2020年注定是歷史銘刻的一年。新的王冠流行已席卷全球。許多行業(yè)在停滯并重新啟動后都按下了加速鍵。新技術(shù)和新應(yīng)用不停涌現(xiàn)，5g大規(guī)模商用，開放的電腦體系構(gòu)造和晶圓異構(gòu)化諸如集成之類的一系列創(chuàng)新突破相繼出現(xiàn)。

技術(shù)無止境，創(chuàng)新永無止境。進入嶄新的2021年，半導(dǎo)體行業(yè)將在哪里率先得到突破？創(chuàng)新趨勢將如何推動行業(yè)發(fā)展？

仰望星空，看著科學(xué)前沿，規(guī)劃腳踏實地的發(fā)展道路。技術(shù)自我健全根本都不是空話。只有把握全局的發(fā)展觀，才能更好地應(yīng)對下一場戰(zhàn)斗。慧聰電子網(wǎng)經(jīng)過整理歸納總結(jié)出2021年與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相關(guān)的十大趨勢，以窺見未來。

第三代半導(dǎo)體材料爆炸

以氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）表示的第三代半導(dǎo)體具不錯的屬性，例如耐高溫，耐高壓，高頻，高功率和耐輻射性，但受到在工藝和成本方面受其他因素的限制，多年來始終僅限于小規(guī)模應(yīng)用。近年來，隨著材料增長，器件制備等技術(shù)的不停突破，第三代半導(dǎo)體的高性價比優(yōu)勢已逐漸顯現(xiàn)。逐漸出現(xiàn)并開放應(yīng)用市場：SiC組件已用以汽車逆變器，GaNfast充電器也已大規(guī)模上市。在未來五年中，基于第三代半導(dǎo)體材料的電子裝置將得到普遍應(yīng)用在5G基站，新能源汽車，uhv，數(shù)據(jù)中心和其他場面中用到。

Arm架構(gòu)處理器全盤滲透

Arm公布了Cortex-A78CCPU，專門用以新一代“自始至終在線”筆記本計算機，該筆記本計算機可贊成8個“大基本”并將l3緩存增加到8mb。基于Cortex-A78C的CPU芯片將成為高性能pc市場上x86架構(gòu)CPU的強勁競爭對手，而蘋果Maccomputer將全然采用基于Arm架構(gòu)的CPU來驅(qū)動更多Arm營地芯片設(shè)計供應(yīng)商已進入pc市場，包括高通，華為和三星。據(jù)稱，即使x86營房的AMD也在開發(fā)基于亞馬遜的處理器芯片，而AWSArm推動了服務(wù)器市場中CPU構(gòu)造HPC的增長。在高性能計算（Arm）方面，基于arm架構(gòu)的超級電腦“富岳（Fugaku）”在全球前500強超級電腦中排名榜第一。

國內(nèi)替代成為發(fā)展的主線

到2020年，盡管受到新的王冠流行和美國壓制等不利于因素的影響，我國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍維持了較高的增長率。預(yù)計年收益將超過8000億元，增長率相近20％，進口狀況也將相近。超過3000億美元，設(shè)計產(chǎn)業(yè)正在迅速發(fā)展，保守預(yù)計國內(nèi)替代仍將是2021年國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主線，并將加速上下游產(chǎn)業(yè)的協(xié)同研究在華為上撤除美國將在2021年迎來一段放松時代。預(yù)計華為在2021年將得到部分回復(fù)，國際供應(yīng)鏈合作同伴如臺積電，高通，聯(lián)發(fā)科將處于非先進的技術(shù)和產(chǎn)品水準(zhǔn)合作。如果從未關(guān)鍵的系統(tǒng)性高風(fēng)險和半導(dǎo)體行業(yè)的變化，那么國內(nèi)半導(dǎo)體將有或許實現(xiàn)90％的增長率。到2021年將超過20％，整個行業(yè)規(guī)模預(yù)計將超過1萬億元。

整個芯片生產(chǎn)線的緊張局勢繼續(xù)

目前，由于產(chǎn)能欠缺而導(dǎo)致的貨品短缺和價位上漲早就遍及該行業(yè)的許多環(huán)節(jié)。從鑄造到包裝再到設(shè)計，我們都與客戶商談以成本轉(zhuǎn)移為基本提高價錢。一方面，中美關(guān)聯(lián)的下一個發(fā)展方向仍然不明了；另一方面，@loc@聯(lián)系的下一步發(fā)展方向仍然不明確。另一方面，8英寸產(chǎn)能的短缺幾乎不也許在短期內(nèi)擴展。因此，不安的產(chǎn)能情形將持續(xù)到最少2021年第三季度，預(yù)計全球半導(dǎo)體產(chǎn)能將持續(xù)到2021年，甚至8英寸產(chǎn)能也也許持續(xù)到2022年。

