The competition in semiconductor industry between China and the U.S.
晶片作為一種最常見的產品,廣泛應用於生活的方方面面。晶片並非千篇一律,目前廣泛應用的晶片有近百種,常見的也很多,比如下面的十種晶片,它們的產業特點是什麼,一起來學習下吧!
一、ADC 晶片產業的特點
目前ADC 晶片主要的供應商是德州儀器、亞德諾等公司,中國是全球最主要的 ADC 晶片需求方,但是對岸國內能造出高精度的 ADC 晶片企業微乎其微,即便造出來了,性能和價格也無法跟上市場的節奏。可以這麼說,在核心的 ADC 晶片供給率上,中國製佔有率幾乎為零。
晶片有幾千種,ADC 晶片就是最難造的幾種之一。ADC 也叫類比數位轉換器,是指將連續變化的類比訊號轉換為離散的數位信號的零件。真實世界的類比信號,例如溫度、壓力、聲音或者圖像等,需要轉換成更容易儲存、處理和發射的數位形式。類比/數位轉換器可以實現這個功能,在各種不同的產品中都可以找到它的身影,在實際應用中,為了實現微型化,通常做成 ADC 晶片。
製造晶片是非常精密的工藝,通常晶片單位為奈米,一奈米也就是十萬分之一毫米,這對設計、製造工藝都有非常嚴格、高標準的要求。僅從產品種類來說,晶片的種類就有幾十種大門類,上千種小門類,如果涉及設備流程的話就更多了。
以通信基地台為例,裡面有上百顆晶片,基地台發射回收信號,收回信號後首先要有晶片濾波;然後還有晶片將這種特別小的信號放大;再有晶片進行解析、處理;然後是晶片負責傳輸、分發等等,每個過程都需要晶片處理。
由於系統的實際對象往往都是一些溫度、壓力、位移、圖像等類比信號,要使電腦或數位產品等能辨識、處理這些信號,必須首先將這些類比信號轉換成數位信號,這就需要 ADC。而經電腦分析、處理後輸出的數位量,也往往需要將其轉換為相應類比信號,才能為執行機構所接受。
據相關數據顯示,2017 年 ADC 晶片銷售額為 545 億美元,預計到 2022 年,全球 ADC 晶片市場規模可達 748 億美元,市場前景非常可觀。未來幾年支撐 ADC 晶片成長的主要驅動力是5G、人工智慧、物聯網、汽車電子等新興應用,這些相關的產品或技術對信號處理的需求大漲。
高精度的 ADC 晶片難造,目前幾乎一半的電子產品中,都有 ADC 晶片,隨著客戶對電子產品信號要求越來越高,高精度的 ADC 晶片成市場必需。全球能生產出高性價比的高精度的 ADC 晶片的企業不到十家,而又以美國企業為主。一款好的 ADC 晶片體現在高精度、低功耗、轉換效率等指標上,目前製造 ADC 晶片的溫度感測器和高精度振蕩器非常緊缺,這也是對岸企業的一大痛點。
除此之外,隨著全球微型化工藝的進步,ADC 晶片在尺寸上越來越小;同時客戶對晶片的耐操性逐漸提升,這要求晶片在選型上更加精確,這給晶片的通道選擇、PGA 選擇、輸出速率等選擇上增加了很大的難度,對於初創企業而言,進軍 ADC 晶片就是一個不斷挑戰的「巨坑」。
ADC 晶片產業更新換代快,晶片產業遵循摩爾定律,整合電路上可容納的元器件的數目,約每隔 18-24 個月便會增加一倍,性能也將提升一倍,也就是每一美元所能買到的電腦性能,將每隔 18-24 個月增加一倍。
ADC 晶片產業比普通的晶片更新迭代更快。據悉,全球 ADC 晶片行業大致以4-6年為一個週期,更新的速度與宏觀經濟、下游應用需求及自身產能庫存等因素密切相關,電子產品更新快,那麼 ADC 晶片性能必然也快。
