半导体技术的发展,正推动着这个世界的各行各业不断改变。互联网、AI、智能穿戴设备、新能源汽车和自动驾驶等新兴技术,在在半导体的加持下不断提升人们的生活质量及改善人类的生存环境。
作为这一切背后的源动力,半导体正在取代石油,成为全球主要经济体争抢的“战略资源要地”。 然而在商业上,半导体是一个典型的周期性行业,繁荣和萧条交替出现。自1978年以来,全球半导体经历了7轮大周期,目前处于第8轮大周期中的萧条期。
值得庆幸的是,在这波下行周期中,仍有像AI、自动驾驶的行业应用蓬勃发展,推动着半导体行业的增长。尽管今年半导体行业的收入预计将略有下降,但到2024年,该市场预计年增长率将达到18%。麦肯锡公司预测,到2030年,半导体将成为价值数万亿美元的产业。
哪些新兴技术将成为未来半导体行业的关键驱动力?哪些市场会带来新的应用机会?芯片公司和上游的EDA/IP厂商将面临什么样的新挑战,又将如何应对?……整个产业界迫切想要得到的答案,或许可以在这里找到。
11月2日,全球技术信息集团 ASPENCORE在深圳大中华喜来登酒店举办2023国际集成电路展览会暨研讨会(IIC 2023),本着前瞻创新技术、行业资讯交流、全面覆盖产业机遇的目的,为广大电子行业从业者打造了一个汇聚年度创新产品展示、技术交流、高端论坛、产业峰会的高效权威交流平台。
同期举办的2023全球CEO峰会以“科技向善,半导体赋能”为主题,邀请到来自半导体业界的重要厂商和行业领袖,与观众分享半导体对科技和经济发展的影响,展望未来技术趋势和新兴应用机会,并共同探讨如何在复杂多变的全球局势下达成协作共赢,让半导体产业持续健康地发展。
本次峰会由AspenCore亚太区总经理和总分析师张毓波(Yorbe Zhang)先生主持,他在开幕致辞时表示:“科技向善,半导体赋能。科技的创新引领着社会的变革,半导体的步伐决定了未来的方向。本届‘全球CEO峰会’邀请到众多全球半导体领袖共同分享产业前沿的最新技术与行业趋势,带来兼具本土和国际化的全方位视野,助力快速掌握行业趋势和市场变化。同时,根据10月最新发布的世界经济展望数据,全球复苏依然缓慢,地区分化不断加剧。半导体作为全球发展的重中之重,受经济下行的影响,研究机构预测2023年全球半导体收入呈现下降趋势,而好消息是展望2024年,预计将转向增长态势。”
AspenCore 亚太区总经理、亚太区总分析师 张毓波(Yorbe Zhang)
半导体——改变世界的力量
“半导体在改变人类社会,在整个社会变革的过程中,有很多东西都依赖半导体,虽然我在半导体行业从业几十年,但是仍然为半导体如此深度地改变世界而感到叹为观止。”中国半导体行业协会IC设计分会理事长,清华大学集成电路学院教授 魏少军 在主题为《半导体改变世界的力量》的演讲中感慨道,以互联网技术、移动通信技术,以及两者结合的移动互联网技术共同驱动了全球近十几年GDP的飞速增长。而半导体是支撑信息产业的核心和基础,在全球经济发展中起到了重要作用。
中国半导体行业协会IC设计分会理事长,清华大学集成电路学院教授 魏少军博士
从技术角度,“摩尔定律”一直在驱动半导体产业按照指数性增长的规律向前发展,现在人类已经可以在单颗硅片上集成数百亿个晶体管。在应用角度,半导体支撑的计算技术一直在改变人类的生活,无论大如超算,还是小如智能手机,过去40年里比如邮票、现金都因为智能手机的出现而消失,功能被集成到了一部手机上。
魏少军教授表示,“那些我们曾经趋之若鹜的东西消失了,现在一部手机可以解决很多的问题。这样的改变可能还只是一个开始,在5G、AI推动下,集成电路技术不断进步,未来对全球经济和人类生活的改变可能会更大。”
半导体技术和创新在当今世界的重要性
