从2021年半导体行业十大趋势看未来
发布时间：2021-03-01 13:59:26 点击次数：278
2020年注定是历史铭刻的一年。新的王冠流行已席卷全球。许多行业在停滞并重新启动后都按下了加速键。新技术和新应用不停涌现，5g大规模商用，开放的电脑体系构造和晶圆异构化诸如集成之类的一系列创新突破相继出现。
技术无止境，创新永无止境。进入崭新的2021年，半导体行业将在哪里率先得到突破？创新趋势将如何推动行业发展？
仰望星空，看着科学前沿，规划脚踏实地的发展道路。技术自我健全根本都不是空话。只有把握全局的发展观，才能更好地应对下一场战斗。慧聪电子网经过整理归纳总结出2021年与半导体产业相关的十大趋势，以窥见未来。
第三代半导体材料爆炸
以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）表示的第三代半导体具不错的属性，例如耐高温，耐高压，高频，高功率和耐辐射性，但受到在工艺和成本方面受其他因素的限制，多年来始终仅限于小规模应用。近年来，随着材料增长，器件制备等技术的不停突破，第三代半导体的高性价比优势已逐渐显现。逐渐出现并开放应用市场：SiC组件已用以汽车逆变器，GaNfast充电器也已大规模上市。在未来五年中，基于第三代半导体材料的电子装置将得到普遍应用在5G基站，新能源汽车，uhv，数据中心和其他场面中用到。
Arm架构处理器全盘渗透
Arm公布了Cortex-A78CCPU，专门用以新一代“自始至终在线”笔记本计算机，该笔记本计算机可赞成8个“大基本”并将l3缓存增加到8mb。基于Cortex-A78C的CPU芯片将成为高性能pc市场上x86架构CPU的强劲竞争对手，而苹果Maccomputer将全然采用基于Arm架构的CPU来驱动更多Arm营地芯片设计供应商已进入pc市场，包括高通，华为和三星。据称，即使x86营房的AMD也在开发基于亚马逊的处理器芯片，而AWSArm推动了服务器市场中CPU构造HPC的增长。在高性能计算（Arm）方面，基于arm架构的超级电脑“富岳（Fugaku）”在全球前500强超级电脑中排名榜第一。
国内替代成为发展的主线
到2020年，尽管受到新的王冠流行和美国压制等不利于因素的影响，我国的半导体产业仍维持了较高的增长率。预计年收益将超过8000亿元，增长率相近20％，进口状况也将相近。超过3000亿美元，设计产业正在迅速发展，保守预计国内替代仍将是2021年国内半导体产业发展的主线，并将加速上下游产业的协同研究在华为上撤除美国将在2021年迎来一段放松时代。预计华为在2021年将得到部分回复，国际供应链合作同伴如台积电，高通，联发科将处于非先进的技术和产品水准合作。如果从未关键的系统性高风险和半导体行业的变化，那么国内半导体将有或许实现90％的增长率。到2021年将超过20％，整个行业规模预计将超过1万亿元。
整个芯片生产线的紧张局势继续
目前，由于产能欠缺而导致的货品短缺和价位上涨早就遍及该行业的许多环节。从铸造到包装再到设计，我们都与客户商谈以成本转移为基本提高价钱。一方面，中美关联的下一个发展方向仍然不明了；另一方面，@loc@联系的下一步发展方向仍然不明确。另一方面，8英寸产能的短缺几乎不也许在短期内扩展。因此，不安的产能情形将持续到最少2021年第三季度，预计全球半导体产能将持续到2021年，甚至8英寸产能也也许持续到2022年。
3nm工艺节点区别变大