ADC 晶片生產工序多,晶片製造本來涉及的工藝多,幾千道工序想想就可怕。ADC 晶片相對於普通晶片,生產的工序非常複雜。ADC 晶片一般包含操作寄存器、中斷寄存器、轉換儲存控制器,在工藝製造過程中,ADC 晶片有一個步驟需要消除 ADC 發泡劑工序產生的酸霧和雜質,這樣才能保住轉換信號的精度,在製造上,對機器和環境的要求頗高。
二、矽光晶片產業
矽光晶片是光子晶片中最常見的一種,這種晶片利用的是半導體發光技術。2016 年,科學家們提出了一種使用光子代替電子為理論基礎的計算晶片架構,由於光和透鏡的交互作用過程,本身就是一種複雜的計算,並使用多光束干涉技術,就可讓相關係尋反應所需要的計算結果,這種晶片架構也叫可程式設計奈米光子處理器。
近日,有媒體報導,中國自行研製成功的「100G 矽光收發晶片」正式投產使用。據獲悉,這款矽光晶片面積不到 30 平方毫米,但是上面整合了光發送、調制、接收等六十多個有源和無源光元件,是目前國際上已報倒的整合度最高的商用矽光子整合晶片之一。
能取得這樣的成績並不驚訝,因為中國對矽光晶片產業非常重視。一方面是由於中國說自己是通訊大國,通訊技術是衡量大國的關鍵指標之一,而光通信最關鍵的技術就是光子晶片;另一方面是中國電子晶片產業相對薄弱,全球光子晶片產業剛剛起步,對於他們想並肩歐美甚至趕超,他們說這是一個很好的超車機會(中國在這方面很敢"抄")。
中國說要想真正在矽光晶片上成為全球的領導者,不是砸點資金和人力就可以實現。因為目前美國、日本在這個產業上也投入了重金和精力,中國的優勢並不明顯,甚至有點落後。目前,對岸僅有光迅科技、海信、華為、烽火等少數廠商可以生產中高端晶片,但總體供貨有限,高端晶片嚴重依賴於博通、三菱等美日公司。
矽光晶片發展的技術難題有很多。包括矽光子晶片技術的設計痛點,矽光晶片的設計方面面臨著架構不完善、體積和性能平衡等難題。
矽光晶片的設計方案有三大主流:前端整合、混合整合和後端整合。前端整合的缺點是面積利用率不高、SOI 襯底光/電不相容、靈活性低和波導掩埋等,在工藝上的成本超高;後端整合在製造方面難度很大,尤其是波導制備目前而言很有挑戰;至於混合整合,雖然工藝靈活,但成本較高,設計難度大。
矽光子晶片技術的製造難題,矽光晶片的製造工藝面臨著自動化程度低、產業標準不統一、設備緊缺等技術難關。由於光波長難以壓縮,過長的波長限制晶片體積微縮的可能。同時光學裝置須要更精確的做工,因為光束傳輸的些微偏差會造成巨大的問題,相對需要高技術及高成本。光子晶片相關的製程技術尚有待完善,良品率和成本將是考驗產業的一大難題。
矽光子晶片面臨的封裝困擾,晶片封裝是任何晶片的必經流程,關於矽光子的晶片封裝問題,這是目前行業的一大痛點。矽光晶片的封裝主要分為兩個部分,一部分是光學部分的封裝,一部分是電學部分的封裝。
從光學封裝角度來說,因為矽光晶片所採用的光的波長非常的小,跟光纖存在著不相容的問題,與雷射器也存在著同樣的問題;不相容的問題就會導致耦合損耗比較大,這是矽光晶片封裝與傳統封裝相比最大的區別。用矽光做高速的零件,隨著性能的不斷提升,pin 的密度將會大幅度增加,這也會為封裝帶來很大的挑戰。
產業相關的零件難題,矽光晶片需要的零件很多,而目前仍有很多相關技術難題未解決。如矽基光波導主要面臨的產品化問題:矽基光電子需要小尺寸、大頻寬、低功耗的調制器。有源光晶片、零件與光模組產品是重點零件,如陶瓷套管/插晶、光收發接口等組件技術,目前尚未完全掌握。
在摩爾定律的推動下,經過幾十年的發展,電子晶片逐漸遇到性能瓶頸,尤其是速度與大數據帶來的巨大壓力。光子晶片具有明顯的速度優勢,可使晶片運算速度得到巨大提升。伴隨著人工智慧、物聯網發展,光子晶片在智慧終端、大數據、超算等領域將發揮巨大作用。
