科技沒有邊界創(chuàng)新從來沒有邊界。在新的2021年，半導(dǎo)體行業(yè)將_香港半導(dǎo)體回收_在哪些方面率先突破？
2021/4/11 0:07:47 點(diǎn)擊：503
2020年注定是歷史雕刻的一年。新冠肺炎疫情席卷全球。很多行業(yè)停滯復(fù)蘇后，按下加速鍵，新的技術(shù)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。5G大規(guī)模商用、開放式計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、芯片異構(gòu)集成等一系列創(chuàng)新突破蜂擁而至。
創(chuàng)新趨勢(shì)對(duì)行業(yè)有什么促進(jìn)作用？
仰望星空，展望科技前沿趨勢(shì)，切實(shí)規(guī)劃發(fā)展路徑。科技自強(qiáng)絕不是空談。只有把握住發(fā)展的大局，才能更好的進(jìn)行下一場戰(zhàn)斗。總結(jié)整理了2021年半導(dǎo)體行業(yè)相關(guān)的十大趨勢(shì)，窺視未來。
第三代半導(dǎo)體材料爆炸
以氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)為代表的第三代半導(dǎo)體具有耐高溫、耐高壓、高頻、大功率、防輻射等優(yōu)良特性，但受技術(shù)、成本等因素限制，多年來僅在小范圍內(nèi)應(yīng)用。BAW56E6327近年來，隨著材料生長和設(shè)備制備技術(shù)的突破，第三代半導(dǎo)體的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，應(yīng)用市場開放:汽車變頻器已使用SiC元器件，GaN快速充電器也大量上市。未來五年，基于第三代半導(dǎo)體材料的電子設(shè)備將廣泛應(yīng)用于5G基站、新能源汽車、UHV、數(shù)據(jù)中心等場景。
Arm架構(gòu)處理器完全滲透
Arm專門為下一代永遠(yuǎn)在線的筆記本電腦發(fā)布了Cortex-A78CCPU，支持8核，L3緩存增加到8MB。基于Cortex-A78C的CPU芯片將成為x86架構(gòu)CPU在高性能PC市場的強(qiáng)勁競爭對(duì)手。蘋果Mac電腦將全面采用Arm架構(gòu)CPU，更多的Arm陣營芯片設(shè)計(jì)師將被引入PC市場，包括高通量、華為、三星。據(jù)說x86陣營的AMD也在開發(fā)基于Arm的處理器芯片，亞馬遜AWS推動(dòng)ArmCPU在服務(wù)器市場的增長。在高性能計(jì)算(HPC)方面，基于Arm架構(gòu)的超級(jí)計(jì)算機(jī)Fugaku獲得了世界500強(qiáng)。
2021年半導(dǎo)體發(fā)展十大趨勢(shì)
中國已經(jīng)取代了發(fā)展的主線
盡管有2020年新冠肺炎疫情等不利因素和美國的壓迫，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍保持著較高的增長率。預(yù)計(jì)年收入將超過8000億元，增速接近20%，進(jìn)口情況將超過3000億美元。設(shè)計(jì)行業(yè)是增長最快的環(huán)節(jié)。保守預(yù)測，2021年國內(nèi)替代仍將是國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主線，重點(diǎn)產(chǎn)品領(lǐng)域與上下游產(chǎn)業(yè)鏈在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)的合作將加快。美國對(duì)華為的壓力將在2021年緩解，華為預(yù)計(jì)在2021年部分恢復(fù)與TSMC、高通量、聯(lián)發(fā)科等國際供應(yīng)鏈合作伙伴在非先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品層面的合作。在半導(dǎo)體行業(yè)沒有重大系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和變化的情況下，2021年國內(nèi)半導(dǎo)體增速超過20%，整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)計(jì)超過萬億元，應(yīng)該是一個(gè)大概率事件。
整個(gè)籌碼線緊張而執(zhí)著
目前，產(chǎn)能不足導(dǎo)致的短缺和漲價(jià)已經(jīng)遍布行業(yè)內(nèi)的很多環(huán)節(jié)，從代理到包裝再到設(shè)計(jì)，漲價(jià)都是以成本轉(zhuǎn)移為由與客戶協(xié)商。另一方面，中美關(guān)系的下一步發(fā)展方向仍不明朗。另一方面，由于8英寸產(chǎn)能不足，短時(shí)間內(nèi)幾乎沒有大規(guī)模擴(kuò)大生產(chǎn)的可能性，因此緊張的產(chǎn)能至少會(huì)持續(xù)到2021年第三季度。預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體產(chǎn)能短缺將持續(xù)到2021年，甚至8英寸產(chǎn)能也可能持續(xù)到2022年。
3nm工藝節(jié)點(diǎn)差異增加
