2021年已然結(jié)束，2022年已經(jīng)拉開帷幕，在2022年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的什么技術(shù)會影響這一年的商業(yè)發(fā)展，又會有哪些技術(shù)會改變半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的市場格局呢？<電子發(fā)燒友網(wǎng)>根據(jù)最新的市場信息，以及我們對未來技術(shù)發(fā)展的觀察，總結(jié)出了2022年最值得期待的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)十大技術(shù)趨勢。

根據(jù)我們的判斷，它們是：半導(dǎo)體工藝、RISC-V、第三代半導(dǎo)體、DDR5、6G（包括衛(wèi)星通信在內(nèi)）、Micro LED、AI ISP、 屏下攝像頭、先進(jìn)封裝、硅光芯片。

Micro LED技術(shù)發(fā)展趨勢

Micro LED顯示技術(shù)對芯片的需求量，往往以是以萬級甚至十萬級單位計算。作為一項門檻極高的技術(shù)，Micro LED芯片目前仍存在許多技術(shù)難題。其中巨量轉(zhuǎn)移依然是困擾行業(yè)進(jìn)入量產(chǎn)環(huán)節(jié)最大的困難，也就如何把幾百萬甚至上千萬顆的Micro LED芯片，從小小的幾寸晶圓上面，轉(zhuǎn)移到Micro LED顯示屏的驅(qū)動基板上去。

目前市場上的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)主要有靜電、磁力、輔助材料的粘力，以及幾何定位四種方式。前三種利用排斥與吸引的作用力轉(zhuǎn)換，或輔助材料粘力的提升與消除來實現(xiàn)批量芯片的吸附、對位與釋放；后者則通過把芯片切割成幾何異形，再混入到流體中，不斷沖涮蝕刻有同樣幾何形狀空穴位置的基板，讓芯片填滿基板上的空穴來完成巨量轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)。在Micro LED技術(shù)發(fā)展技術(shù)路徑上，基板技術(shù)、Pick & Place和巨量轉(zhuǎn)移各有優(yōu)勢，但是現(xiàn)階段針對MiniLED來說，Pick & Place更為成熟，后續(xù)會往基板技術(shù)和巨量轉(zhuǎn)移發(fā)展。

AI ISP技術(shù)發(fā)展趨勢

ISP內(nèi)部包含 CPU、SUP IP、IF 等設(shè)備，事實上這已經(jīng)能將ISP看作是一個 SOC，可以運行各種算法程序，實時處理圖像信號。而在ISP之上的AI ISP，這個用于智能終端的新一代智能圖像處理引擎，突破了傳統(tǒng)ISP圖像處理的極限。

高算力無疑是AI ISP永不會變的方向之一。視覺行業(yè)的特點要求能夠?qū)Ω叻直媛?、高幀率?a href="http://www.asorrir.com/v/" target="_blank">視頻應(yīng)用AI進(jìn)行實時調(diào)優(yōu)，因此對芯片算法、算力的要求只會越來越高。特別是要求在端側(cè)算力環(huán)境下，利用更高的算力高效實現(xiàn)AI ISP功能，將獲得相比傳統(tǒng)ISP更優(yōu)的效果。

基于深度學(xué)習(xí)的智能降噪技術(shù)發(fā)展也是不可忽視的一大助力。去噪一直是ISP的重要功能，傳統(tǒng)的NR技術(shù)采用多級時域或空域濾波，且濾波器設(shè)計融合了多種異構(gòu)類型，收益已逐漸降低。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)的降噪技術(shù)能顯著提升信噪比，越多越多技術(shù)廠商也將其是為下一個發(fā)展方向。

硅光芯片發(fā)展趨勢

硅光芯片作為采用硅光子技術(shù)的光芯片，是將硅光材料和器件通過特色工藝制造的新型集成電路。電子芯片的發(fā)展逼近摩爾定律極限，難以滿足高性能計算不斷增長的數(shù)據(jù)吞吐需求。

硅光芯片用光子代替電子進(jìn)行信息傳輸，可承載更多信息和傳輸更遠(yuǎn)距離，具備高計算密度與耗的優(yōu)勢。在400G光模塊已經(jīng)進(jìn)入全面商用部署，800G光模塊穩(wěn)步推進(jìn)樣機(jī)研制與標(biāo)準(zhǔn)制定的背景下，1.6Tb/s光模塊無疑是下一階段發(fā)展的重點。提升光互聯(lián)速率，增加互聯(lián)密度是展現(xiàn)硅光技術(shù)的超高速、超高密度、高可擴(kuò)展性的首要任務(wù)。

