：62亿美元
市值：928亿美元
技术：三星为其消费类电子产品与其他生产商商制造处理器，它的高性能芯片基于ARM的架构设计，三星擅长将ARM的设计与低耗能电路结合，这广泛应用于消费类产品，而与其他基于ARM芯片的制造商不同。市场：三星与其他电子产品公司一样制造组件，向全球出售自己品牌的移动设备、电视、打印机、通讯器材以及电器用品。它拥有全球手机市场第二大的份额，并且是全球电子存储芯片的领军制造商。
策略：三星选择保留其最先进的半导体工厂。而大多数其他电子公司已经分离出这些生产业务，三星能够很快调整为它的存储芯片设计的处理器，以应对存储市场的变化，
挑战与计划：消费类产品的生命周期正在缩短，现在大约是12～18月，这给三星很大压力以更快地开发出更高性能的产品。作为回应，它正在开发用于内部处理器设计的功能。
索尼
消费类电子产品与媒介集团
www.sony.com
创办时间：1946年
管理层：霍华德·斯特林格(Howard Stringer，主席兼首席执行官)
雇员：17.13万名
收入：833亿美元
研发费用：54亿美元
市值：367美元
技术：索尼出售多种处理器，这些处理器都是应用于消费类产品中的嵌入应用程序。索尼最具雄心的产品是电池，它用于PS3游戏平台上。索尼与IBM、东芝合作，电池把1块通用处理器与8块专门设计的处理器相结合，后者可以平行处理大量多媒体数据，使其成为了游戏与视频应用的理想产品。
市场：2009，索尼半导体设备的出售达到54亿美元，对于一直销售低迷的索尼来说，PS3的销售也是一大亮点，2009年一共售出1300万台。
策略：索尼通过索尼爱立信开发手机电子产品，这是与瑞典通讯巨头的合营公司，对于PS3平台，索尼通过不断改进芯片制作工艺来提高利润率。
挑战与计划：索尼正努力摆脱最近经济衰退的影响，在全公司范围的重组后，它计划关闭其10％的生产基地，并减少10％的研发费用，索尼正增加对网络友好硬件的开发力度，它在这个领域一直比较落后，
意法半导体(STMicroelectronics)
为嵌入式应用制造芯片
www.st.com
创办时间：1987年
管理层：卡洛·波佐迪(Carlo Bozotti，主席兼首席执行官)，让·马克·切利(Jean Marc Chery，首席技术官)
雇员：5万名
收入：85亿美元
研发费用：24亿美元
市值：86亿美元
技术：意法半导体公司把闪存和其他支持硬件与基于ARM的处理器相结合，为大量设备开发嵌入式微控制器，它还开发用于多媒体设备的高性能芯片，比如数字电视和机顶盒。该公司拥有自己的工厂，但过去的几年里，它允许其设计者在必要时使用其他工厂开发产品。
市场：意法半导体公司销售领域广泛，包括医疗设备、工业与汽车应用、消费类电子产品。
策略：意法公司瞄准可能开发出新市场的客户，它与这些客户密切合作，调整产品以适应客户需求，一旦这个趋势不在了，这些产品出售给寻求优化产品市场技术的新客户，意法半导体公司与ARM密切合作开发低能耗的处理器设计。
挑战与计划：意法半导体公司的主要挑战是要突出其产品与ARM芯片的区别。它侧重于提高能效，开发接触式传感器与低数据速率的无线装置，以及为汽车应用制造产品，
德州仪器
对处理器与数字信号处理器进行组合
www.ti.com
创办时间：1930年
管理层：里奇·塔穆勒顿(Rich Templeton，首席执行官)，凯文·利切(Kevin Ritchie，副总裁，技术与制造组)
雇员：26584名
收入：104亿美元
研发费用：15亿美元
市值：306亿美元
技术：德州仪器制造基于ARM的处理器，它可以与该公司的无线芯片和数字信号处理器相结合，这个最高性能的系统旨在处理移动视频与音频。最近几年，该公司还对模拟芯片大量投资。
市场：除了计算器，德州仪器没有自己的终端产品。相反，它在全球范围内出售模拟与 数字组件——特别是用于手机与其他无线设备的芯片——给其他电子产品制造商。
