半导体行业深度洞察(上):现状与未来趋势分析

原创 汽车电子设计 2024-12-03 08:07
芝能智芯出品

普华永道(PwC)发布了《半导体行业现状报告》,花了很多的篇幅深入剖析半导体行业的发展态势。


全球半导体市场在多种因素推动下迈向万亿美元规模,各细分领域如存储芯片、汽车半导体、人工智能芯片等呈现不同发展趋势,同时面临地缘政治等挑战,企业也在积极寻求应对策略。




Part 1

行业发展现状与趋势



半导体行业作为科技进步的核心推动力,在电气化、数字化及人工智能(AI)与物联网(IoT)加速部署等趋势的推动下,预计将持续增长。


2024年,全球半导体收入预计达到6420亿美元,至2030年有望突破万亿美元大关。其中,内存和逻辑产品占据主导地位,受益于数据驱动型应用的增长。计算市场预计从2024年起成为最大的应用领域,需求持续攀升。


存储芯片作为半导体行业的关键组成部分,创新驱动力主要来自数据密集型应用的需求。动态随机存取存储器(DRAM)不断演进,高带宽存储器(HBM)增长迅猛,预计到 2028 年市场价值将与数据中心 DRAM 相当,其在 AI 和高性能计算领域应用广泛。


随着 DRAM 供应收紧,价格和利润率上升,促使企业增加资本支出,同时 3D DRAM 有望克服 2D 技术成本降低瓶颈。NAND 闪存市场经历波动后将复苏,AI 应用需求增长将推动其发展,QLC 技术有望提升存储密度,满足市场需求。



汽车半导体市场因电动汽车(EV)普及和软件定义汽车(SDV)趋势而转型。汽车生产恢复后预计持续增长,功率半导体在电动汽车系统中作用关键,宽禁带(WBG)半导体如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)应用增加。


SDV 趋势使硬件和软件解耦,推动对高性能处理器、微控制器和内存的需求,汽车 SoC 市场预计增长,内存芯片市场份额也将提升。



● 功率半导体在电动汽车中至关重要,宽禁带半导体(如碳化硅SiC和氮化镓GaN)因其高效能表现被广泛采用。


● SDV趋势驱动硬件与软件解耦,提升对高性能处理器、微控制器和内存芯片的需求,推动汽车SoC市场和存储芯片份额增长。



全球政治格局变化使半导体行业面临地缘政治紧张局势,美国和中国在技术和经济上的脱钩趋势影响供应链。


美国出台多项法案限制中国半导体产业,中国也加强自身半导体能力建设。在此背景下,企业可通过多源战略、产品本地化、风险评估和人才战略增强地缘政治韧性。


定制化、专用集成电路(IC)市场因性能、效率和安全需求增长而复苏,涵盖设计服务、制造和 EDA 工具等领域。数据中心、视频处理、网络和安全以及 AI 处理等应用推动定制 IC 发展,大型数据中心运营商率先开发,其他行业也逐渐跟进,企业需根据自身情况决定定制或自主开发策略。


AI 对半导体行业影响深远,包括芯片设计优化和应用需求增长。预测性 AI 应用市场规模不断扩大,生成性 AI 从早期采用向大众市场普及。


AI 计算需求变化促使数据中心处理器格局改变,AI 加速器和 HBM 需求增长,定制加速器挑战 GPU 主导地位,AI 在边缘计算领域也不断发展,未来行业需关注技术突破和投资门槛降低。




Part 2

行业发展的影响因素分析


技术创新是半导体行业发展的核心驱动力,持续推动行业发展和市场需求增长。


● 存储芯片领域,为满足 AI、云计算等应用对数据存储和处理的高要求,技术创新不断提升存储密度、速度和带宽。如 HBM 通过优化并行计算和 AI 负载,具备超宽接口和高数据传输率,满足了 AI 训练和推理任务对大数据集处理的需求,推动其市场规模快速增长。


● 汽车半导体行业,电动汽车的发展促使功率半导体技术创新,WBG 半导体材料(如 SiC 和 GaN)因其高能量效率、高功率密度和高温运行能力,在电动汽车系统中广泛应用,推动汽车半导体市场增长。


AI 技术发展对芯片性能要求不断提高,促使半导体企业研发更高效的 AI 加速器芯片,提升计算能力和能效,满足 AI 应用需求,同时推动芯片设计优化,缩短设计周期和降低成本。


市场需求是半导体行业发展的重要拉动力,各领域应用需求增长为行业带来机遇。


● 计算市场中,AI 应用普及促使企业和数据中心对计算能力需求大幅提升,推动高性能处理器和存储芯片需求增长,使计算市场成为半导体最大应用领域之一。


● 汽车市场向电动汽车和 SDV 转变,电动汽车对功率半导体需求增加,SDV 对高性能处理器、微控制器和内存需求增长,汽车半导体市场预计将快速增长。


AI 应用的多样化发展,如预测性 AI 和生成性 AI 在各行业的应用,促使对不同类型 AI 芯片需求增长,从数据中心到边缘设备,AI 芯片市场不断扩大。


● 消费电子领域,智能手机等设备对高性能芯片需求持续,推动芯片技术进步和市场发展。


地缘政治因素对半导体行业格局影响显著,给行业带来诸多挑战和不确定性。


● 美国和中国的技术经济脱钩趋势,通过一系列出口限制和法规措施,影响半导体全球供应链。美国对中国半导体产业的限制措施,使中国企业面临技术封锁和供应中断风险,同时也促使中国加快自主研发和产能建设。


● 中国加强自身半导体能力建设,出台相关政策法规,推动本土产业发展。这种地缘政治紧张局势促使企业调整供应链策略,采用多源战略降低风险,也可能导致行业出现区域化发展趋势,影响全球半导体产业的分工和合作。


半导体行业竞争激烈,企业为在市场中脱颖而出,不断创新提升竞争力。


● 在存储芯片领域,企业为争夺市场份额,持续投入研发,推动 DRAM 和 NAND 闪存技术进步,提高产品性能和降低成本。


三星、SK 海力士和美光等企业在 HBM 和 3D DRAM 技术研发上竞争激烈,不断推出新产品和技术升级,以满足市场需求并获取竞争优势。


● 汽车半导体市场,传统半导体企业和新兴汽车电子企业竞争加剧,企业通过技术创新提升产品性能和可靠性,拓展市场份额。英伟达、英特尔等企业在汽车 SoC 和 AI 芯片领域竞争,推动汽车半导体技术发展。


● 定制 IC 市场,各企业根据不同应用需求开发定制芯片,如谷歌、腾讯等在视频处理和 AI 处理方面的创新,提升了自身业务竞争力,也推动了整个定制 IC 市场的发展。



小结


半导体行业在技术创新、市场需求、地缘政治和行业竞争等因素影响下,呈现复杂多变的发展态势。


企业需密切关注行业趋势,积极应对挑战,把握机遇,通过持续创新和合理战略布局,在不断变化的市场环境中实现可持续发展,推动半导体行业迈向新的高度。

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