6G發(fā)展趨勢

6G時代的全新生態(tài)首先會對芯片工藝提出挑戰(zhàn)。100Gbps速率、亞ms級時延以及各種對計算能力的極致應(yīng)用都對通信能力和計算能力提出了更高的要求。6G時代的芯片制程工藝因此必須向1nm甚至更低的節(jié)點邁進(jìn)。同時6G終端不可避免的走向高集成化，高復(fù)雜化，低功耗化。這些要求離不開系統(tǒng)級芯片與系統(tǒng)級封裝。只有借助半導(dǎo)體芯片制程工藝來實現(xiàn)終端系統(tǒng)功能集成才能在成本和周期、效能等方面滿足要求。

與此同時，6G芯片需要各種關(guān)鍵器件的也必須踏上新的發(fā)展方向。這些必須通過新材料和全新物理機(jī)制來實現(xiàn)才能從根本上解決傳統(tǒng)器件在物理層面所受到的限制。因此，碳化硅、氮化鎵、氧化鎵等新材料的工藝突破也是6G技術(shù)發(fā)展中必不可少的一環(huán)。

半導(dǎo)體工藝發(fā)展趨勢

半導(dǎo)體工藝在2021年迎來了重大的突破，首先是手機(jī)SoC的全面5nm化，接下來開始推進(jìn)先進(jìn)制程的是HPC與AI芯片。臺積電、英特爾和三星等廠商均在今年訂購了多臺EUV光刻機(jī)，用于5nm的產(chǎn)能擴(kuò)張以及后續(xù)制程的準(zhǔn)備。然而目前EUV技術(shù)并不算成熟，其產(chǎn)量和良率與過去DUV相比仍有一定差距。此外，擴(kuò)建先進(jìn)制程的工廠建設(shè)周期并不短，成本卻異常高。盡管各國各地區(qū)政府已經(jīng)投入了一大筆資金，先進(jìn)制程的產(chǎn)能仍在緩慢推進(jìn)中，2022年的供應(yīng)局面仍然有待觀察。

光刻機(jī)制造商ASML仍在研發(fā)下一代高NA的EUV光刻機(jī)，但預(yù)計要2024年以后才會正式投入使用，屆時我們才會真正邁入2nm或是20A之后的時代。2021年可以說是3到5nm先進(jìn)制程普及的第一年，2022年我們將見證首批4nm芯片的陸續(xù)面世。與此同時，7nm及之前的成熟制程受到產(chǎn)能影響仍然吃緊，但在擴(kuò)大產(chǎn)能的熱潮過去后，更低的流片和生產(chǎn)成本勢必會為IoT等市場帶來新一批機(jī)遇。

RISC-V發(fā)展趨勢

對于RISC-V這一架構(gòu)來說，2021年可以說是意義非凡的一年。加入RISC-V基金會的公司和組織增長了130%，已經(jīng)投入市場的RISC-V核心數(shù)量也預(yù)計在20億以上，且這個數(shù)字將在2022年和2023年再翻一番。RISC-V也在2021年迎來了15項新規(guī)范，進(jìn)一步增強(qiáng)了該架構(gòu)在虛擬機(jī)、ML推理等工作負(fù)載上的表現(xiàn)，為RISC-V用于汽車、工業(yè)和數(shù)據(jù)中心等場景提供了更多的機(jī)會。

小到DSP，大到千核的AI加速器，半導(dǎo)體業(yè)界已經(jīng)開始注意到RISC-V的擴(kuò)展性潛力，陸續(xù)推出了諸多RISC-V芯片。這種趨勢在國內(nèi)更為顯著，畢竟RISC-V基金會中四分之一到三分之一的廠商都是國產(chǎn)公司。在這之前，從未有過任何開源框架達(dá)到如此龐大的影響力。開源生態(tài)對這一開源架構(gòu)充滿了好感，從Linux基金會近來的緊密合作就可以看出。

盡管在高性能核心上，RISC-V與ARM或x86仍有一定的差距，但在頭部IP公司的努力下，毋庸置疑的是，這個差距正在日漸縮小，未來基于RISC-V的手機(jī)和筆記本或許已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)了。而對于渴望更快進(jìn)入市場的初創(chuàng)或小型半導(dǎo)體公司來說，RISC-V成了低成本高潛力的不二之選。

先進(jìn)封裝發(fā)展趨勢

在疫情的進(jìn)一步推動下，人工智能的場景和需求持續(xù)增加，需要處理的數(shù)據(jù)量也呈現(xiàn)爆發(fā)的態(tài)勢，算力的增長成了解決該問題的最直接途徑。除了利用更先進(jìn)的工藝來提高晶體管密度和PPA以外，異構(gòu)計算也起到了極大的作用，而要想實現(xiàn)異構(gòu)計算，必然離不開先進(jìn)封裝技術(shù)。