策略：德州仪器已经将销售扩展到中国、印度以及东欧，为市场开发其应用了嵌入式处理器的系列产品，比如电动汽车，并且，该公司调整了它的无线产品策略，它们启用了多媒体与其他软件应用，而不是简单地处理通讯工作——比如使用手机网络进行变流，
挑战与计划：2008年和2009年初的经济衰退，加上2009年三个季度意料不到的高需求量，导致了供需失衡，德州仪器计划继续开发其处理器系列产品，并将其作为发展策略的关键一环。
东芝
多种设备与芯片制造商
www.toshiba.com
创办时间：1875年
管理：佐佐木则夫(Norio SasaKi，首席执行官)，斋藤昭三(Shozo Saito，主席兼首席执行官，东芝半导体)
雇员：19.9万名
收入：717亿美元
研发费用：41亿美元
市值：172亿美元
技术：东芝与索尼、IBM合作开发Cell处理器，但却苦于寻找适合它的消费类产品。今年1月份，东芝终于推出了能够实时将2D视频3D化的电视，与此同时，该公司一直将Cell技术的诸多要素用在大量的芯片中，这些芯片被设计用来运行高分辨率视频。
市场：东芝除了推广其消费类与工业类产品(东芝是个人电脑的领军制造商)，它还将零部件销售给其他电子制造商。数字媒体产品的销售——比如电视，已经帮助东芝弥补了电脑需求的锐减。
策略：除了几个关键领域，东芝正着重投资上网本与移动设备。它改善了自身的半导体工艺技术，从而使成本大幅降低。
挑战与计划：经济衰退迫使东芝进行大幅重组，从2008年至2009年，其研发经费削减了20％。东芝还在削减半导体制造的成本，开始转为海外生产，并与其他日本公司合营，它还计划扩展其销售到新兴国家中去。
公司观察列表：非上市公司
Arteris
更快的芯片通讯
www.artefis.com
创始人：阿兰·法内特(Alain Fanet)，菲利普·布卡德(Philippe Boueard)，卡萨杜迪(CesarDouady)
管理层：卡尔斯·加纳齐(K.Charles Janac，首席执行官)，菲利普马丁(Philippe Martin，首席技术官)
资金：3730万美元
主要投资者：ARM，Ventech，TVM Capital，新思科技公司，Innotech，Docomo Capital(NTTDocomo)，Crescendo Ventures
技术：许多芯片制造商为特定应用开发特定芯片，特别是在移动计算中——比如，对于数码音乐播放器，音频处理器可能要与CPU相结合。Arteris公司开发了网路单晶片(network-on-chip)技术，它允许不同的子系统间可以进行更快更高效的通讯。
市场：Arteris公司将其高速的集成芯片推广应用于多媒体、通讯、与移动设备。Arteris公司出售的这项技术被许多公司应用，比如德州仪器、NEC、以及半导体公司Pixelwords——为高端显示系统(包括投影仪与大屏幕平板显示器)制造芯片。
策略：Arteris公司为客户制作特定的“单片系统”集成电路，在这个电路中，那些通用处理器通常会速度过慢或成本过高。
挑战与计划：Arteris公司最近与高通和ARM进行了价值970万美元的交易，并计划扩展其全球市场，增加支持其产品的客户数量。它还正开发一款更精简的架构，这会使它利用更少的电量带来更高的性能，同时也会提供将Arteris产品整合到芯片中的自动化工具。
D-Wave Systems
开发量子计算机
www.dwavesys.com
创始人：乔迪·罗斯(Geordie Rose)，海格·法瑞斯(Haig Fanis)，鲍勃·文斯(Bob Wiens)，亚历山大·扎戈斯金(Alexandre Zagoskin)
管理层：韦恩·布朗纳尔(Veto Brownell，首席执行官)，乔迪·罗斯(Geordie Rose，首席技术官)
资金：超过6000万美元
主要投资者：International Investment and Underwriting，Harris and Harris Group
技术：理论上，一台成熟的量子计算机可以在数秒或几分钟内完成的任务可能需要当前性能最强的计算机数百万年才能完成，但是，目前量子计算机的进展还很缓慢。在这个过度期间，D-Wave正在开发新型高性能计算
