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賦能業(yè)務(wù)提質(zhì)增效
集成電路之所以達(dá)到國(guó)家和企業(yè)的不斷支持,依賴(lài)于它在多方面的技術(shù)應(yīng)用,本文來(lái)講述一下集成電路芯片的具體行業(yè)應(yīng)用和集成電路在這些行業(yè)的發(fā)展規(guī)模。
集成電路芯片技術(shù)介紹
根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈劃分,芯片從設(shè)計(jì)到出廠(chǎng)的核心環(huán)節(jié)主要包括 6 個(gè)部分:
(1)設(shè)計(jì)軟件,芯片設(shè)計(jì)軟件是芯片公司設(shè)計(jì)芯片結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵工具,目前芯片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要依靠 EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)軟件來(lái)完成;
(2)指令集體系,從技術(shù)來(lái)看,CPU 只是高度集合了上百萬(wàn)個(gè)小開(kāi)關(guān),沒(méi)有高效的指令集體系,芯片沒(méi)法運(yùn)行操作系統(tǒng)和軟件;
(3)芯片設(shè)計(jì),主要連接電子產(chǎn)品、服務(wù)的接口;
(4)制造設(shè)備,即生產(chǎn)芯片的設(shè)備;
(5)圓晶代工,圓晶代工廠(chǎng)是芯片從圖紙到產(chǎn)品的生產(chǎn)車(chē)間,它們決定了芯片采用的納米工藝等性能指標(biāo);
(6)封裝測(cè)試,是芯片進(jìn)入銷(xiāo)售前的最后一個(gè)環(huán)節(jié),主要目的是保證產(chǎn)品的品質(zhì),對(duì)技術(shù)需求相對(duì)較低。
總體來(lái)看,在指令集、設(shè)計(jì)等產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)中絕大多數(shù)技術(shù)壁壘比較高的環(huán)節(jié),中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)地位非常薄弱,與歐美芯片產(chǎn)業(yè)企業(yè)存在較大差距,而在圓晶代工、封裝測(cè)試等技術(shù)要求相對(duì)不高的環(huán)節(jié),中國(guó)憑借其勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì),則有望率先崛起,成為有希望趕超世界平均水平的領(lǐng)域。
集成電路應(yīng)用市場(chǎng)介紹
1 傳感器(MEMS)市場(chǎng)
MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))是在半導(dǎo)體制造技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新興領(lǐng)域,是微電路和微機(jī)械按功能要求在芯片上的集成,基于光刻、腐蝕等半導(dǎo)體技術(shù),融入超精密機(jī)械加工,并結(jié)合材料、力學(xué)、化學(xué)、光學(xué)等,使一個(gè)毫米或微米級(jí)別的 MEMS 系統(tǒng)具備精確而完整的電氣、機(jī)械、化學(xué)、光學(xué)等特性。MEMS 器件主要包括傳感器、執(zhí)行器、微能源等,傳感器較為成熟,執(zhí)行器和微能源多處于起步階段。
MEMS 當(dāng)前主要應(yīng)用在消費(fèi)電子、汽車(chē)等領(lǐng)域。隨著產(chǎn)品的不斷成熟,航空航天、醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸普及。表 1 列出了 MEMS 的主要應(yīng)用領(lǐng)域。
2 可穿戴設(shè)備市場(chǎng)
智能可穿戴終端是指可直接穿在身上或整合到衣服、配件中,且可以通過(guò)軟件支持和云端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的設(shè)備。當(dāng)前可穿戴終端多以手機(jī)輔助設(shè)備出現(xiàn),其中以智能手環(huán)、智能手表和智能眼鏡最為常見(jiàn)[5]。
3 物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)
有數(shù)據(jù)顯示,2015 年全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 624 億美元,同比增長(zhǎng) 29%。到 2018 年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到 1 036 億美元,2013~2018 年年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá) 21%[7],如圖5 所示。
同時(shí),越來(lái)越多的物品和設(shè)備正在接入物聯(lián)網(wǎng)。2015 年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量已經(jīng)達(dá)到 49 億臺(tái)[7],2016 年累積設(shè)備數(shù)目將可達(dá) 63.92 億臺(tái),到 2020 年全球使用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將增長(zhǎng)至 208 億臺(tái)。預(yù)計(jì)到 2018 年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將超過(guò) PC、平板電腦與智能手機(jī)存量的總和。2019 年新增的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入量將從 2015 年的 16.91億臺(tái)增長(zhǎng)到 30.54 億臺(tái)。
4 工業(yè)機(jī)器人
據(jù)預(yù)計(jì),2017 年全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 450 億美元,未來(lái) 5 年(2017~2021 年)年均復(fù)合增長(zhǎng)率為 16.9%,2021 年全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 820 億美元。