從7納米技術(shù)開始，TSMC和三星代工廠在路線進(jìn)展上有很大差異。比如三星7nm(7LPP)采用EUV(極紫外光)，TSMC以5nm和4nm作為其半代技術(shù)，在7nm本身(N7/N7P/N7+)演進(jìn)之后，已經(jīng)在5nm開始了重要的技術(shù)迭代。2020年4月，TSMC首次披露了3nm科技(N3)的具體信息。N3是繼N5技術(shù)之后的又一次正式迭代。預(yù)計(jì)晶體管密度將提高1.7倍(單元級(jí)密度約為290MTr/mm)，比N5的性能提高50%，功耗降低30%。TSMCN3的工藝風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)計(jì)劃在2021年，大規(guī)模生產(chǎn)將在2022年下半年開始。考慮到成熟度、功耗和成本等問題，TSMC表示，N3仍將采用傳統(tǒng)的FinFET結(jié)構(gòu)，但其3nm技術(shù)本身仍將有機(jī)會(huì)采用GAAFET技術(shù)。
系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)已經(jīng)成為主流。
芯片封裝技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段:第一階段是DIP/PGA；第二階段是表面貼裝(SMT)。第三階段是面陣封裝(BGA/CSP)。第四階段是高密度封裝系統(tǒng)(SiP)。目前，全球半導(dǎo)體封裝主流技術(shù)已進(jìn)入第四階段，SiP、PoP、Hybrid等主要封裝技術(shù)已大規(guī)模應(yīng)用，部分高端封裝技術(shù)開始向核心方向發(fā)展。SiP包裝正在從單面包裝向雙面包裝轉(zhuǎn)變。預(yù)計(jì)2021年雙面包裝SiP將成為主流，2022年將出現(xiàn)多層3DSiP產(chǎn)品。
用FPGA制作AI加速器。
自從80年代Altera和Xi安開創(chuàng)了可編程邏輯器件型FPGA以來，F(xiàn)PGA發(fā)生了很大的變化。除了固有的可編程靈活性外，網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)交換功能使FPGA成為云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心不可或缺的數(shù)據(jù)處理單元，特別是對(duì)于機(jī)械學(xué)習(xí)/AI、網(wǎng)絡(luò)加速、計(jì)算存儲(chǔ)等對(duì)FPGA要求很高的應(yīng)用，如SmartNIC、搜索引擎加速器、AI推理引擎等。新興的邊緣計(jì)算掀起了FPGA需求的新高潮。包括5G基站和電信基礎(chǔ)設(shè)施、邊緣網(wǎng)關(guān)和路由器、物聯(lián)網(wǎng)智能終端等。自動(dòng)駕駛、智能工廠、智能城市、交通將進(jìn)一步增加和拓展FPGA應(yīng)用。
PC處理器的性能飛躍
PC處理器爬行10多年后，當(dāng)摩爾定律變慢時(shí)，性能和效率大大提高，這在半導(dǎo)體行業(yè)是罕見的。即便如此，到2020年下半年，后期的10納米SuperFin技術(shù)和Skylake微結(jié)構(gòu)沿襲了幾年的背景，使得IntelPC處理器的性能和效率領(lǐng)先10多年，神話將在2020年結(jié)束。對(duì)于消費(fèi)者來說，PC處理器很少有持續(xù)2~3年的性能提升高潮，預(yù)計(jì)這種趨勢(shì)會(huì)持續(xù)1~2年。
碳基技術(shù)加速了柔性電子技術(shù)的發(fā)展
碳基材料作為制造柔性設(shè)備的核心材料，從實(shí)驗(yàn)室出來制造可以自由彎曲的柔性電子設(shè)備。比如用這種材料制成的電子皮膚，不僅具有與真實(shí)皮膚相似的力學(xué)性能，還具有感知外界環(huán)境的功能。柔性電子是指經(jīng)過扭曲、折疊、拉伸后仍保持原有性能的電子設(shè)備，可用作可穿戴設(shè)備、電子皮膚、柔性顯示器等。柔性電子發(fā)展的主要瓶頸在于材料——目前的柔性材料，柔性不夠，容易失效，或者其電學(xué)性能遠(yuǎn)不如硬硅基電子。近年來，碳基材料的技術(shù)突破為柔性電子提供了更好的材料選擇:碳納米管這種碳基柔性材料的質(zhì)量已經(jīng)滿足大規(guī)模集成電路的制備要求，用這種材料制備的電路性能已經(jīng)超過同尺寸硅基電路，另一種碳基柔性材料石墨烯的大面積制備也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。
數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)自主和自我進(jìn)化
隨著云計(jì)算的發(fā)展和數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷指數(shù)級(jí)增長，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理面臨著存儲(chǔ)成本高、集群管理復(fù)雜、計(jì)算任務(wù)多樣化等巨大挑戰(zhàn)。面對(duì)大量快速增長的數(shù)據(jù)規(guī)模和復(fù)雜多樣的處理場景，人工管理和系統(tǒng)調(diào)整，因此，通過智能方法自動(dòng)優(yōu)化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)已經(jīng)成為未來數(shù)據(jù)處理發(fā)展的必然選擇。人工智能和機(jī)械學(xué)習(xí)方法逐漸廣泛應(yīng)用于智能冷熱數(shù)據(jù)分層、異常檢測、智能建模、資源動(dòng)員、參數(shù)調(diào)整、壓力生成、指標(biāo)推薦等領(lǐng)域，有效降低了數(shù)據(jù)計(jì)算、處理、存儲(chǔ)和運(yùn)輸管理的成本，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的自治和自進(jìn)化。
