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汽车芯片引领全球半导体芯片市场增长

2018年04月13日 09:06 次阅读

2017年全球半导体产业受到存储器价格上扬、虚拟货币高涨、数据中心与云端企业因应人工智能(AI)应用大幅采用绘图处理器(GPU),以及电竞比赛普及等带动,整体营收及获利明显增长,展望2018年全球半导体产业规模仍将持续成长,尽管未必能够再现2017年两位数的增长幅度,但仍有不少科技发展将对半导体产业带来正面影响,包括10纳米制程、自驾车、5G、虚拟实境∕扩增实境(VR/AR)等,其中又以AI发展备受业界瞩目。

人工智能成新驱动力

2017年全球半导体行业发展势头十分强劲,在多方面实现了两位数增长。据最新的统计显示,2017年全球半导体市场总营收将会达到4111亿美元,相较2016年增长19.7%,预计2018年半导体市场有望继续创出新高。

2018年AI应用将进一步跨越各垂直领域范畴,并扩大影响半导体产业发展,不仅手机品牌大厂苹果(Apple)、三星电子(Samsung Electronics)纷在智能手机中导入AI功能,全球无人机商用市场亦将在AI驱动下呈现大幅增长,而举凡医疗、建筑等产业可望加速导入AI技术,借以提高效率与降低成本,这些都将带动英特尔(Intel)、NVIDIA、Cypress等半导体厂获利上扬。

全球半导体产业持续朝向AI与物联网(IoT)应用发展,带动半导体业者纷纷释出2018年业绩将强劲增长的讯号,由于AI芯片需要庞大的运算能力,以因应深度学习需求,使得市场对于强大的处理器需求攀升,透过采用NVIDIA GPU强化英特尔处理器运算速度,执行AI应用任务。

根据预测,2018年人工智能将可摆脱2017年可分析数据不足的窘境,增强的算法能力将促使语音、图像识别等技术不断突破,将进一步增加智能终端的附加价值,开拓更多元的智能化应用。

人工智能带来的挑战

从销售方面来看,2018 年由AI 带来的成长关键包含单一产品所搭载的半导体数量上升、主要的半导体产品平均价格提升以及新的应用终端稳定放量。

从应用面来看,车用、电动车或是先进驾驶辅助系统,引入越来越多的感测器与控制元件,语音助理带出新的智能家庭使用情境与产品需求。

此外,智能手机导入多样性的生物识别方案,对资料运算、存储与传输上的需求越来越高,也推升芯片升级需求,最明显的是包括前三大的智能手机品牌厂、五大中高端手机芯片供应商都提供与采用含AI 加速功能的IC 与应用套件

另一方面,无论是从AI 导入或是工业4.0 的角度来看,新的生产模式,正在重塑各半导体公司对有效产能的定义。

拓墣产业研究院指出,AI 正从两种不同的路径影响半导体产业,一个是销售机会,包含新的应用带来新产品与新技术,像是更多的感测器、数学加速器、存储单元与通讯能力,落实服务、建设通讯骨干、并同步升级资料中心与服务器。另一方面,则带来半导体产业生产方式的升级。

以智能汽车为例,智能汽车是车联网、自动驾驶、新能源技术融合的综合系统,集环境感知、智能决策、控制执行等功能于一体,集中运用了传感、通信、导航、处理、控制以及新能源等技术。多功能的实现需要借助多种类多数量的芯片。

随着芯片数量的逐渐增多,汽车中电子元件的数量也呈爆发式增长,随着而来的安全等方面的要求也与日俱增,这就迫使厂商在增加功能的同时重视汽车等安全性。

用全新的材料来替代原本的材料就成为势在必行的事情。

以材料的革新带动人工智能元器件的发明

SiC、GaN材料适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件,能有效提高系统的效率,对发展“大智物移云”具有重要作用。

SiC和GaN 器件不会取代硅集成电路。2000 年度诺贝尔物理学奖获得者阿尔费罗夫即认为:“化合物半导体并非要取代硅,但它能做硅半导体做不到的事情”。

未来,SiC、GaN 和硅将在不同的应用领域发挥各自的作用、占据各自的市场份额。即便是电力电子器件,宽禁带半导体材料也不可能完全替代硅,缘于应用和市场还会细分,同时也要权衡材料与器件的成本和性价比。

以人工智能在汽车当中的应用为例,也就是智能汽车,也需要新的材料,尤其是SiC的支持。

在很多人工智能应用当中,随着人工智能在功能,功耗等方面提出更高的要求,SiC正在某些领域加快取代Si产品的步伐。

作为SiC功率元器件的领军企业的ROHM就曾表示,由于结构的不同,SiC相对于Si在晶圆尺寸方面具有天然的优势,其元器件尺寸可减小为硅产品的1/2。

此外,由于SiC可以曾受高频特性,无缘器件尺寸可减小为硅产品的1/10。另外,基于耐高温特性,SiC可以采用风冷形式,大幅度降低冷却系统体积。总体而言,在高温、高频、高压、热导率、衰减电场特性方面,SiC相对于Si产品实现了全方面超越,这也是行业对其热情不减的原因。

目前,ROHM在高压方面,SiC功率器件已经可达1700V,3300V-6500V样品也已经具备。未来,ROHM在SiC和GaN方面都将持续跟进,为用户提供全方位解决方案。

总结

汽车芯片引领全球半导体芯片市场增长。Gartner 数据显示,汽车芯片 2016 年全球产业规模达到 323 亿美元,占全球芯片产业的 9.5%,2010 年以来增速一直优于同期全球芯片市场的表现。

其中,随着人工智能等全新技术进入汽车领域,SiC、GaN 等新材料等应用将成为一种趋势,在满足人工智能应用等同时,保障整体的安全性,材料方面的突破是每个厂商都应当考虑的。

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