正是有著如此多的優勢和特點,在大數據、生命科學、雷射武器等高端領域其作用不可替代。未來,光子晶片的前景廣闊,其應用未必比電子晶片少。可以預見的是, 將來是一個光子晶片、電子晶片平分天下的局面。
三、儲存晶片產業
儲存晶片作為半導體零組件中不可或缺的組成部分,有著非常廣泛的應用,在內建記憶體、消費電子、智慧終端等領域均有運用。隨著大數據、雲端運算、物聯網等發展,其在整個產業鏈中扮演的角色將更加重要。
過去,中國的儲存晶片基本依賴於進口,三星、東芝、SK 海力士、美光等美日韓企業佔據主要市場佔有率。
中國正處在由低端製造業轉向高尖端工業化的進程中,產業轉型迫在眉睫,資訊化已經上升為他們國家戰略的一部分,儲存晶片在推動資訊化上承擔著關鍵作用。儲存晶片可分為易失性儲存器和非易失性儲存器,目前主流的儲存器是 DRAM 與 NAND Flash,兩者佔儲存器市場的九成以上。
儲存晶片除了滿足基本的儲存功能,未來,帶有各種處理器內核的 SoC,以及整合更多處理能力的 FPGA 產品將成為市場新需求。對於儲存市場而言,借助 FPGA 來實施嵌入式解決方案,可以客製化實現其系統處理能力、外圍電路和儲存接口,並快速提高產品的核心競爭力。
研發儲存晶片的意義不僅僅在於其功能與作用上,對於產業而言,大力發展儲存晶片產業至少有三層重要的意義。
四、比特幣 ASIC 礦機晶片產業
比特幣一詞的出現帶動了礦機市場的火爆,隨著越來越多的人加入其中,算力強悍、價格合理的礦機一時間成為比特幣玩家爭奪的關鍵產品。作為當前主流礦機的核心,比特幣 ASIC 晶片自然是影響礦機性能的關鍵指標。
礦機一般指可以運行挖礦軟體的電腦,相對於普通的電腦,礦機運行速度更快、功耗更低。比特幣玩家們為了提高挖礦收益比,會選擇高性能的礦機進行操作,同時在礦機上安裝多塊顯卡,增加 ASIC 專用晶片等,讓挖礦更順利。按照晶片類型分類,礦機可分為 ASIC 礦機、GPU 礦機、FPGA 礦機、 CDN 礦機……本文將重點和大家聊聊 ASIC 礦機的那些事。
ASIC 礦機晶片是 ASIC 礦機的核心,也是整台設備的關鍵。目前全球從事 ASIC 礦機晶片研究的企業不到 50 家,其中中國的企業市場比重佔比超 50%。世界三大礦機生產商比特大陸、嘉楠耘智和億邦科技均誕生在中國,其中比特大陸作為全球最大的比特幣礦機生產商,市場佔有率超過一半。
隨著製作工藝的不斷提升,比特幣挖礦已經逐步進入恐怖的軍備競賽,挖礦變得越來越專業。作為 ASIC 礦機晶片企業,唯有將自身的技術突破並領先,方能快速佔領市場。近日,知名礦機 ASIC 廠商嘉楠科技首發了 7nm 工藝的 ASIC 晶片,並應用在旗下的阿瓦隆 A9 礦機上,比特幣挖礦性能從之前的 14T 提升到最高 30T,性能翻倍,同時能耗只有之前的一半左右。
7nm 製程被譽為半導體產業的一道坎,嘉楠科技之所以這麼重視研發,是因為 ASIC 晶片技術不同於 FPGA/CPLD 等,它是一種專用晶片技術,難度並沒有 SoC 級晶片技術高。在製程上的突破是目前最有效的一種方式。
不同於嘉楠科技,比特大陸則借助 AI 技術助力自己的 ASIC 礦機晶片提升性能。近年來,人工智慧技術的發展給很多行業帶來了新的生命力,ASIC 礦機晶片發展至今,「AI + ASIC 晶片」是一種新的研究策略。據比特大陸的詹克團先生認為,ASIC設計起來比 CPU、GPU 簡單,且更適合實現深度學習算法,因此他們選擇推出 ASIC 晶片為人工智慧助力。
