高芯圈 芯片半导体资讯网 TrendForce:2023年科技行业10大趋势

TrendForce:2023年科技行业10大趋势

作者:匿名    来源:未知   
浏览:647    发布:2022-10-25 10:28:48

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从 16nm 节点开始,纯代工工艺从平面晶体管过渡到 FinFET 一代。随着7nm工艺的发展和EUV光刻技术的引入,FinFET结构在3nm节点遇到了物理极限。从那以后,先进制造工艺的两位领头羊出现了分歧。台积电2022年下半年继续在量产3nm产品中使用FinFET结构,2023年上半年正式发布,量产规模逐季增加。2023年,台积电3nm产品将包括PC CPU和智能手机SoC。三星开始在 3nm 推出基于 GAAFET 的 MBCFET 架构(多桥通道场效应晶体管),该工艺将于 2022 年开始量产。其第一代产品是加密货币挖矿芯片。2023年,三星将专注于第二代 3nm 工艺,目标是量产智能手机 SoC。两家公司在 3nm 量产初期仍专注于高性能计算和智能手机平台,因为这些产品对提高性能、降低功耗和减小芯片面积有更高的要求。(半导体人才网)


对于28nm以上的成熟工艺,代工厂专注于特殊工艺的多元化发展,从逻辑工艺开发了包括HV(High Voltage)、Analog、Mix-signal、eNVM、BCD、RF等技术平台。专业生产智能手机、消费电子、高性能计算、汽车、工业计算等领域所需的电源管理IC、驱动IC、微控制器(MCU)、RF(射频)等周边IC。随着 5G 通信、高性能计算、新能源汽车、汽车电子等行业迎来特殊半导体元器件消耗量增加的趋势,这些应用亟需依靠多种专业化工艺的支持,实现各领域所需的特殊用途。


发展趋势聚焦汽车IC设计,第三代半导体兴起


全球汽车行业向 CASE 发展趋势,推动了对汽车半导体的强劲需求。汽车半导体厂商基本上分为两类:IDM 和 Fabless。作为传统的汽车芯片供应商,IDM 提供了相当完整的各种 ECU 选择,并逐渐从传统的分布式架构演变为域控制单元 (DCU) 和区域控制单元 (ZCU) 架构。另一方面,Fabless 继续专注于汽车高性能计算领域,并开发用于自动驾驶计算的车载远程信息处理系统和 SoC。由于汽车功能的复杂性,32位MCU型已成为市场主流规格。2023年渗透率将超过60%,市值达到74亿美元,并将向28nm(含)以下工艺发展。此外,自动驾驶汽车需要高性能计算的AI SoC,并继续向5nm(含)以下先进工艺发展,计算能力达到1000 TOPS,这些产品将与MCU一起加速全球汽车产业升级。


随着800V汽车电驱动系统、高压直流充电桩、高效绿色数据中心的迅速崛起,SiC和GaN功率器件进入快速发展阶段。集邦咨询预测,2022-2026年,SiC和GaN功率器件市场的年复合增长率将分别达到35%和61%。随着电动汽车对快速充电和更好的动态性能的需求越来越迫切,预计 2023 年前将有更多车企将 SiC 技术引入主逆变器,其中高可靠性、高性能、低成本的 SiC MOSFET 是竞争重点。GaN已进入低功耗消费电子应用红海市场,三星于2022年推出首款45W GaN快速充电器,再次激发市场热情。随着技术和供应链的不断成熟和成本的下降,GaN功率器件正在向中高功率储能、数据中心、家用微型逆变器、通信基站和汽车等领域扩展。在欧盟严苛的能效要求和中国东数西算计划的背景下,数据中心电源和服务器制造商已经清楚地认识到GaN技术的重要性。GaN功率元件预计2023年大规模发布。数据中心电源和服务器厂商已经清楚地掌握了GaN技术的重要性。GaN功率元件预计2023年大规模发布。


新一代DRAM初具规模,200+层NAND闪存开发加速


DRAM方面,伴随着疫情加速,企业也在大规模数字化转型,服务器出货量不仅更多地集中在数据中心,也让新型内存模组,尤其是基于CXL规格的模组,不断涌现。由于服务器系统中的 RDIMM 插槽数量有限,使用 CXL 可以使整个设备在执行高速计算时避免这种限制,同时增加系统可以使用的 DRAM 数量。2023 年,不仅 Intel Sapphire Rapids 和 AMD Genoa 等服务器 CPU 将支持 CXL 1.0,DRAM 模块也将采用 DDR5。此外,为了有效运行 AI 和 ML(机器学习)操作,某些服务器 GPU 将引入新一代 HBM3 规范。因此,在内存制造商和众多XPU 供应商的规划下,新一代内存已逐步组织起来,预计2023年将获得市场份额。


NAND Flash方面,2023年堆叠层数将加速,预计4家供应商将迈向200+层技术。部分厂商甚至会量产PLC(Penta Level Cell),希望未来随着单位增长进一步优化,有机会替代服务器上的HDD应用。SSD传输接口方面,随着2023年Intel Sapphire Rapids和AMD Genoa的量产,企业级SSD将进一步升级支持PCIe 5.0传输,将传输速率提升至32GT/s,满足高速计算需求例如 AI/ML,也有助于企业 SSD 平均容量的快速增长。


