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2024-07-17 00:07:36

半导体IC芯片产业未来的发展趋势

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  如今,生活中的科技装置几乎均以半导体芯片为基础,藉由可编辑应用程控,执行多样化的功能。半导体的应用层面遍及,产业端对于半导体关键技术发展与零组件供应的需求与日俱增,带动整体潜在市场稳定扩张

  过去半世纪的数字化浪潮下,半导体业的投资主要聚焦于产业链上游,其中包括IC芯片设计和晶圆代工公司;相关企业主要致力于CPUGPU电源管理、频率切换、现场可程序化逻辑闸阵列(Field programmable Gate Array:FPGA)、逻辑IC、类比通信以及存储器和无线射频混合信号芯片的设计和开发。

  随着IC技术进步,人们更加依赖各种连接装置与物联网IOT)应用,使半导体IC芯片成为数字化趋势下的关键支柱,让位居最上游的全球IC设计公司长期维持稳健的收入和利润;也为半导体设备制造商创造有利的经营环境,整体前景持续看好。

  然而,仅有IC设计技术进步是不够的,晶圆代工厂和IC设计公司的密切合作才能带动整体产业持续创新。90年代中期以来,晶圆代工技术持续突破,晶圆中IC芯片的电路间隙一直在缩小,从1997年的250奈米(nm;十亿分之一公尺)一路缩小到目前最新的7~10奈米制程技术。当电路间隙缩小,一个芯片中就能包含更多的晶体管,不仅能消耗较少的电力,还能提供更多功能,芯片的处理速度也会更快。

  简单来说,随着奈米制程技术进步,单一设备内部就能有更多芯片组,让装置具备更多功能与更高效率。

  目前,晶圆代工业者也正在积极投入极紫外光刻技术(Extreme Ultra-Violet:EUV)发展,这是半导体芯片的新架构,可望在晶圆代工、逻辑IC和存储器 (DRAM/NAND)制造方面取得突破,带动制程技术超越10nm门槛,并且能以较低的成本简化生产流程。

  在物联网渗透率不断提高下,人工智能AI)、第5代行动通讯(5G)、云端运算、工业自动化、智能汽车和数据分析的需求都在推动半导体行业的成长。

  加上物联网需求长期可望稳定成长,势必进一步增加对数据储存和处理能力的需求,加强半导体生态系统的成长。

  汽车工业的重心已经从单纯制造发展到安装、整合各式电子零组件,借以提升性能、效率、安全性和舒适性。目前的汽车创新主要由电子功能驱动,而不是机械驱动。在80年代,电子零组件仅占汽车制造总成本10%;如今,每辆汽车的电子零组件总成本已上升至约40%;随着汽车制造商争相加入更复杂的零组件和功能,预计到2030年占比将达50% 。

  2014年以来,全球轿车的年销量一直维持于6,500~7,000万辆,且未来数年整体销量仍可能持平。尽管如此,电子零组件的应用发展仍带动车内半导体组件使用量激增,车用IC的整体潜在市场近年已明显扩大;世界一流的IC设计公司在汽车芯片的收入也呈现大幅成长。

  广州九芯电子认为这股成长趋势仍处于起步阶段,且具有庞大的发展潜力。因为先进电子元件在汽车上的使用仍处于早期阶段,车辆中还有许多元件尚待更换。例如借助基于IC的微控制器传感器、离散电源管理、逻辑和被动芯片,可以修改或优化诸如车道校正、导航、事件数据记录、再生煞车、稳定性控制、驾驶警觉性监视和变速箱控制等功能。

  具有AI功能的芯片将在机器学习、医疗保健、安全性、高性能运算和数据分析各领域的需求推动下,进一步带动半导体业的成长。2020年后,整个潜在市场规模预计将超过1,200亿美元。5G技术尽管刚起步,但5G具备更高的数据运算效率、较低的延迟、更大的网络容量以及通讯和连接效率等多重优势。至2025年,全球5G连接总数预计将超过10亿,覆盖全球三分之一的人口居住的地区。综上所述,全球物联网设备连接预计到2030年将达到500亿,主要由企业所主导。

  随着设备变得越来越复杂,手机存储器密度的增加已成为赢得这场战争的基本要素。顶级品牌的新手机每年都扩充DRAM和 NAND的使用量。同时,智能型手机存储器的潜在市场于2018年攀升到1,600亿美元。随着智能型手机配备更大的存储器密度,其他也安装更智能的功能,这都将带动处理器和存储器芯片需求的惊人成长。

  游戏正逐渐成为一种主流爱好,且新游戏以惊人的速度推出。过去20年中,游戏机处理器经历惊人的发展。2005年以来,中央和图形处理器(CPU和GPU)已从50位元大幅成长至250位元以上,而MFLOPS(每秒浮点运算百万次)已增长了五倍,达到6M。正是IC芯片设计和晶圆代工技术的不断进步促进了上述这些发展。

  现在的世界越来越以数据驱动、更加重视整合与相互联结,天行体育app全球投资人多数乐观看待半导体产业的投资前景,预期半导体相关技术可望持续进步,并应用于各产业发展。

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