據介紹,這是一顆面向深度學習應用的張量計算加速處理的專用客製化晶片,適用於 CNN、RNN、DNN 等深度神經網路的推理預測和訓練。比特大陸作為行業的領導者,其推出的 BM1680 礦機晶片一出現,迅速成為 AI 晶片領域的一匹黑馬。
五、電視晶片產業
近年來,中國電視晶片企業逐漸崛起,尤其是 4K 電視晶片領域,中國企業佔比超過六成,湧現了華為海思、海信、海爾、銳迪科、晶晨半導體等知名的電視晶片廠商。
在黑白電視和早期的彩色電視時代,螢幕才是電視企業最關注的參數之一,電視晶片的地位無足輕重。隨著人們對電視的畫質、便捷性要求越來越高,網路、高清、智慧電視時代的來臨,電視晶片成為了眾多電視廠商爭相競爭的關鍵籌碼,晶片性能對於電視的體驗非常重要。不同於手機晶片需要「操心」的事情那麼多,電視晶片主要控制電視的畫質、音質、運行速度、解碼功能等,但同樣不可或缺。
智慧電視是一種搭載了操作系統的全開放式的平台,像智慧手機一樣,使用者可以自行安裝和卸載軟體、遊戲等第三方服務商提供的程式,透過此類程式來不斷對彩電的功能進行擴充,並可以透過網線、無線網路來實現上網衝浪。
智慧電視要實現「智慧」首先意味著硬體技術的升級和革命,只有配備了業界領先的高配置、高性能晶片,才能順暢運行大型 3D 體感遊戲和各種軟體程式。
智慧電視需要既能完成傳統電視的解碼顯示功能,又能運行操作系統和眾多應用,因此晶片設計上兩方面均要兼顧,可以說電視晶片是智慧電視的「大腦」。
和其它晶片的發展一樣,中國早期的電視晶片幾乎全是進口,而這其中,台灣晶片佔據了市場主流,晨星、聯發科、聯詠科技、瑞昱半導體四大電視晶片企業壟斷中國市場。早期中國的晶片設計人才緊缺、企業資金有限,多方面原因造成了電視晶片對進口的依賴。
目前中國電視晶片的當紅「炸子雞」當屬華為海思,華為海思的 hi3751V600、hi3751V510 晶片,正成為多個品牌 4K 電視的「心臟」,包括夏普、海信、康佳等多個品牌都使用上了海思晶片,目前出貨量超過千萬顆,中國市場佔有率超過三成。如今,銳迪科、晶晨半導體等廠商市場佔有率也在提升。
據相關數據統計,2017 年上半年,在中國液晶電視主控晶片市場,晨星台灣市場佔有率約四成,聯發科技市場佔有率約 5%,合計低於五成,市場佔有率明顯下降,這主要得益於一些新的廠商的崛起。而在 4K 電視主控晶片領域,中國晶片企業佔比超過 60%。(其實中國電視顯示晶片幾乎仰賴台灣)
六、顯示晶片產業
提到顯示晶片,我們首先想到的是英偉達,沒錯,顯示芯片就是一個壟斷的行業。顯示芯片是顯卡的核心晶片,它的性能好壞直接決定了顯卡性能的好壞,它的主要任務就是處理系統輸入的影像資訊並將其進行建構、渲染等工作。顯示主晶片的性能直接決定了顯示卡性能的高低。不同的顯示晶片,不論從內部結構還是其性能,都存在著差異,而其價格差別也很大。
顯示晶片在顯卡中的地位,就相當於電腦中 CPU 的地位,是整個顯卡的核心。因為顯示晶片的複雜性,目前設計、製造顯示晶片的廠家只有 NVIDIA、ATI 兩家公司,SIS、VIA 等公司都是生產整合顯卡晶片。家用娛樂性顯卡都採用單晶片設計的顯示芯晶,而在部分專業的工作站顯卡上,有採用多個顯示晶片組合的方式。
顯示晶片的製造工藝與CPU一樣,也是用微米來衡量其加工精度的。製造工藝的提高,意味著顯示晶片的體積將更小、集成度更高,可以容納更多的晶體管,性能會更加強大,功耗也會降低。和中央處理器一樣,顯示卡的核心晶片,也是在矽晶片上製成的。顯示晶片難造在於它的整合度和強大的處理能力,比普通晶片更難整合。採用更高的製造工藝,對於顯示核心頻率和顯示卡整合度的提高都是至關重要的,而且重要的是製程工藝的提高,可以有效的降低顯卡晶片的生產成本。