在近70年时间里,半导体行业已发展成为价值约5000亿美元的产业。终端市场应用中采用的半导体器件数量正在持续增长,这在一定程度上得益于电气化和自动化水平提高。而为了适应当今能源效率、更高安全水平和自动化等总体趋势,模拟领域中电气化和数字化的快速发展尤为重要。
德州仪器(Texas Instruments) CTO Dr. Ahmad Bahai在主题为《半导体技术和创新在当今世界的重要性》的演讲中表示,电气化进程对我们生活的诸多方面产生了重大影响,这激发了许多技术领域的创新,而这些创新又需要依赖半导体的创新,特别是模拟和嵌入式处理技术的创新。
德州仪器(Texas Instruments) CTO Dr. Ahmad Bahai
这些技术包括高密度电源管理、超高速有线和无线通信、发展迅速的多种集成感应模式、边缘智能以及许多其他颠覆性技术。“数十年来,TI致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用,让世界更美好。TI满怀激情,设计并制造了各种芯片,为汽车和能源基础设施等各种电子产品提供动力。现在是进入半导体市场的激动人心的时刻。” Dr. Ahmad Bahai说到。
融合创新,以EDA赋能存储芯片全定制设计流程
过去30年,集成电路应用的不断演进成为EDA创新和发展的重要驱动力。从早期的PC时代到移动互联时代,再到现在的人工智能时代,EDA先后支撑CPU、Arm、GPU性能的不断发展,同时在这个过程中,EDA也被这些应用反向驱动发展。
“很多人都认为,EDA主要用来做半导体设计或者制造,让超大规模设计和制造成为可能。但实际上EDA的应用价值还在于让我们的芯片能够有更强的竞争力,包括上市的时间、良率、可靠性、性能。”概伦电子董事兼总裁杨廉峰在主题为《融合创新,以EDA赋能存储芯片全定制设计流程》的演讲中,对EDA的应用价值发表了自己的看法。
概伦电子董事、总裁 杨廉峰
尽管当前摩尔定律已经放缓,但实际上过去30年EDA一直在各个工艺节点支持摩尔定律的发展。杨廉峰介绍,随着芯片代工逐渐成为行业主流模式,特别是进入65纳米工艺节点,每个工艺节点的问题都需要EDA去表征,以更高效地去解决、分析、验证问题,“最终的目标是希望通过EDA能支撑工艺节点的推进,能够去处理和应对器件工艺和材料的复杂性,能够处理各种物理效应,从而能够帮助我们进行芯片设计,进而在相对比较短的时间去实现芯片的良率、性能。”
功率半导体助力绿色地球
如今全球的二氧化碳过量排放,造成了地球平均温度逐年升高,虽然巴黎协定对于减碳做出了具体指示,但要实现这一目标还需要所有国家群策群力,有效地降低温室气体排放。
“助力全球减温,功率半导体是绕不开的话题,因为它和所有用电设备的功耗、散热密切相关。”瑞能半导体 CEO Markus Mosen在主题为《功率半导体助力绿色地球》的演讲中说到,过去十几年中,半导体人一直致力于将电能损耗或能量损失降到最低,因此很多新技术和创新,正是着眼于这一点。
瑞能半导体 CEO Markus Mosen
引入新能源、可再生能源可以从能源角度极大地降低二氧化碳的排放、碳足迹的扩大。从半导体厂商角度,能做的就是通过技术助力这个过程。以电动汽车为例,虽然比燃油车更环保,但如果充电系统本身就是高能耗,这就未必能真正实现环保。
“所以这也是为什么我们在设计功率电路时,要从能源来源、材料和集成度等方面综合考量,从整体的角度降低功耗。” Markus Mosen仍然以电动汽车为例,当前的主要障碍在于充电速度和续航里程,只有随着半导体技术的发展,让单次充电时间大幅降低,才能进一步加快电车替换油车的速度。“功率半导体器件将在其中发挥重要作用,随着碳化硅等宽禁带半导体成本的进一步降低,会带动更环保的电动汽车普及。”
高性能电机控制芯片的多核架构
