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半导体芯片的应用领域新兴趋势

来源:http://www.shgongjunpower.com/ │ 发表时间:2019-10-28 | 浏览数:载入中...

    半导体芯片是当代许多新兴产业的基石,比如人工智能、虚拟现实VR、大数据、物联网、5G等等. 那么半导体芯片在新兴应用领域的发展趋势是怎样的呢?


   从2010年开始,在硅麦克风、惯性传感器等的带动下,MEMS市场开始进入快速成长期。

从下游应用来看,目前汽车电子和消费电子是至主要的应用领域;据IDC预测,物联网作为通信行业的新兴应用,在万物互联的大趋势下,市场规模将进一步扩大;可穿戴设备在2015~2020年出现两位数的增长。工业机器人产业加速发展,已成为十分可期的爆发式增长战略性新兴产业;资本市场敏锐地捕捉到人工智能的商业化前景,我国人工智能领域投融资热度快速升温;近年来,国内外对虚拟现实的投资非常火热。

   一、物联网市场

   有数据显示,2015年全球物联网市场规模达到624亿美元,同比增长29%。到2018年全球物联网设备市场规模有望达到1036亿美元,2013~2018年年均复合增长率将达21%。

   越来越多的物品和设备正在接入物联网,这将催生巨大的物联网半导体芯片需求。2015年全球物联网设备数量已经达到49亿台,到2020年全球使用的物联网设备数量将增长至208亿台。预计到2018年物联网设备数量将超过PC、平板电脑与智能手机存量的总和。2019年新增的物联网设备接入量将从2015年的16.91亿台增长到30.54亿台。

   在我国,物联网被国度列入“十三五”规划的重点发展领域,物联网在中国的发展同样如火如荼。根据工信部发布的数据,2014年我国物联网产业规模达到6000亿元,同比增长22.6%;2015年产业规模达到7500亿元,同比增长29.3%;预测到2020年中国物联网的整体规模将超过1.8万亿元。

   二、传感器(MEMS)市场

   MEMS(微机电系统)是在半导体芯片制造技术基础上发展起来的新兴领域,是微电路和微机械按功能要求在半导体芯片上的集成,基于光刻、腐蚀等半导体技术。MEMS器件主要包括传感器、执行器、微能源等,传感器较为成熟,执行器和微能源多处于起步阶段。MEMS当前主要应用在消费电子、汽车等领域。随着产品的不断成熟,航空航天、医学和工业领域的应用也逐渐普及。

   1. 全球MEMS市场

   从2010年开始,在硅麦克风、惯性传感器等的带动下,MEMS市场开始进入快速成长期,从下游应用来看,目前汽车电子和消费电子是至主要的应用领域。

   2010~2015年,汽车电子的年均复合增长率(CAGR)为6.8%,高于消费电子的5.1%。由于消费电子领域的基础创新较快,消费电子领域2015~2020年的CAGR为10.9%。预测2015~2020年汽车、工业、医疗的CAGR分别4.3%、7.7%、11.8%。

   从全球来看,MEMS当前市场规模约为120亿美元,有望在2020年达到近200亿美元,年均复合增长率达到11.6%,如图1所示,远超传统半导体芯片行业个位数的增速。给出了按应用类别划分的全球MEMS市场总规模。

   2. 我国MEMS市场

   近年来硬件创新市场逐渐转移国内,中国市场对于MEMS传感器的需求增速远高于全球MEMS市场,约为13.9%,增速远高于全球MEMS市场增速,预计到2020年总市场规模达近60亿美元。中国MEMS行业从下游应用来看,汽车电子和消费电子同样是主要的增长动力,2010~2015年汽车电子和消费电子领域的CAGR分别为12.4%和10.6%。由于中国消费电子和汽车电子的产业链国产化进程加快,预测消费电子的年均复合增长率将达到17.2%,汽车电子达10.3%。给出了中国MEMS市场按应用划分情况。

中国传感器产业目前已经形成从技术研发、设计、生产到应用的完整产业体系,部分细分领域已跻身  世界头等水平,“十二五”期间,中国敏感元器件及传感器产业以20.9%的年均复合增长率实现了高速发展。但就总体水平而言,国产的传感器产品仍以中低端为主,技术水平相对落后。中低档产品基本可以“自给自足”,但中高端传感器进口占比达80%,数字化、智能化、微型化产品较欠缺。

   三、工业机器人

   据预计,2017年全球服务机器人市场规模将达到450亿美元,未来5年(2017~2021年)年均复合增长率为16.9%,2021年全球服务机器人市场规模将达到820亿美元。应用于机器人行业的半导体芯片潜力巨大。

   2016年,我国工业机器人产量已经达到7.24万台,同比增长34.3%,销售量约占全球的1/4,是全球较大的工业机器人消费市场。业界预计,未来10年,中国工业机器人市场的总规模将达6000亿元。

   目前,中国有3000余家工业机器人制造、服务企业,产业格局已初步形成,目前处于成长期,自主品牌市场占有率仅为32%,高端市场国外产品占95%,关键核心部件仍依赖进口。每万人拥有的机器人台数只有国际平均水平的一半,是先进国度的15%。


   从应用行业来看,2016年国产工业机器人普遍地服务于国民经济37个行业大类,与2015年相比应用领域更为广阔。其中以3C制造业(计算机制造、通信设备制造和其他电子设备制造业)和汽车制造业在国产工业机器人销售总量中的占比较高,分别占30%和12.6%。特别是3C制造业,占比较2015年同期提高近20个百分点,进一步表现出中国完备的制造业门类,为工业机器人的应用提供了广阔的市场空间。