顯示晶片位寬是指顯示晶片內部數據總線的位寬,也就是顯示晶片內部所採用的數據傳輸位,主流的顯示晶片基本都採用了 256 位的位寬,採用更大的位寬意味著在數據傳輸速度不變的情況,瞬間所能傳輸的數據量越大。
就好比是不同口徑的閥門,在水流速度一定的情況下,口徑大的能提供更大的出水量。顯示晶片位寬就是顯示晶片內部總線的頻寬,頻寬越大,可以提供的計算能力和數據吞吐能力也越快,是決定顯示晶片級別的重要數據之一。
目前已推出最大顯示晶片位寬是 512 位,那是由 Matrox 公司推出的 Parhelia-512 顯卡,這是世界上第一顆具有 512 位寬的顯示晶片。而市場中所有的主流顯示晶片,包括 NVIDIA 公司的 GeForce 系列顯卡,ATI 公司的 Radeon 系列等,全部都採用 256 位的位寬。這兩家目前世界上最大的顯示晶片製造公司也將在未來幾年內採用 512 位寬。
顯示晶片位寬增加並不代表該晶片性能更強,因為顯示晶片整合度相當高,設計、製造都需要很高的技術能力,在其它部件、晶片設計、製造工藝等方面都完全配合的情況下,顯示晶片位寬的作用才能得到體現。
以英偉達為例,它擁有業界最多的顯示晶片專利,一直以來,致力於研發和提供引領行業潮流的先進技術,包括英偉達 SLI 技術,能夠靈活地大幅提升系統性能的革命性技術,和英偉達 PureVideo 高清影像技術。
當然對於所有晶片而言,晶片在成型之前,其實只是一塊十分普通的矽片,此時如果想要在矽片成為一塊具有重要作用的晶片的話,就必須要通過光刻機的雕刻,這裡的雕刻就不是指的雕藝術品的雕刻技術,而是要透過光刻機來對矽片進行的線路的刻畫,以及對於將功能區也刻畫出來,所以說沒有光刻機的話,就算是有資金和技術,一些也都等於零,顯示晶片整合度很高,也是一大原因。
由於中國晶片產業的落後,在很多領域,晶片都是依賴進口,顯卡晶片作為最高端的晶片之一,中國幾乎沒有企業能觸及到。
七、5G 晶片產業
如今,我們生活在一個高速發展的全球資訊化時代,整個經濟就像地球一樣緊密地融合在一起,任何一項新技術的進步,都將帶來整個產業的全方位變革,5G 技術將是未來幾年引領時代變革,和進步的核心驅動力之一。
大家之所以如此看好 5G 技術的前景,一方面由於它是未來資訊基礎設施的核心,高速率、高頻寬滿足人們對通訊日益成長的新要求;另一方面是因為 5G 技術為實現真正的「萬物互聯」提供了可能性,而 5G 晶片是其中最關鍵的技術。
正是因為對 5G 晶片市場前景的看好,國際晶片巨頭如高通、英特爾、三星等均在積極研發,力爭早日實現 5G 晶片的商用。這一次巨大的機會,中國企業也不想錯過,以海思、聯發科、展銳、大唐聯芯等企業,紛紛加入 5G 晶片爭奪戰。但 NDAA 限令,幾乎讓中國晶片業全面潰散。
作為 4G 通訊晶片的領頭羊,高通對 5G 的重視和投入讓對手顫抖!很多的 5G 專利掌握在這個巨頭的手中。早在十多年前,高通就開始研究 5G 技術,在 5G 晶片的商用上,高通也快人一步,據業內可靠消息,高通的 5G 晶片將於本月發佈, 首款搭載高通驍龍 855 處理器的手機將是三星,屆時,三星手機 Galaxy S10 也將成為全球首款 5G 手機。
近年來,高通的 5G 晶片技術是好消息不斷,去年 10 月,基於驍龍 X50 5G 調制解調器晶片組,在 28GHz 毫米波頻段上,實現首個正式發佈的 5G 數據連接。一直對通訊晶片市場不甘心的英特爾,自然對 5G 晶片不會輕易放過,這一次,英特爾沒有落後老對手高通。