现代电机控制系统越来越复杂,除通用功能外,还需许多专用的电机驱动和在线测试功能。无感控制是电机控制技术发展和应用的重要方向,对电机参数的在线高精度辨识能够使得无感控制系统发挥最佳的控制效果,并且实现对电机健康状况的无感检测。
“越来越多的电机系统参数需要在线辨识,电机系统的健康检测可以通过在线参数的无感辨识来实现。同时多核的架构能够使得电机控制芯片以较低的成本实现高性能的控制。”峰岹科技首席技术官毕超博士在主题为《高性能电机控制芯片的多核架构》的演讲中,分享了现代电机技术面临的新挑战,以及峰岹科技的多核架构的电机控制芯片。
峰岹科技首席技术官 毕超博士
传统的应用领域对电机的要求越来越严格,比如对环境的高鲁棒性,高效率,高功率因数,高功率密度,强容错能力,低噪音和振动, 低制造成本等;新的应用领域正在不断对电机有更加新的、特殊的要求,比如机器人、航空航天、电动汽车、无人机、医疗、新能源、移动设备、环保等。这些都将对电机设计、电机生产、功能材料、电机控制、传感技术提出要求。
毕超表示,“现在电机控制中有一种无感技术,用无感的方法来实现传感的要求,这又是一个有困难且不容易实现的。第一,我们要求把传感器做得好,第二要求高性能的MCU,怎么以高性能价格比的产品来实现无感的控制,这也是具有挑战的事情。”
高速接口的现在与未来
身处互联网移动时代,越来越多的人离不开手机、电脑、平板、电视、显示器等各类电子设备,而这些电子设备也离不开一个关键组件——接口。
这个产业随着每次技术的更新迭代,发展的速度异常迅猛。大家最耳熟能详的是USB,从早期的USB2.0到3.0到3.1、3.2,再到目前逐渐普及的USB4。接下来是内存的DDR,到DDR3、4、5、6。还有HDMI,现在已经发展到HDMI2.1,可以支持8K的技术。还有服务器和PC的CPIE,现在也实现了非常高速的传输。
集睿致远(厦门)科技有限公司总经理,CEO 王亚伦
集睿致远(厦门)科技有限公司总经理、CEO王亚伦在主题为《高速接口的现在与未来》的演讲中总结了高速接口的五个趋势:
- 更高的数据传输速度:电子产品对数据传输速度上的要求是翻倍的,即每隔两三年就要把协议满足翻倍的要求,这是技术上的难点;
- 集成更多功能:一条线解决你所有需要的,更多的功能才能丰富用户的使用体验;
- 更小的机构外观:这是目前整个Type-C崛起的重要原因之一,因为它契合了现在整个电器、消费电子越来越轻薄的需求;
- 更高的功耗效率:从早期的FullHD到8K,从USB早期只要480Mbps到现在要10Gbps、20Gbps的传输速率,高速传输的确会产生更多的热量,这是芯片公司需要解决的问题;
- 更好的兼容性和互操作性:互联时代追求“即插即用”,不想再去慢慢辨识、互通。
泛AI加速- 新时代的EDA进化
目前人工智能是当今世界上最热门的话题之一,从IBM的深蓝到AlphaGo,再到最近火热的ChatGPT,AI的快速发展对各行各业都产生了巨大的冲击和挑战。EDA行业也不例外,AI的发展离不开高性能、高带宽、低延时的芯片,此类芯片设计无论是在性能还是设计效率方面,都对EDA提出了新的挑战。
“反过来,EDA作为处理大数据量的计算软件,也天然会受益于AI。所以从AI来,到AI去,EDA在AI新时代里,会以超出想象的广度和深度演进。” Cadence副总裁, 亚太区技术运营总经理 陈敏 在主题为《泛AI加速-新时代的EDA进化》的演讲中,半导体行业人才缺口的问题,引申出了利用AI使人类脑力跨越式提升,从而使生产力得到飞跃发展的观点。
Cadence副总裁, 亚太区技术运营总经理 陈敏