   四、可穿戴设备市场

   智能可穿戴终端是指可直接穿在身上或整合到衣服、配件中,且可以通过软件支持和云端进行数据交互的设备。当前可穿戴终端多以手机辅助设备出现,其中以智能手环、智能手表和智能眼镜较为常见。

   1. 全球可穿戴设备市场

   IDC预测,随着可穿戴设备厂商队伍的壮大,以及快速提升的消费者认知度和需求,将使可穿戴设备在2015~2020年出现两位数的增长,从而推动可穿戴设备出货量在2019年超过2亿部,到2020年达到2.371亿部。

   IDC2017年3月公布了2016年第四季度及全年的全球可穿戴设备市场报告。2016年第四季度,全球可穿戴设备出货量为3390万部,同比增长16.9%;全年则增长25.0%,达到1.024亿部,头次突破亿部。老牌劲旅Fitbit依然是头一,650万部的出货量、29.0%的份额,无人能比;但季度环比下降22.7%,全年则微增2.4%,达到2250万部,份额为22.0%,下降4.8个百分点。小米2016年第四季度的出货量为520万部,猛增96.2%;全年增长了31.0%,出货量为1570万部,市场份额升至15.4%。苹果的AppleWatch全年出货量下跌7.9%,至107万部,份额为10.5%。

   2 .我国可穿戴设备市场

   目前,中国的智能可穿戴设备市场依然处于尝试型的产品驱动阶段,市场表现受产品换代等外部因素影响较大。未来,随着智能可穿戴设备的独立性增强,场景体验和应用模式将更加优化成熟,用户需求被充分培养和调动后,市场将从尝试型的产品驱动过渡为成熟型的需求驱动,并迎来稳定快速的增长。也将带来半导体芯片的快速增长。

   IDC《中国可穿戴设备市场季度追踪报告(2016年第四季度)》显示,中国可穿戴设备市场在2016年依然保持了快速发展的态势,全年市场出货量较2015年增长68.1%。2016年第四季度中国可穿戴设备市场出货量为1243万部,同比增长53.5%。其中,以手环、儿童手表、智能跑鞋为代表的基础可穿戴设备同比增长62.7%。预示着可穿戴设备将承载大量的半导体芯片消费量。

   但值得注意的是,以智能手表为主的智能可穿戴设备同比下降14.1%,而原因就在于产品的同质化严重。IDC预测,到2020年,我国可穿戴设备出货量将达到8300万部,未来5年的年均复合增长率为28.5%。

   五、人工智能(AI)

   人工智能(ArtificialIntelligence,AI)是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能同样离不开半导体芯片。2016年3月李世石大战AlphaGo,人工智能快速进入大众视野。

   资本市场敏锐地捕捉到人工智能的商业化前景,我国人工智能领域投融资热度快速升温。2012~2015年,我国人工智能行业的投融资金额、次数及参与机构数量等均迅速增长,年均复合增长率超过50%,2015年人工智能行业的投资额已达到2012年的23倍,充分表明资本市场对于人工智能发展前景的认可。

   未来5年,我国人工智能市场空间广阔,发展速度远超全球。2020年全球AI市场规模将达到1190亿元,年均复合增长率约为19.7%,如图12所示。同期,中国人工智能增速将达91亿元,年均复合增长率超50%,远超全球增速。也就是说我国人工智能半导体芯片前景广阔。

   根据《中国智能产业发展白皮书》预测,2016年与2017年语音识别技术市场的同比增速将分别达到约47%和70。对于计算机视觉,人脸识别技术仍将是应用层面的主要关注点,市场增速将在较高水平保持平稳。根据《中国人脸识别行业研究及发展趋势预测》,未来5年人脸识别市场规模将保持20%~30%的高速增长水平。

   六、VR/AR(虚拟现实/增强现实)

   虚拟现实技术通过调动用户的视觉、听觉、触觉和嗅觉等感官,让用户沉浸于计算机生成的虚拟环境中,创造一种全新的人机交互形式。虚拟现实(VirtualReality,VR)是一种运用计算机仿真系统生成多源信息融合的交互式三维动态实景及动作仿真使用户产生身临其境体验的技术。

   IDC于2017年3月发布的评估报告显示,未来4年增强现实(AR)的市场规模将会是虚拟现实(VR)的两倍。预计2021年AR和VR设备的总发货量有望超过9940万台,而目前AR和VR设备的总发货量为1010万台。

   近年来,国内外对虚拟现实的投资非常火热。2015年全球VR/AR领域共获得6.9亿美元投资,2016年投资规模增长至23.2亿美元,增长率达236.2%,高于其他领域的投资增幅。从整体上看,与2015年大部分VR投资偏向视频、游戏不同,2016年投资硬件增幅较大,主要得益于硬件厂商MagicLeap的大额融资。除此之外,投资更偏向于广告营销等变现价值更高的领域,以及更具技术价值的软件和解决方案领域。从产业链环节来看,2016年广告/营销获得的投资额占VR领域总投资的8%,虽然占比不算高,但是增幅达到438.0%,如图10所示,仅次于硬件环节。

   七、总结

   中国半导体芯片产业在《国度集成电路产业发展推进纲要》的指引和国度集成电路产业投资基金的支持下,持续快速挺进,在全球引起较大的反响。在新兴应用领域,中国集成电路产业与先进地区之间还有一定的差距。在产业的大环境尚不够完善的条件下,中国半导体芯片产业的崛起之路难免会遇到一些坎坷。

   上海工军电子是一家专注于电力电子电能变换及控制领域产品的研发、生产、销售和服务的创新型企业;主要服务于军工、科研院所、高端装备制造、新能源等行业;以应用先进的技术为基础,坚持进口替代、行业营销、为用户提供各种产品及整体解决方案。

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