過去六十年以來,半導體集成電路(Integrated circuit: IC)芯片的發明帶動全球科技呈現跳躍式的發展,大大地改變人類的生活,更帶來巨大的投資機會。
Ic芯片——所有科技設備/裝置的基礎
如今,生活中的科技裝置幾乎均以半導體芯片為基礎,藉由可編輯應用程控,執行多樣化的功能。半導體的應用層面遍及智能型手機、汽車、網絡、云端數據、工業自動化、智能家庭與各式消費性電子產品,產業端對于半導體關鍵技術發展與零組件供應的需求與日俱增,帶動整體潛在市場穩定擴張
半導體發展的投資焦點 - IC設計與晶圓代工
過去半世紀的數字化浪潮下,半導體業的投資主要聚焦于產業鏈上游,其中包括IC芯片設計和晶圓代工公司;相關企業主要致力于CPU、GPU、電源管理、頻率切換、現場可程序化邏輯閘陣列(Field programmable Gate Array:FPGA)、邏輯IC、類比通信以及存儲器和無線射頻混合信號芯片的設計和開發。
隨著IC技術進步,人們更加依賴各種連接裝置與物聯網(IOT)應用,使半導體IC芯片成為數字化趨勢下的關鍵支柱,讓位居最上游的全球IC設計公司長期維持穩健的收入和利潤;也為半導體設備制造商創造有利的經營環境,整體前景持續看好。
晶圓代工和光刻技術 ——半導體的核心
然而,僅有IC設計技術進步是不夠的,晶圓代工廠和IC設計公司的密切合作才能帶動整體產業持續創新。90年代中期以來,晶圓代工技術持續突破,晶圓中IC芯片的電路間隙一直在縮小,從1997年的250奈米(nm;十億分之一公尺)一路縮小到目前最新的7~10奈米制程技術。當電路間隙縮小,一個芯片中就能包含更多的晶體管,不僅能消耗較少的電力,還能提供更多功能,芯片的處理速度也會更快。
簡單來說,隨著奈米制程技術進步,單一設備內部就能有更多芯片組,讓裝置具備更多功能與更高效率。
目前,晶圓代工業者也正在積極投入極紫外光刻技術(Extreme Ultra-Violet:EUV)發展,這是半導體芯片的新架構,可望在晶圓代工、邏輯IC和存儲器 (DRAM/NAND)制造方面取得突破,帶動制程技術超越10nm門檻,并且能以較低的成本簡化生產流程。
展望半導體ic芯片產業未來的發展趨勢,以下5大領域的應用值得關注!
1. 物聯網(IOT)平臺和連接
在物聯網滲透率不斷提高下,人工智能(AI)、第5代行動通訊(5G)、云端運算、工業自動化、智能汽車和數據分析的需求都在推動半導體行業的成長。
加上物聯網需求長期可望穩定成長,勢必進一步增加對數據儲存和處理能力的需求,加強半導體生態系統的成長。
2. 智能汽車
汽車工業的重心已經從單純制造發展到安裝、整合各式電子零組件,借以提升性能、效率、安全性和舒適性。目前的汽車創新主要由電子功能驅動,而不是機械驅動。在80年代,電子零組件僅占汽車制造總成本10%;如今,每輛汽車的電子零組件總成本已上升至約40%;隨著汽車制造商爭相加入更復雜的零組件和功能,預計到2030年占比將達50% 。
2014年以來,全球轎車的年銷量一直維持于6,500~7,000萬輛,且未來數年整體銷量仍可能持平。盡管如此,電子零組件的應用發展仍帶動車內半導體組件使用量激增,車用IC的整體潛在市場近年已明顯擴大;世界一流的IC設計公司在汽車芯片的收入也呈現大幅成長。
廣州九芯電子認為這股成長趨勢仍處于起步階段,且具有龐大的發展潛力。因為先進電子元件在汽車上的使用仍處于早期階段,車輛中還有許多元件尚待更換。例如借助基于IC的微控制器、傳感器、離散電源管理、邏輯和被動芯片,可以修改或優化諸如車道校正、導航、事件數據記錄、再生煞車、穩定性控制、駕駛警覺性監視和變速箱控制等功能。
3. AI和5G
具有AI功能的芯片將在機器學習、醫療保健、安全性、高性能運算和數據分析各領域的需求推動下,進一步帶動半導體業的成長。2020年后,整個潛在市場規模預計將超過1,200億美元。5G技術盡管剛起步,但5G具備更高的數據運算效率、較低的延遲、更大的網絡容量以及通訊和連接效率等多重優勢。至2025年,全球5G連接總數預計將超過10億,覆蓋全球三分之一的人口居住的地區。綜上所述,全球物聯網設備連接預計到2030年將達到500億,主要由企業所主導。
4. 智能型手機 – 更大、更快、更強
隨著設備變得越來越復雜,手機存儲器密度的增加已成為贏得這場戰爭的基本要素。頂級品牌的新手機每年都擴充DRAM和 NAND的使用量。同時,智能型手機存儲器的潛在市場于2018年攀升到1,600億美元。隨著智能型手機配備更大的存儲器密度,其他消費電子產品也安裝更智能的功能,這都將帶動處理器和存儲器芯片需求的驚人成長。
5. 游戲機 - 對速度的需求
游戲正逐漸成為一種主流愛好,且新游戲以驚人的速度推出。過去20年中,游戲機處理器經歷驚人的發展。2005年以來,中央和圖形處理器(CPU和GPU)已從50位元大幅成長至250位元以上,而MFLOPS(每秒浮點運算百萬次)已增長了五倍,達到6M。正是IC芯片設計和晶圓代工技術的不斷進步促進了上述這些發展。
展望下個十年——半導體ic芯片技術進步仍然至關重要
現在的世界越來越以數據驅動、更加重視整合與相互聯結,全球投資人多數樂觀看待半導體產業的投資前景,預期半導體相關技術可望持續進步,并應用于各產業發展。
審核編輯:湯梓紅
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