也是在去年,英特爾推出 XMM8060 調制解調器,這是一款 5G 調制解調器。之前坊間傳聞,蘋果若今年推出5G iPhone,很可能採用英特爾的這款基頻晶片。儘管三星手機和高通晶片合作頻頻,但是三星仍投入了很多精力自主研發 5G 晶片技術。近日,三星推出了自研的 5G 基頻 Exynos Modem 5100,這是全球首款符合 3GPP 標準的 5G 基頻。據內部人士透露,三星很可能今年推出運用自研的 5G 基頻技術的手機。
同樣在 5G 晶片技術上投入巨大的華為海思,近年來也在積極地推動其發展。 2018 年 2 月,海思發佈了旗下首款 5G 商用晶片 —— 華為 5G 晶片巴龍 5G01,這是全球首款投入商用的、基於 3GPP 標準的 5G 晶片,支持全球主流5G頻段。之前華為公司表示,將在明年推出支持 5G 的麒麟晶片,於明年中旬推出支持 5G 的智慧手機(最新消息已停止)。
作為老牌的手機晶片企業,聯發科對 5G 晶片技術的研發也不敢落下。近日,聯發科展示了其 5G 原型機,其中這款機器搭載了自研的 5G 基頻晶片 MTK Helio M70,據悉,它們將在 2020 年為智慧手機供應 5G 晶片。
由於 5G 晶片的關鍵裝備及材料配套,由國際企業掌控,導致中國依賴進口嚴重;中國的 5G 晶片設計、製造、封測及配套等產業鏈,上下游協同性不足;中國的通訊晶片供給客戶不足,高通的市場佔有率是主流。對於手機廠商而言,合作的首款 5G 晶片,高通仍是首選。
不同於 4G 晶片, 5G 晶片不僅僅用於手機,它將是物聯網時代的標配技術,在無人駕駛、工業網路、智慧家庭、零售、物流、醫療、可穿戴等領域,都將大有用途。據相關數據預測,2035 年 5G 將帶來十萬億美元的經濟效益。值得一提的是,很多 5G 手機於 2019 年 6 月正式在市場亮相,5G 技術商用化的一個節點,同時也是檢驗這些中國 5G 晶片企業實力的關鍵時期,結果如何,我們大概都已經看到端倪。
八、物聯網晶片產業
隨著全球資訊產業的發展,未來將是一個高速、龐大、準確的資訊時代,晶片作為資訊的處理核心,在整個產業鏈中扮演著非常重要的作用。不同於 PC、手機晶片市場,物聯網晶片市場將呈現一種多樣化、場景化的局面,沒有任何一家巨頭能獨自應對巨大的市場需求,場景的多樣化是物聯網晶片市場的特點。
過去二十年,以電腦、手機、網路等為主的資訊市場發展迅速,隨著手機、網路等市場陷入一種瓶頸,發展步伐放緩,物聯網技術成為消費升級的關鍵驅動力。從「人人通訊」到「物物通訊」,對於晶片產業而言,物聯網給行業帶來了新的機會,以物聯網相關的四種晶片將成為行業的主力軍。
物聯網安全晶片,物聯網時代對安全的需求更高,與之相關的安全晶片也成為市場的「關鍵」,市場前景不可限量。安全晶片就是可信任平台模組,是一個可獨立進行密鑰生成、加解密的裝置,內部擁有獨立的處理器和儲存單元,可儲存密鑰和特徵數據,為電腦提供加密和安全認證服務。
安全晶片所起的作用相當於一個「保險櫃」,最重要的密碼數據都儲存在安全晶片中,安全晶片透過 SMB 系統管理總線,與筆電的主處理器和 BIOS 晶片進行通信,然後配合管理軟體完成各種安全保護工作。
安全晶片的主要作用包括加密和儲存和管理密碼。安全晶片除了能進行傳統的開機加密以及對硬碟進行加密外,還能對系統登錄、應用軟體登錄進行加密。比如目前常用的 MSN、社群通訊、網游,以及網上銀行的登錄資訊和密碼,都可以透過 TPM 加密後再進行傳輸,這樣就不用擔心資訊和密碼被人竊取。