辅助驾驶渗透率上升,汽车MLCC发展加速


目前,高级驾驶辅助系统(ADAS)正逐渐成为新车的标配。L1/L2 是现阶段市场上的主要配置级别,使用大约 1800~2200 个汽车 MLCC。随着半导体 IDM 开发的 ADAS 专用 MCU、Sensor IC 等越来越成熟,2023 年开始,L3 级 ADAS 系统将成为众多豪华车厂高端车型的核心升级,引领 MLCC 消费量跃升至3000~3500个单位。在MLCC中,0402尺寸正好满足车侧监控模块的有限空间,成为主要的应用尺寸规格。


电动汽车动力核心已成为各汽车制造商响应消费者提高电池寿命、优化充放电效率和动力回收系统的需求的主要研发重点之一。逆变器、电池管理系统和直流电源转换器是构成车辆灵魂的三个子系统,使用约 2000~2500 颗大容量(10u 以上)和高温(X7S/R)汽车 MLCC。日本厂商村田于2022年初正式量产新的高电容高压1206尺寸车用产品,可达到22u 16V。TDK、太阳诱电、三星、国巨等企业也在积极抢滩。


碳中和加速电动汽车转型,电池大战因补贴减少重新浮现成本问题


俄乌冲突后,汽车制造所需的各种原材料成本不断上涨。特别是与电池相关的材料成本急剧增加,并迅速转嫁到汽车标价上。再加上车用半导体长达两年的缺货,加强供应链的韧性、弹性和稳定性成为车厂的当务之急。汽车制造商希望缩短电池供应链,以避免供应链脱节。各国出于政治考量,都在积极推动电池供应链的本土化。一方面,他们提出了优惠的投资条件,同时,他们也要求一定比例的汽车零部件国产化,作为一种胡萝卜加大棒的方式来吸引电池厂在全球范围内投资。随着一些国家开始减少或取消电动汽车购车补贴,成本问题再次浮出水面。由于需要生产具有成本竞争力的车型,同时兼顾安全性和性能,电池的发展势在必行,有望朝着统一化、多元化、集成化方向发展。电池组装统一,加强电池生产管理,提高通用性。根据车辆等级使用不同类型的电池可以分散供应风险并降低成本。通过电池到电池组 (CTP)、电池到机箱 (CTC) 和其他高度整合的方法集成设计,提高了电池和机箱的模块化。另一方面,在全球净零碳排放目标的推动下,作为电动汽车核心的动力电池需求快速增长,促使相关企业加快产能扩张。2023年,全球动力电池产能将突破TWh(Terawatt-hour,百万兆瓦时)门槛,产值接近1200亿美元。目前,动力电池产业链的快速扩张受到锂、钴、镍等先锋矿产资源扩张周期的制约,导致近年来动力电池制造成本不断攀升。凭借其性价比优势,磷酸铁锂电池在全球的市场份额有望在2023年超过三元电池。


产能和技术有保障,中国面板厂加强小尺寸AMOLED市场影响力


随着我国柔性AMOLED产能的逐步扩大,小尺寸手机市场的发展影响力逐渐增强。韩国面板厂商和品牌此前是旗舰折叠手机市场的主要龙头企业。不过,随着国产手机品牌开始陆续推出折叠手机,中国面板厂商生产的折叠AMOLED面板出现了机会。采用供应链本土化战略,中国本土手机品牌有望逐步扩大对来自中国面板厂的可折叠AMOLED面板的使用。为了减少大规模柔性AMOLED产能,面板制造商正在积极优化成本。预计 AMOLED 驱动 IC 将转换为无 RAM 架构以降低成本。随着柔性AMOLED面板结构的调整,部分柔性AMOLED面板产品的成本和报价可以降低到标准刚性AMOLED面板的水平,瞄准市场份额更大的中端机型。


另一个中型市场是笔记本电脑。AMOLED 笔记本预计在 2022 年占整体笔记本市场约 1.2%,2023 年约 1.7%。AMOLED 面板加速中型市场发展的决定性关键在于苹果对 iPad 和 Macbook 系列产品的未来计划,因为苹果已经开始考虑使用 AMOLED 面板。流行的AMOLED面板仍然受到产线规模的限制,目前仍处于第六代,在切割效率方面不是很经济。此外,笔记本电脑的使用寿命比标准手机长。对当前 AMOLED 面板结构寿命的怀疑导致了 Tandem(双堆叠发光层)架构的发展。预计未来1-2年,面板厂将继续以现有产能和技术继续专注于中型笔记本产品的开发,为未来更大的世代产能发展奠定基础。同时,将就8.5代RGB气相沉积AMOLED产能和技术进行讨论和规划。