3nm工藝節(jié)點區(qū)別變大

自從7nm工藝開始以來，臺積電和三星Foundry=在路線演進方面存在相對較大的區(qū)別，例如三星7nm（7lpp）較早采用了EUV（極紫外線），并采用5nm和4nm作為半世代工藝；在臺積電繼7nm自身發(fā)展（N7/N7P/N7+）之后，5nm也成為舉足輕重的工藝迭代.2020年4月，臺積電透露了3nm工藝（N3）的實際信息。N3是繼之后的另一次正式迭代。N5流程。預(yù)計晶體管密度將提高1.7倍（單元級密度約為290mtr/mm2），與N5。@nz相比之下，它將使性能提高多達50％，功耗減低多達30％。@工藝的高風(fēng)險生產(chǎn)藍(lán)圖是2021年，并將于2022年下半年開始量產(chǎn)?？紤]到成熟度，功耗和成本疑問，臺積電表示臺積電N3仍將采用傳統(tǒng)的N3構(gòu)造，但是其3nm工藝本身的進步仍然有機遇采用FinFETtechnology.null

系統(tǒng)級封裝（SiP）成為主流

芯片封裝技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷了四個階段：第一階段是插座組件（DIP/PGA）；第二階段是插座組件（SMT）。第二階段是表面貼裝（BGA/CSP）；第三階段是區(qū)域陣列包裝（SiP）；第四階段是高密度系統(tǒng)級封裝（SiP）。目前，全球半導(dǎo)體封裝的主流技術(shù)已進入第四階段。PoP，Hybrid和芯粒等主要包裝技術(shù)已得到大規(guī)模應(yīng)用，一些高端包裝技術(shù)已開始應(yīng)用于Chiplet（。SiP）3DSiP的發(fā)展包裝正在從單面包裝向雙面包裝轉(zhuǎn)變。預(yù)計雙面封裝sip將在2021年成為主流，而多層@nz@產(chǎn)品將在2022年出現(xiàn)。

FPGA造AI加速器

自從Altera和Xilinx在1980年代率先開發(fā)出可編程邏輯設(shè)備類別FPGA以來，F(xiàn)PGA經(jīng)歷了幾波巨大的變革，除了其固有的可編程靈活性外，網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)交換功用也使FPGA云計算和數(shù)據(jù)中心必不可少的海量數(shù)據(jù)處理單元，更是是機器學(xué)習(xí)/AI，網(wǎng)絡(luò)加速和計算存儲等應(yīng)用對FPGA的需要很高，例如SmartNIC，搜索引擎加速器，AI推理發(fā)動機等新興的邊沿計算將引發(fā)FPGA需要狂潮，包括5G基站和電信基礎(chǔ)設(shè)施，外緣網(wǎng)關(guān)和路由器以及IoT智能終端等。智能工廠，智慧城市和交通運輸將推動FPGA應(yīng)用程序的更進一步增長和擴展。

PC處理器性能飛躍

在PC處理器的性能持續(xù)了十多年之后，摩爾定律減慢了速度，性能和效率得到了巨大的提高，這在半導(dǎo)體行業(yè)中很罕見，即使如此，10nmsuperfin工藝也被推延到了在2020年下半年，以及Skylake微構(gòu)造被用到了數(shù)年的背景下，讓IntelPC處理器性能和效率遙遙領(lǐng)先十多年的神話將在2020年終止。nz@很少見到持續(xù)2-3年的性能小幅增長，并且這種趨勢預(yù)計將持續(xù)1-2年。

碳基technology加速了柔性電子的發(fā)展

作為制造柔性裝置的基本材料，碳基材料將離去實驗室，并打算可輕易拉伸和彎曲的柔性電子裝置。例如，用這種材料制成的電子皮膚不僅有著類似于真正皮膚的機器性能，而且還具感知外部環(huán)境的能力。柔性電子產(chǎn)品是指在形狀改變（例如扭曲，折疊和拉伸）后維持其原始性能的電子裝置，并且可以當(dāng)作可穿戴設(shè)備，電子皮膚，柔性顯示屏等。柔性電子產(chǎn)品開發(fā)的主要瓶頸取決材料-當(dāng)前的柔性材料或不足“柔韌性”，易于失靈，或者電氣性能遠(yuǎn)不如“硬”硅基電子。近年來，碳基材料的技術(shù)突破為柔性電子產(chǎn)品提供了更好的材料選擇：碳納米管這種碳基柔性材料的質(zhì)量可以滿足大規(guī)模集成電路以及用該材料制備的電路的要求。在相同尺寸下，性能超過硅基電路；并且還實現(xiàn)了另一種碳基柔性材料石墨烯的大面積制備。

數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)“智商進化”

隨著云計算的發(fā)展以及數(shù)據(jù)規(guī)模的不停指數(shù)增長，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理遭遇著巨大的挑戰(zhàn)，例如昂貴的存儲成本，繁雜的集群管理和多樣化的計算任務(wù)；面對數(shù)據(jù)規(guī)模的巨大增長和繁雜多樣的處理方案，手動管理和系統(tǒng)調(diào)整缺乏。因此，通過智能方式自動優(yōu)化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)已成為未來數(shù)據(jù)處理發(fā)展的必定選擇。人工智能和機器學(xué)習(xí)逐漸被普遍應(yīng)用于智能冷熱數(shù)據(jù)分層，異常檢測，智能建模，資源動員，參數(shù)調(diào)整，壓力測量生成，索引推薦等領(lǐng)域，有效地縮減了數(shù)據(jù)計算，管理成本處理，存儲，操作和維護的過程實現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的“自治和自我進化”。