以往這些都是由 BIOS 做的,忘記了密碼只要取下 BIOS 電池,給 BIOS 放電就清除密碼了。如今這些密鑰實際上是儲存固化在晶片的儲存單元中,即便是掉電其資訊亦不會丟失。相比於 BIOS 管理密碼,安全晶片的安全性要大為提高。
身份辨識晶片,因為人的身體特徵具有唯一性,近年來身份辨識成為物聯網安全技術的一種新寵。身份辨識是指對人體的身體特徵進行身份驗證的一種技術,如指紋、聲音、臉部、骨架、視網膜、虹膜等都是其辨識對象。人臉辨識、虹膜辨識等相關技術已得到普及,應用於多個領域。
未來,身份辨識晶片將安裝於各種電子產品或應用系統中,對系統中的模組、組件進行辨識,透過數據交換完成資訊交換和身份辨識認證功能。作是一種電子標籤,它的實現是基於應用的單總線技術,實現對各個模組組件、配件、零組件、系統等配置和升級等。
據公開數據整理及預測,2012-2017 年間,通訊射頻晶片和手機晶片不一樣,通訊射頻晶片對處理速度和運算能力要求沒那麼高,對連接時長與低功耗有很高的硬性要求。作為物聯網最關鍵的通訊技術之一,通訊射頻技術有著廣闊前景,無線射頻辨識是這個領域的主力。射頻辨識(RFID)是一種無線通信技術,可以透過無線電訊號辨識特定目標並讀寫相關數據,而無需辨識系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。
行動支付晶片,電子商務的普及帶動了行動支付的發展,以各種支付方式成為一種新潮流,晶片是行動支付市場的核心所在。行動支付技術實現方案主要有雙介面 JAVA card、SIM Pass、RFID-SIM、NFC 和智慧 SD 卡 。作為電子支付方式的一種,行動支付技術與行動通信技術、無線射頻技術、網路技術等相互融合,形成自己的特點。
九、人工智慧晶片產業
隨著傳統的晶片產業陷入發展瓶頸,近年來與 AI 晶片相關的技術和產品頻出不窮,整個行業呈現一種井噴式發展。AI 晶片的研究並不比傳統晶片容易,以 TPU、NPU、DPU 等三種相關的 AI 晶片技術成為新的潮流,AI 相關的新創企業不斷湧現。
對 AI 行業的初期創業者來說,找投資是最棘手的問題。這是由於 AI 晶片的研發難度非常高,同時 AI 人才非常稀缺,招人對這些企業而言是一個大難題(難怪很多 AI 企業創始人在演講上公開呼籲同行加入公司一起發展)。
在前幾年,很多的投資人士對人工智慧的認識還停留在炒概念的階段,並不看好。隨著 AI 在安控、醫療、金融、大數據等落地場景上的出色表現,投資人觀念發生了變化:從漠視到質疑再到看好。
據相關數據統計,自 2013 年以來,全球 AI 行業融資規模呈上漲趨勢。2017 年全球 AI 融資總規模達 395 億美元,其中中國的融資總額達到 277.1 億美元,中國 AI 企業融資額佔全球融資額的 70%。2016 年人工智慧晶片市場規模達到 6 億美金,預計到 2021 年將達到 52 億美金,年複合成長率達到 53%,成長快速,發展空間巨大。
以雲端晶片產業為例,目前 GPU 佔據雲端人工智慧主導市場,佔人工智慧晶片市場比率的 35%。以 TPU 為代表的 ASIC 目前只運用在巨頭的閉環生態,FPGA 在數據中心業務中發展較快。放眼未來,GPU、TPU 等適合併行運算的處理器,成為支撐人工智慧運算的主力零件,既存在競爭又長期共存,一定程度可相互配合;FPGA 有望在數據中心業務承擔較多角色,在雲端主要作為有效補充存在。