Micro LED多元化进入更多应用,电视和车用显示器推动Mini LED背光渗透


2022年Mini LED背光显示屏总出货量约1680万片,同比增长74%,其中电视应用将占品牌投资的最大份额。主要原因有三个。首先,Mini LED 技术是提高 LCD 对比度的最佳解决方案。其次,由于OLED产能有限,预计2023年95%以上的平板电视将保留LCD技术的使用。Mini LED为液晶电视提升规格和产品年轻化提供了最佳路径。最后,中国厂商正在积极投资Mini LED产品的上、中、下游。通过量产定价策略,制造商可以利用更高的成本效益来加速Mini LED背光在电视市场的渗透。


车载显示器是 Mini LED 背光应用的另一个孵化温床。与消费类显示器相比,车载显示器对亮度、对比度和可靠性的要求更高。Mini LED 背光的相关特性有助于提高行车安全性。在新能源汽车(NEV)对更强大显示效果的动态追求和数字化仪表趋势的刺激下,Mini LED 背光也将优先在新能源汽车中扩大使用。2023年Mini LED车载显示屏预计出货量约30万台,年增长约50%。


智能手表可穿戴设备将是 2023 年 Micro LED 后大显示屏的下一个量产应用,以高价健身追踪器为起点。未来,设计将围绕Micro LED与柔性背板相结合。在将微显示应用于透明AR智能眼镜方面,虽然极小尺寸(5um以下)Micro LED首先要克服全彩方案、红光芯片外量子效率等困难挑战,但有机会加速发展Micro LED 微型显示器通过整个 LED 产业奠定的坚实技术基础。


在车载显示器方面,为了让驾驶者沉浸在与人机界面交互而构建的高度智能化的驾驶室中,车载显示器的发展涵盖大尺寸、曲面、透明、高动态对比度,甚至组合更多的传感元件来实现智能功能。Micro LED 非常适合在高端汽车环境中应用。在平视显示器(HUD)应用方面,HUD将仪表板和导航系统信息集成并投射到前挡风玻璃上,减少驾驶员向下看的机会,以确保驾驶安全。采用主动驱动方案的Micro LED也可以直接显示在透明玻璃背板上,实现HUD功能。


展望2023年,5G智能手机占比有望提升至60%


从智能手机演进的角度来看,之前的重点一直是改进硬件规格。然而,随着近年来创新下滑,智能手机品牌更致力于软件算法和周边服务的推广,例如在视频算法领域与光学巨头蔡司和徕卡建立合作伙伴关系,并提供支付和视频流服务。除了突出品牌之间的差异,这一策略还代表着通过增加周边服务在收入方面的双赢。展望2023年,5G智能手机占比有望正式突破50%。随着显示技术的进步,预计2022年OLED折叠手机渗透率将达到1.1%。


AR/VR产品成为绿色生产基石,加速元宇宙普及 


元宇宙将促使品牌厂商加快在AR/VR产品开发上的投入,并在2023年推出更多产品。同时,厂商也将积极推广各种元宇宙应用服务,通过平台带动AR/VR硬件市场的需求。进而利用硬件设备提供的虚拟交互体验,提升元宇宙应用的优势。在消费市场,厂商将专注于虚拟社区、游戏、虚拟人物直播(VTubers)等应用,而商业远程会议和远程教育可以通过元宇宙平台提供比二维视频更多样化的交流和交互功能。


因此,元宇宙也将推动Micro OLED、MiniLED和Pancake镜头等新型显示器和光学元件的采用。操作也将从最初的控制器配置向图像识别或可穿戴设备应用发展,导致安装更多图像传感和MEMS组件,通过人体数据分析实现自然人机界面。这种效应促使许多制造商投资开发与操作设计和分析算法相关的技术和专利。此外,AR/VR应用也将在智能制造、智能交通、智慧城市等领域发挥重要作用,尤其是考虑到节能减碳等绿色产业趋势。元宇宙平台的虚拟仿真功能可以减少现实世界测试和使用中产生的浪费,包括产品设计和检验、生产线管理和试运行、交通模拟和规划以及城市设施的虚拟游览。在人工智能应用和计算性能的辅助下,虚拟模拟将降低企业和政府的运营成本,也将增加采用的意愿并加速元宇宙的普及。(半导体人才网站)


5G FWA 2023年全球大规模商用,家庭宽带加速普及


由于 5G FWA 可以支持家庭和商业应用,并提供更大的带宽和更低的延迟连接,因此它已成为固定宽带连接的替代方案。目前,全球已有超过45个国家和地区的83家运营商推出了符合3GPP的5G FWA服务。FWA 运营商需要以尽可能低的总拥有成本 (TCO) 提供数据,同时确保网络连接和整个广泛生态系统的未来发展。2023年,全球运营商纷纷投资发展宽带建设。此外,监管机构将无线视为有线连接的替代方案。运营商也在考虑扩大FWA服务的部署,加速提供宽带互联网服务,并通过无线通信技术提高传输速率。部署 5G FWA 服务需要更短的上市时间和更低的成本。因此,服务提供商可以通过集成 5G 技术在更短的时间内提供高速、低延迟的宽带服务。此外,在多频段提供新频谱和服务,使家庭逐渐负担得起,这将成为2023年5G FWA发展的驱动因素。

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