系统：一款绝热的量子计算处理器。该处理器采用超导金属以取代半导体，利用了量子可降低重量级计算任务的时间消耗和内存占用的特性。
市场：D-Wave锁定需要量子计算处理海量复杂数据的领域，比如科学、金融以及密码学。(现代密码学依靠数学运算，这很容易加密，但反过来解密极难，比如两个大素数相乘——通常认为比逆推是哪两个素数乘得的这个积更简单。)
策略：D-Wave的目标是为国家实验室、合作性研究中心以及其他从事尖端研究的研究所提供基础研究设备。
挑战与计划：该公司希望开发出第一款能够迅速运算、支持数字计算机的商业量子计算机，但很多人对它的技术宣言表示怀疑。
Everspin科技
磁阻内存芯片
www.everspin.com
创始人：2008年，从飞思卡尔半导体公司分离出来
警理层：奥郎泽布·汉(Aurangzeb Khan，首席执行官)，赛德·特拉尼(Saied Tehrani，首席运营官)
资金：3000万美元
主要投资者：Sigma partners，德丰杰风投公司，Epic Ventures，飞思卡半导体公司
技术：Everspin科技公司制造磁阻随机存取内存(MRAM)芯片。每个单元由位于一个晶体管顶部的两个磁元组成。翻转一个磁元中的自旋电子，以使该单元与其他元素相结合或单独来存储一个0或1。在N[RAM芯片中存储的数据是非易失的。这项技术提高了闪存性能，因为不限制单元被写入的次数，而且每次写入周期快了100万倍。
市场：2006年，在这项技术还未流行之前，飞思卡半导体公司第一批MRAM芯片推向了市场。Everspin科技随后瞄准存储系统与工业应用，比如机器人，在这些领域长期的稳定数据存储对其至关重要。
策略：Everspin科技并没占有很大的客户市场，因为MRAM芯片比其他种类的非易失性内存更贵，包括闪存。它试图降低价格以在市场中更具竞争力。
挑战与计划：MRAM芯片成本更高，因为它的存储密度比其他技术要小：每块芯片上存储的比特更少。Everspin科技正在开发一 项允许高密度芯片读写内存单元的新技术。
Kovlo
使用硅墨印制电路
www.kovio.com
创始人：2001年由约瑟夫·贾柯布森(Joseph Jaeobson)创立
管理层：阿米尔·马希库瑞(Amir Mashkoori，首席执行官)，维克·帕维特(商业开发副总裁)，李江(Jiang Li，工程副总裁)
资金：超过8000万美元
主要投资者：Bessemer，风险投资合伙公司，凯鹏华盈，Caufleld and Byers
技术：Kovio公司的硅墨技术可用于印制RPID标签、晶体管以及其他使用喷墨印刷的模拟和数字电子器件。这些设备与传统的硅电子器件的性能不同，但比它们成本便宜。
市场：Kovio的首款产品是为库存控制与集体运输通行而设计的印制RFTD标签。目前，RFI标签每片售价15美分，而且该公司认为这个价格还可以大大降低。这样对于当前过于昂贵的RFID来说，将带来新的应用，比如零售商店中跟踪个人产品。Kovio还通过为弹性屏幕开发电路来锁定显示屏市场。
策略：今年2月份，Kovio与日产化学工业公司合作大批量生产硅墨，并开发显示应用。
挑战与计划：Kovio的下一代RFID标签预计将于2011年迈入市场，它拥有更大的内存与更好的安全特性。该公司表示，RFID的工作为转向印制晶体管阵列打下了基石，在印制晶体管市场，Kovio将面对其他为弹性电路开发材料的公司，比如英国塑胶逻辑公司(PlasticLogic)。
Luxtera
将光与芯片链接
www.luxtera.com
创始人：阿历克斯狄金森(Alex Dickinson)，克里古恩(Cary Gunn)，艾克谢尔谢尔(AxelSchcrer)，艾丽·亚比罗诺维奇(Eli Yablonovitch)
管理层：格雷格·扬(Creg Young，首席执行官)，克里·古恩(Caxy Gunn，首席技术官)
资金：7280亿美元