自从7nm工艺开始以来，台积电和三星Foundry=在路线演进方面存在相对较大的区别，例如三星7nm（7lpp）较早采用了EUV（极紫外线），并采用5nm和4nm作为半世代工艺；在台积电继7nm自身发展（N7/N7P/N7+）之后，5nm也成为举足轻重的工艺迭代.2020年4月，台积电透露了3nm工艺（N3）的实际信息。N3是继之后的另一次正式迭代。N5流程。预计晶体管密度将提高1.7倍（单元级密度约为290mtr/mm²），与N5。@nz相比之下，它将使性能提高多达50％，功耗减低多达30％。@工艺的高风险生产蓝图是2021年，并将于2022年下半年开始量产。考虑到成熟度，功耗和成本疑问，台积电表示台积电N3仍将采用传统的N3构造，但是其3nm工艺本身的进步仍然有机遇采用FinFETtechnology.null
系统级封装（SiP）成为主流
芯片封装技术的发展大体经历了四个阶段：第一阶段是插座组件（DIP/PGA）；第二阶段是插座组件（SMT）。第二阶段是表面贴装（BGA/CSP）；第三阶段是区域阵列包装（SiP）；第四阶段是高密度系统级封装（SiP）。目前，全球半导体封装的主流技术已进入第四阶段。PoP，Hybrid和芯粒等主要包装技术已得到大规模应用，一些高端包装技术已开始应用于Chiplet（。SiP）3DSiP的发展包装正在从单面包装向双面包装转变。预计双面封装sip将在2021年成为主流，而多层@nz@产品将在2022年出现。
FPGA造AI加速器
自从Altera和Xilinx在1980年代率先开发出可编程逻辑设备类别FPGA以来，FPGA经历了几波巨大的变革，除了其固有的可编程灵活性外，网络连接和数据交换功用也使FPGA云计算和数据中心必不可少的海量数据处理单元，更是是机器学习/AI，网络加速和计算存储等应用对FPGA的需要很高，例如SmartNIC，搜索引擎加速器，AI推理发动机等新兴的边沿计算将引发FPGA需要狂潮，包括5G基站和电信基础设施，外缘网关和路由器以及IoT智能终端等。智能工厂，智慧城市和交通运输将推动FPGA应用程序的更进一步增长和扩展。
PC处理器性能飞跃
在PC处理器的性能持续了十多年之后，摩尔定律减慢了速度，性能和效率得到了巨大的提高，这在半导体行业中很罕见，即使如此，10nmsuperfin工艺也被推延到了在2020年下半年，以及Skylake微构造被用到了数年的背景下，让IntelPC处理器性能和效率遥遥领先十多年的神话将在2020年终止。nz@很少见到持续2-3年的性能小幅增长，并且这种趋势预计将持续1-2年。
碳基technology加速了柔性电子的发展
作为制造柔性装置的基本材料，碳基材料将离去实验室，并打算可轻易拉伸和弯曲的柔性电子装置。例如，用这种材料制成的电子皮肤不仅有着类似于真正皮肤的机器性能，而且还具感知外部环境的能力。柔性电子产品是指在形状改变（例如扭曲，折叠和拉伸）后维持其原始性能的电子装置，并且可以当作可穿戴设备，电子皮肤，柔性显示屏等。柔性电子产品开发的主要瓶颈取决材料-当前的柔性材料或不足“柔韧性”，易于失灵，或者电气性能远不如“硬”硅基电子。近年来，碳基材料的技术突破为柔性电子产品提供了更好的材料选择：碳纳米管这种碳基柔性材料的质量可以满足大规模集成电路以及用该材料制备的电路的要求。在相同尺寸下，性能超过硅基电路；并且还实现了另一种碳基柔性材料石墨烯的大面积制备。
数据处理实现“智商进化”
随着云计算的发展以及数据规模的不停指数增长，传统的数据处理遭遇着巨大的挑战，例如昂贵的存储成本，繁杂的集群管理和多样化的计算任务；面对数据规模的巨大增长和繁杂多样的处理方案，手动管理和系统调整缺乏。因此，通过智能方式自动优化数据管理系统已成为未来数据处理发展的必定选择。人工智能和机器学习逐渐被普遍应用于智能冷热数据分层，异常检测，智能建模，资源动员，参数调整，压力测量生成，索引推荐等领域，有效地缩减了数据计算，管理成本处理，存储，操作和维护的过程实现了数据管理系统的“自治和自我进化”。