根據(jù)中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù),國(guó)產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步改善,如多關(guān)節(jié)機(jī)器人占比持續(xù)提升。從機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)看,2016 年上半年國(guó)產(chǎn)坐標(biāo)機(jī)器人保持龍頭地位且銷(xiāo)售加速,銷(xiāo)量超過(guò) 8 100 臺(tái),占國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人總銷(xiāo)量的 42.1%,比 2015 年提高 4.7 個(gè)百分點(diǎn)。多關(guān)節(jié)型機(jī)器人 2016 年上半年累計(jì)銷(xiāo)售 6 225 臺(tái),同比增長(zhǎng) 67.2%,增速與 2015 年基本持平,在工業(yè)機(jī)器人總銷(xiāo)量中占 32.3%,比 2015 年全年占比提高 5 個(gè)百分點(diǎn)。工廠(chǎng)物流機(jī)器人銷(xiāo)量超過(guò) 1 000 臺(tái),同比增速高達(dá) 71.3%,占機(jī)器人銷(xiāo)售總量的比重與 2015 年持平。平面多關(guān)節(jié)機(jī)器人銷(xiāo)售 1 750 臺(tái),同比增長(zhǎng) 12.6%,占總銷(xiāo)量的比重比 2015 年回落 4.7 個(gè)百分點(diǎn)。
5 VR/AR(虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR)是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)生成多源信息融合的交互式三維動(dòng)態(tài)實(shí)景及動(dòng)作仿真使用戶(hù)產(chǎn)生身臨其境體驗(yàn)的技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)調(diào)動(dòng)用戶(hù)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和嗅覺(jué)等感官,讓用戶(hù)沉浸于計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中,創(chuàng)造一種全新的人機(jī)交互形式。與虛擬現(xiàn)實(shí)緊密聯(lián)系的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality,AR)是一種將屏幕中的虛擬影像通過(guò)光電技術(shù)處理將之與現(xiàn)實(shí)世界融合并與用戶(hù)互動(dòng)的技術(shù)。VR 設(shè)備對(duì)于數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和圖像顯示的要求遠(yuǎn)高于目前的電子計(jì)算機(jī),而 AR 除了需要?jiǎng)?chuàng)建具有真實(shí)感、沉浸感的虛擬影像,還要與現(xiàn)實(shí)影像無(wú)縫銜接,所需要的運(yùn)算量比 VR 又高出了一個(gè)檔次。
6 人工智能(AI)
人工智能(Artificial Intelligence,AI)是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué),該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專(zhuān)家系統(tǒng)等[16]。2016 年 3 月李世石大戰(zhàn) AlphaGo,人工智能快速進(jìn)入大眾視野。
資本市場(chǎng)敏銳地捕捉到人工智能的商業(yè)化前景,我國(guó)人工智能領(lǐng)域投融資熱度快速升溫。2012~2015 年,我國(guó)人工智能行業(yè)的投融資金額、次數(shù)及參與機(jī)構(gòu)數(shù)量等均迅速增長(zhǎng),年均復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò) 50%,2015 年人工智能行業(yè)的投資額已達(dá)到 2012 年的 23 倍,如圖 11 所示,充分表明資本市場(chǎng)對(duì)于人工智能發(fā)展前景的認(rèn)可。
從全球大環(huán)境來(lái)說(shuō),分產(chǎn)品類(lèi)別來(lái)看,2017年模擬電路(Analog)產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售額為527.11億美元,同比增長(zhǎng)10.2%,占到全球半導(dǎo)體市場(chǎng)總值的12.9%,占全球集成電路市場(chǎng)的15.49%;微處理器(MICro)產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售額為631.47億美元,同比增長(zhǎng)4.2%,占到全球半導(dǎo)體市場(chǎng)總值的15.5%,占全球集成電路市場(chǎng)的18.56%;邏輯電路(LogIC)產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售額為1014.13億美元,同比增長(zhǎng)10.8%,占到全球半導(dǎo)體市場(chǎng)總值的24.8%,占全球集成電路市場(chǎng)的29.81%;存儲(chǔ)器電路(Memory)產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售額為1229.18億美元,同比增長(zhǎng)60.1%,占到全球半導(dǎo)體市場(chǎng)總值的30.1%,占全球集成電路市場(chǎng)的36.13%。存儲(chǔ)器電路占比較大的主要原因是因DRAM和NAND Flash從2016年下半年起缺貨,并引發(fā)DRAM和NAND Flash漲價(jià)。DRAM 2017年平均售價(jià)(ASP)同比上漲77%,銷(xiāo)售總值達(dá)720億美元,同比增長(zhǎng)74%;NAND Flash 2017年平均售價(jià)(ASP)同比上漲38%,銷(xiāo)售總額達(dá)498億美元,同比增長(zhǎng)44%,NOR Flash為43億美元,導(dǎo)致全球存儲(chǔ)器總體市場(chǎng)上揚(yáng)增長(zhǎng)58%。如若扣除存儲(chǔ)器售價(jià)上揚(yáng)的13%,則2017年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)同比增長(zhǎng)率僅為9%的水平。
科技是第一發(fā)展力,只有掌握了自己的技術(shù),才能在科技戰(zhàn)爭(zhēng)之中立于不敗之地,集成電路的科技戰(zhàn)爭(zhēng)也是我們面對(duì)和其他國(guó)家差距的一個(gè)切入點(diǎn),發(fā)展這項(xiàng)科技對(duì)我們企業(yè)和國(guó)家的意義都十分重大。
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