首先就是邏輯、存儲和I/O芯片的集成封裝和Chiplet的設(shè)計，為了追求更大的帶寬和更低的延遲，越來越多的芯片設(shè)計廠商都在嘗試先進(jìn)的2.5D和3D封裝技術(shù)。所有代工廠商也在持續(xù)演進(jìn)旗下的先進(jìn)封裝技術(shù)，比如臺積電的CoWoS=S/L和SoIC、英特爾的Foveros和三星的X-Cude都在2021年公布了未來的路線圖。

在行業(yè)看來，單單依靠摩爾定律是無法持續(xù)推動半導(dǎo)體創(chuàng)新的，先進(jìn)封裝成了EDA、代工廠和IP廠商們主推的另一條蹊徑。玩轉(zhuǎn)了先進(jìn)封裝的芯片設(shè)計公司很有可能更快地實現(xiàn)彎道超車。

第三代半導(dǎo)體發(fā)展趨勢

近年來第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)備受關(guān)注，尤其是在電力電子領(lǐng)域，第三代半導(dǎo)體已成為電力系統(tǒng)高效、高速、高功率密度的代名詞。隨著“碳中和”目標(biāo)日期的日益臨近，具有耐高溫、高頻、高壓和高功率密度的第三代半導(dǎo)體正式切入新能源賽道，推動綠色能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并有望成為綠色經(jīng)濟(jì)的中流砥柱。

在汽車電氣化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化快速發(fā)展的推動下，車用半導(dǎo)體市場需求進(jìn)一步擴(kuò)大，高功率密度、高電能轉(zhuǎn)換效率的第三代功率半導(dǎo)體開啟了快速“上車”模式。同時，受益于能源革命，儲能產(chǎn)業(yè)也迎來了發(fā)展的上升期。受綠色能源產(chǎn)業(yè)的影響，第三代半導(dǎo)體也進(jìn)入了黃金的發(fā)展周期。

隨著襯底產(chǎn)能的釋放、材料價格下降、晶圓良品率提升和產(chǎn)線規(guī)模的擴(kuò)大，進(jìn)一步降低了第三代半導(dǎo)體與硅基器件的價格差距。乘著新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的東風(fēng)以及成本的不斷下探，在未來第三代半導(dǎo)體將會迎來巨大的發(fā)展。

DDR5發(fā)展趨勢

英特爾第12代Core處理器的發(fā)布，正式拉開了DDR5存儲器發(fā)展的序幕。DDR5是DDR4的迭代，具有更高的頻寬，峰值數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)8.4Gbps，與DDR4相比傳輸速率提高了超過50%，同時DDR5也由DDR4的4個Bank群組提升至了8個，8倍的突發(fā)存取長度也從8倍提升至了16倍，綜上所述，可以說DDR5在很多方面與DDR4相比，性能至少提升兩倍或以上。

2021迎來了DDR5的商用元年，并且不少內(nèi)存企業(yè)也陸續(xù)發(fā)布了DDR5內(nèi)存產(chǎn)品，不過目前屬于DDR5發(fā)展的初期，在同等的內(nèi)存規(guī)格中，DDR5的價格甚至高出DDR4近一倍的價格，前期市場滲透率堪憂。此前Omdia也對DDR5作出了相關(guān)的市場預(yù)測，隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步與生產(chǎn)良率的提高，預(yù)計到2021年底，DDR5的市場份額占1.1%，而DDR4的占比超過一半，達(dá)到了51.5%。預(yù)計到2022年DDR5占比會提升至10.7%，2023年超越DDR4，但與DDR4的市場份額差距不大，直至2024年DDR5才能站穩(wěn)腳跟，取得壓倒性的勝利。

屏下攝像頭發(fā)展趨勢

手機(jī)全面屏?xí)r代已經(jīng)到來，但目前市場上都手機(jī)還都以劉海屏、水滴屏、打孔屏為主，僅有中興AXON 30、小米Mix4等少數(shù)做到了真正的全面屏手機(jī)，之所以真全面屏手機(jī)還未能成為主流的最大影響因素，就是屏下攝像頭技術(shù)限制的問題。水滴屏、打孔屏、劉海屏的設(shè)計，讓本應(yīng)顯示畫面的區(qū)域，因攝像頭的存在而略顯突兀。

隨著人們的審美不斷提升，推廣屏下攝像頭技術(shù)，發(fā)展真全面平已成為了手機(jī)產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展趨勢。大膽預(yù)測，2022年屏下攝像頭產(chǎn)品將會迎來產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)，將手機(jī)產(chǎn)業(yè)推向一個新的高度。不過由于屏下攝像頭方案成本較高的原因，屏下攝像頭技術(shù)前期主要會分布在中高端手機(jī)應(yīng)用中，相信在不久的未來，屏下攝像頭技術(shù)將會在手機(jī)行業(yè)中全面普及。