主要投资者：恩颐投资，赛文罗森投资公司，August Capital，飞思卡尔半导体公司
技术：Luxtcra设计硅光子——光电路，它完全整合了电子器件，并使用标准微芯片工艺制造技术。这种设备比传统光设备成本更低，数量规模更小(因而很多情况下更快)。该公司目前制造用于服务器链接的高速光缆，去年年底，Luxtera推出了光收发器，它可在10Gbit/s的速率下进行芯片间数据传输。
市场：该公司的光纤互连是为超级计算集群、通讯器材、以及海量数据中心的应用而设计的。它的光缆能被使用于更长的距离，要比先前的高性能互连的距离长，而它的新芯片将有望使高性能计算机进行光数据传输。
策略：Luxtera将注意力集中在需要高速收发数据的高性能系统上。
挑战与计划：在致力于数据中心产品之后，该公司刚开始扩展其硅光子业务。Luxtera面临着任何技术行业都在面对的现金管理与市场的挑战，它试图将光网络引入芯片层，这将会使Luxtera面临与英特尔之间的竞争。
Nantero
使用纳米管存储数据
www.nantero.com
创始人：2001年由格雷格·舒梅格(Greg Sehrnergel)，汤玛斯·鲁克斯(Thomas Rueckes)与布伦特·赛格尔(Brent Segal)创办
管理层：格雷格·舒梅格(Oreg Schmergel，首席执行官)，汤玛斯·鲁克斯(Thomas Reeckes，首席技术官)
资金：3100万美元
主要投资者：查理斯河创投，德丰杰全球创业投资基金，Stare Venture Partners，Harris and HarrisGroup
技术：Nantcro公司正在开发基于碳纳米管的高密度非易失存储芯片。构成硅晶片覆膜的纳米管，可以使用电流单独进行充电，当它拥有正极电荷时，在这个序列上的一个纳米管将弯曲与携带负电的金属电极相连。从弯曲到不弯曲状态的转变来转换每个纳米管的电位或比特位，用0或1来表示。这一过程仅需数皮秒和非常小的电量。直到纳米管电位改变前，它们不会移动，这意味着这些设备在长时间工的作下应当非常稳定，
市场：基于纳米管的非易失性随机存取内存(NRAM)能够与许多存储技术相竞争，包括闪存与电脑硬盘。
策略：Nantero与安森美半导体公司(ON Semiconductor)、洛克希德马丁公司(Lockheed Martin)、以及其他制造商合作开发芯片原型，并对其测试。该公司会授权存储技术给其他公司，并期望在5年内推向市场。
挑战与计划：将新型存储芯片投入生产是件惊天动地的大事。如果它成功了，Nantero希望开发其他碳纳米管的应用，包括集成电路，
Numonyx
非易失性相变存储技术
www.numonyx.com
创始人：2008年发，从意法半导体公司与英特尔分离出来
管理层：布莱思·哈里森(Brian Harrison，首席执行官)，爱德华·多勒(Edward Doller，首席技术官)
资金：1500万美元
主要投资者：弗朗西斯科合伙基金(Francisco Partners)
技术：Numonyx正在开发非易失性相变存储技术，它的存储单元包括一小片玻璃材料，该材料可以在非晶体态和多晶体态间转换，以存储信息。非晶体态拥有高电阻性，而多晶体态则为低电阻。写入存储单元花费的时间与闪存相当，但与其不同的是，相变存储的被读取速度能达到计算机使用的易失动态RAM的速度。
市场：相变存储技术可进军闪存所在的市场它可用于存储卡、手机、导航系统以及计算机附加存储设备。
策略：Numonyx希望开发出像常用的计算机RAM一样的相变内存技术，有了它，用户可以彻底关掉笔记本，节省电池电量，之后再开启时，电脑会马上回到关掉时的状态。
挑战与计划：今年2月份，存储公司Micron宣布以12.7亿美元的股票收购Numonyx，这还有待监管机构批准。在未来数月内，这项交易应该可以完成。
Plastic Logic
生产有机晶体管产品
www.plasticlogic.com