设计这样能够帮助人类的智能系统,对EDA工具提出了非常大的挑战,所以EDA界也在不断地努力演变,提升抽象层次,从最原始的手工绘制版图方式,发展到支持基于晶体管——甚至基于标准单元的设计阶段。“再接下来就是AI DRIVEN的解决方案,能够大幅提升生产力。每次带来的效率会有数量级的提升,也是因为这样的提升,才能使得摩尔定律能够延续。” 陈敏说到。
谈到AI设计芯片和目前的设计工程师有什么区别,陈敏认为,首先人类设计工程师具备的人类优势,就是可以非常有创造性地提出对于复杂问题的解决方案,比如在设计创新算法,或发明新架构时。“但是人并不善于处理海量的数据,这正是AI擅长的。AI可以在算法的引领之下,并行地处理海量数据,并且可以在并行处理海量数据的过程中找到规律,从而极大地提升生产力。”
嵌入式AI与MEMS传感器塑造未来 开启全新视野
MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器,具有许多优点和应用领域,是当前科技领域中的重要发展方向之一。随着AI技术不断发展,MEMS传感器正在更多领域得到广泛应用,包括但不限于消费电子、物联网领域。
Bosch Sensortec亚太区总裁王宏宇在主题为《嵌入式AI与MEMS传感器塑造未来 开启全新视野》的演讲中表示,汽车是带动了整个MEMS市场发展的第一个试金石,第二波驱动力是消费类产品,第三波驱动力则是广阔的智能物联网市场。
Bosch Sensortec亚太区总裁 王宏宇
他用三个例子阐述了对传感器发展的看法,“首先,智能化是未来MEMS传感器主要发展趋势之一。传感器主要功能在于把物理信号转成数字信号,或者把模拟信号放大,传到下一级。而在这个过程中,未来传感器也需要具备更多智能和学习的功能,即需要把AI慢慢从目前云端下沉到边缘。”
其次是万物互联,传感器通过互相连接,还会创造出更多的价值,王宏宇说到,“最后是压力传感。目前,传统的传感器都有非常清楚的测量目标,例如大气压强、震动、转动,而博世今年新推出的一款基于电容式的压力传感器,配置在智能手表或者手机上,可以检测到用户具体在大楼的哪一层,实现室内导航功能。“
边缘智能:共赴普惠AI 的星辰大海
人工智能经历了几十年的发展,从最开始的专家系统,到如今已在各个领域得到广泛应用的大模型,其发展经历了至少三次大起大落,而到今年年初,突然爆火的ChatGPT又成功地将人工智能带往了一个新的高度。
“在某种程度上,人工智能已经代替或者超过了人类的智力水平。但是在这样一个人工智能的新航海时代,AI是不是只存在于云端,只存在于数据中心、大算力服务器上的精英们的玩具呢,还是真正能够影响到我们每个人的日常生活?” 爱芯元智创始人、董事长兼CEO仇肖莘博士在主题为《边缘智能:共赴普惠AI的星辰大海》的演讲中,阐述了爱芯元智眼中的人工智能,并分析了各类AI芯片背后的机遇。
爱芯元智半导体(宁波)有限公司创始人、董事长兼CEO 仇肖莘博士
在爱芯看来,人工智能是一个分级式或分布式的存在,从存在于数据中心的通用人工智能,如Chat GPT;到边缘智能——存在于一个工厂或者一个楼宇的边缘服务器上;再到我们日常生活遇到的各种情况,比如最典型的人工智能应用——智能驾驶汽车、无人机等智能设备。事实上,人工智能已经切实地深入到每个人的日常生活中。
仇肖莘认为,感知是将物理世界数字化的过程,感知与边缘智能芯片预计将拥有百亿到万亿的市场。而视觉又是其中非常重要的组成部分,无论是手机摄象头的进化,还是智能驾驶中的视觉技术,如今都越来越多地开始加持将AI功能融入ISP中。“下一步,AI一定会从云端下沉到边缘侧和端侧,从而进入我们每个人的生活。”
同“芯”协力,“科”创未来,构建智联的世界
物联网已经到来,并且蓬勃发展,地球上有数十亿个联网的嵌入式系统,而且距离全球500亿台设备的目标已经不远了,这在过去是不可想象的。根据IDC的预测,我们将在2025年的某一时刻达到这一目标,届时甚至你家的猫也能连接到网络,这真是太有趣了。