從當前人工智慧主要的幾個機器學習晶片平台來看,首先是 GPU,GPU 的計算能力要比 CPU 高很多倍。從全部 GPU 市場來看,英特爾目前佔了 71%,英偉達佔了 16%,AMD 佔了 13%。但從分立式 GPU 市場來看,英偉達佔了 71%,AMD 佔了 29%。因此英偉達在分立式 GPU 市場產品中,佔有佔有絕對的優勢,其產品廣泛應用於數據中心的人工智慧訓練。
從未來人工智慧主要發展方向來看,可投資的垂直細分領域主要包括,機器人晶片研發、智慧視覺、自然語言理解和開放知識圖譜、人工智慧教育、圍棋 AI、機器視覺、機器人系統方案、體感人機交互、智慧投顧、智慧視覺等。而所有細分領域中,核心專用晶片是人工智慧時代的策略制高點。
人工智慧前景廣闊,能否發展出具有超高運算能力,且符合市場的晶片,成為人工智慧平台的關鍵一役。由此,2016 年成為晶片企業和網路巨頭們在晶片領域全面展開佈署的一年。而在這其中,英偉達保持著絕對的領先地位。但隨著包括谷歌、臉書、微軟、亞馬遜的巨頭相繼加入決戰,人工智慧領域未來的格局如何,仍然待解。
隨著大數據的發展,計算能力的提升,人工智慧近兩年迎來了新一輪的爆發,晶片約佔人工智慧比重的 15%。
十、類腦晶片產業
類腦晶片作為一種新興技術,有著非常廣闊的應用前景,相對於傳統晶片,類腦晶片在功耗和整合度上的優勢明顯。近年來,全球領先的科研機構和企業均在積極地推動類腦晶片技術的研究和產業化,國際上如 IBM、高通、英特爾、麻省理工、牛津、史丹佛大學等都在研製類腦晶片的相關技術,並取得了非常可喜的成果;可以預見的是,未來在晶片領域必有類腦晶片的一席之地。
類腦晶片產業的前景不可估量,但同時也給企業帶來很大的挑戰,畢竟有很多現實的難題需要去解決。
類腦晶片的出現是為了幫助我們解決生活中遇到的難題,其最終的理想狀態是應用到生活中各個領域,如手勢或語音控制的智慧家庭、臉部辨識的行動設備、即時的 ECG 健康檢測、無人車的目標辨識等,這些場景都需要類腦晶片的支持。
要實現類腦晶片的產業化,除了需要上面提到的行業巨頭和科研機構,也需要更多企業的加入,讓類腦晶片技術早日改變我們的生活。
自從人工智慧的概念被提出,人們對晶片算力和智慧的要求更高,類腦晶片的橫空出世讓研究人員眼前一亮,很多企業和研究機構積極推動產業的發展,甚至有人認為它是人工智慧的終極目標。一直以來,神經形態計算領域的研究人員都希望能將人腦的能力「複製」到電腦晶片。
這樣的於人腦晶片與現在基於二進制進行計算的數位晶片不同,其元件將以模擬的方式進行工作,透過交換梯度信號或權重信號來啟動,非常類似神經元依靠流過突觸的離子種類和數量來啟動。
類腦晶片的本質是模擬人腦工作原理實現深度學習,進而解決極其複雜的計算問題。目前類腦晶片離真正成熟的商用還有一段距離,甚至在產業化中面臨很大的風險系數,但從長期來看,它可能帶來電腦體系的革命和架構的變革。正是上面這些科研機構和企業的推動,它們的成果讓這個想法變成了現實。
類腦晶片非常具有想像空間,就像專家說的那樣,成熟的類腦晶片有可能長出眼睛,像人一樣辨別圖像,這真是太神奇了。未來,筆者相信會有更多的企業和人才加入到這個產業之中,一起推動類腦晶片的產業化,讓這門技術早日改變我們的生活。
總結:
未來隨著全球資訊產業的高速發展,晶片的重要性肯定越來越大,而晶片作為很多設備的關鍵,必然發揮更大的作用。比如,2019 年即將發佈眾多 AI 晶片和 5G 晶片,它們都是晶片產業大軍重要的一份子,技術的進步一定會讓晶片產業更加發達和完善。
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