创始人：2000年，由斯图阿特·伊文斯(Smart Evans)，理查德·弗莱德(Richard Friend)，以及赫·宁斯琳豪斯(Henning Sirringhaus)创办
管理层：理查德·阿舒莱特(Richard Archuleta，首席执行官)，马丁·杰克逊(技术副总裁)
资金：2000万美元
主要投资者：Dow Venture Capital，BASF Venturc Capital，西门子风险投资基金 (Siemens Venture Capital)
技术：Plastic Logic的电子阅读器Que是第一款基于有机高分子晶体管而非硅晶体管的阅读器。有机晶体管使其可用塑料代替玻璃充当基板，这样阅读器便更轻、更薄，而且极其耐用。尽管Que的屏幕不具备弹性，但这种技术可用来制造弹性显示屏。
市场：在电子阅读器市场——刚刚兴起但又竞争激烈的领域——Plastic Logic通过信纸尺寸的屏幕突出自身，这使其成为阅读文档与杂志的良好选择，它还可以显示电子邮件和微软Exchange的日历表。
策略：Plastic Logic为了锁定商业用户，Que与其他电子阅读器有所区别，比如亚马逊的Kindle和索尼阅读器，该公司与美国图书零售商Barnes&Noble合作，提供阅读内容。
挑战与计划：目前仍不确定Que是否将是基于有机晶体管的首款产品，或者仅是昙花一现，该公司不得不从头开始开发其印制过程，因为还没有任何公司制造这类设备，这意味着即使Que取得成功，Plastic Logic可能还面临着扩大规模的难题。
Samplify Systems
改善通信芯片
www.samplify.com
创始人：2006年由阿尔·瓦格纳(Al Wegener)创立
管理层：汤姆·斯巴克曼(Tom Sparkman，首席执行官)，阿尔·瓦格纳(首席技术官)
资金：1100万美元
主要投资者：查理斯河创投，Formative Ventures
技术：该公司开发出了一种信号压缩算法，能被用于模拟到数字的转换器，降低无线通信和医疗图像采集时需要的带宽。接入网络移动运算的激增会吞食掉无线电频谱，这样的压缩技术对传输高质量多媒体来说将至关重要，当然是在不引起网络堵塞或者消耗移动设备相对有限的存储空间的情况下。
市场：公司将设计和算法授权给无线制造商和半导体公司，这些公司都是为国防、成像、工业以及通信应用制造模拟到数字转换的芯片。
策略：Samplify将其重点放在无线和医学成像市场，它期望利用移动运算的优势——建造基站更为廉价。它将是构成日益增长的4G数据网络的主干。
挑战和计划：公司计划向新市场扩张，包括国防应用，因为在这个领域，压缩算法可以节约资金，通过减少日后分析所需要存储的情报数据量。
Tilera
制造多核芯片
www.tilera.com
创始人：安南特阿加瓦尔(Anant Agarwal)，维杰阿加瓦尔(Vijay Aggarwal)，迪瓦什加尔格(Devesh Garg)
管理层：奥米德·塔河尼亚(Omid Tahernia，首席执行官)，安南特-阿加瓦尔(首席技术官)
资金：6400万美元
主要投资资者：Bessemer Venture，哥伦比亚资本公司(Columbia Capital)，广达电脑，华登国际，博通，NTF Finance
技术：Tilera制造多核计算机芯片，它以一种交织网络的形式连接大量处理器单位，相比芯片上的总线互连(一种中央交点，数据在传统多核芯片上的内核间传输必须经过它)，这个网络允许每个内核与其他芯片上的处理器更加容易和迅速的共享信息。去年10月，公司宣布其制造出了世界上第一块100核芯片。
市场：Tilera的64核芯片已经被用于蜂窝塔、图形处理、视频会议系统、基于互联网协议的电视系统，以及监控网络流量以减少垃圾邮件和病毒的硬件中。
策略：Tilera计划与英特尔和AMD公司竞争服务器芯片业务，其最新芯片专为高端网络和电信设计。今年晚些时候，它应该能上市。
挑战和计划：Tilera最大的困难将在于。继续找寻需要极高CPU性能并且能从并行化中受益的市场，然而，移动数据网络和云计算的增长为公司带来了机会。