“要让这只猫联网,需要做到四件事情:首先需要高度可靠的数据网络,以几乎零成本的方式来传输;第二需要无处不在的计算,每个人都可以利用随身携带的计算设备来工作,这是人们与物联网交互的主要界面;第三需要无线的语音计算,所有数据都可以随时存储和访问;最后需要网络边缘使用大容量低成本的设备,毕竟花100美元将你的猫联网太贵了。” Silicon Labs首席技术官兼技术和产品开发资深副总裁 Daniel Cooley 在主题为《同“芯”协力,“科”创未来,构建智联的世界》的演讲中,畅想了一个未来万物互联的世界。
Silicon Labs首席技术官兼技术和产品开发资深副总裁 Daniel Cooley
根据麦肯锡公司最近发布的报告,预测2023年物联网的影响力将达到5.5至12.6万亿美元,这意味着届时全球经济的5-10%都将依赖于物联网技术和产品。以最早开始应用的能源公司抄表为例,近年来类似应用呈指数级增长,大到发电厂,小到办公室和家中的电路,一切都正在实现互联。此外延续数十年的汽车电气化趋势仍在继续,智能网联汽车对系统提出了更高的要求,以便运营商实时了解正在发生的事情,从而以最高的效率和安全性管理汽车网络。
此外,在健康保健、农业等全球各行各业都在采用物联网技术,“而且他们一旦采用物联网,就不会再回到以前的模式了,为什么会这样呢?”Daniel Cooley认为有两个方面的原因,一是联网设备将解锁更多价值,优化每个工具的性能;二是利用无线连接功能可以定位工具,人们在工作现场不必为寻找工具浪费大量时间。
全球半导体发展趋势展望
在PC、手机之后,半导体行业下一个杀手级应用是什么?近几年来业界一直在苦苦追问这个问题,而现实是目前各种新兴应用呈现的是碎片化趋势,并没有哪个一枝独秀。
“硅谷的CEO、CTO们在各大会议上都在分享什么观点?他们更看好AI、物联网还是电动汽车?或许我可以从EE Times编辑的角度和大家分享一下,我们所看到的趋势。” EE Times 资深产业分析师,embedded总编辑 Nitin Dahad 在主题为《全球半导体发展趋势展望》的演讲中,分享了他看到的终端市场对于芯片需求趋势。
EE Times 资深产业分析师,embedded总编辑 Nitin Dahad
首先是物联网,越来越多的行业想在自己的终端设备中增加“智能”,不管是传感器、AI还是视觉计算和处理,如今甚至家用电器也开始变得智能,这得益于MCU的大量使用。第二是汽车的电气化和智能化,虽然目前整个自动驾驶还在L3级别之前徘徊,但人们已经开始关注L4、L5级别要用到哪些传感器,充电桩、动力总成和传动系统的发展,也给功率半导体带来了更多机遇。第三是AI,除了面向C端的大语言模型,AI也在构成新的智能运输和配送体系,未来很多公司会建立自己的数据中心,研究更广阔的AIGC应用场景。
此外,Nitin Dahad还看好智慧城市、智能医疗、工业4.0等半导体新兴应用领域。而对于半导体行业本身的发展,他认为EDA公司利用AI赋能芯片设计,以及Chiplet和开源指令集架构的兴起,将改变整个产业。
最后,在由AspenCore资深产业分析师顾正书主持的圆桌讨论环节,邀请到了Imagination副总裁兼中国区总经理 刘国军,Bosch Sensortec亚太区总裁 王宏宇,斯沃特大中华区CEO 陈胜喜,东芯半导体股份有限公司副总经理 陈磊,峰岹科技首席技术官 毕超博士,英诺达(成都)电子科技有限公司副总经理 熊文,共同探讨“预见:科技新十年”的主题,为大家带来了精彩观点,详细报道请参加电子工程专辑网站。
感谢此次峰会的赞助商:
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