物联网(IoT)代表了半导体行业的重大演变。近几十年来,嵌入式的解决方案使得我们周围的设备变得更加智能和高效。而物联网将连接这些设备,允许他们收集、分发数据以及感知我们的环境和满足我们的需求。飞思卡尔半导体总裁Gregg Lowe表示,预计到2025年,将会有1万亿设备连接到互联网。物联网的发展,需要有强大的传感器、先进的无线通信模块和功能完备的软件作为支持,这些需求给半导体厂商带来了巨大的机遇。
半导体技术的演进,除了改善性能与可靠性外,另一重点就是降低成本。降低成本的方式,除了改良制作方法,包括制作流程与采用的设备外,如果能在硅芯片的单位面积内产出更多的IC,成本也会下降。半导体制程分成很多层,由下而上地逐层依蓝图布局叠积而成。半导体的每一层各有不同的材料与功能。随着功能变得更加复杂,结构变得更加繁复,其技术要求也越来越高。[2]
半导体指的是常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体材料具有三大特性∶掺杂性,热敏性,光敏性。[1]不论从科技还是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是很大的。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。其中,硅是各种半导体材料中,最具有商业应用的影响力的一种。
半导体技术就是以半导体为材料,制作成组件及集成电路的技术。绝大多数的电子组件都是以硅为基本材料做成的,因此电子产业又称为半导体产业。半导体技术最大的应用是集成电路(IC),手机、计算机等各种电子产品和信息产品中都有集成电路存在。
半导体行业在各个国家的发展现状均不尽相同,本文研究的主要对象是在中国的半导体行业。因此,下文将从世界半导体行业与中国半导体行业两个维度分别分析其发展现状。
根据WSTS(世界半导体贸易统计协会)统计,2017年世界半导体市场规模为4086.91亿美元,同比增长20.6%,首次突破4000亿美元大关,创七年来(2010年为年增31.8%)的新高。亚太及其他地区的销售额为2478.34亿美元,同比增长18.9%,占到全球市场总值的60.6%,这说明2017年世界半导体主要市场在亚太地区,如果加上日本,则其总份额达到了近70%。从全球范围来看,美、日、欧、韩以及中国台湾是目前半导体产业领先的国家和地区。
我国半导体市场进口率较高,超过80%的半导体器件是进口的。此外,国内半导体产业收入远小于国内市场规模。中国已超越过美国成为世界上最大的集成电路产品应用国,可是,目前国内企业只能满足不到20%的集成电路产品的生产需求,其他均依赖进口。由于我国具有劳动力竞争优势,国际半导体企业把技术含量相对较低和劳动密集型的产业链环节向我国转移。因此,我国半导体产业逐渐成为了国际产业链的一环。产业链调整和转移使得我国半导体行业在低技术和低附加值的环节得到了优先发展。
自改革开放以来,我国半导体行业经过大规模的引进、消化、吸收和建设,目前已经成为全球最大的半导体行业市场。总的来看,我国半导体行业经历了一个从技术引进到自主创新的过程。在这个过程中,通过不断吸收和融合发达国家的先进技术,我国的半导体设计、制造以及封装测试技术得到了迅速的发展,与国际半导体行业的联系更为密切,与发达国家的差距也在不断缩小。但总的来说,我国的半导体行业暂时还处于成长期,发展程度低于国际先进水平。在产业规模方面,我国已经成为全球最大的半导体市场,而且我国半导体市场占全球市场的份额正在不断增长。
总体而言,国内的半导体企业多数没有直接面对半导体产品的用即电子设备制造商和工业、军事设备制造商,而更多的是充当了国际半导体产业链的一个中间环节,间接服务于国内外的电子设备市场。这种结构,利润水平偏低,定价能力也不强。究其原因还是国内技术水平偏低,进而导致高端核心芯片和关键设备等基本依赖进口,相关技术标准和专利都受制于人。国内半导体企业的发展也不够成熟,在设计、制造和应用三个环节脱节。
摘要:现如今,半导体科学在国民经济的各个领域得到了广泛的应用,由此而生的半导体行业也自20世纪以来取得了长足的发展。半导体行业隶属于电子信息产业,亦与本人专业相关。本文采用了文献研究法和调查法,主要研究半导体产业的相关知识,并且分析说明半导体产业目前在国内外的发展状况,讨论半导体行业的发展前景与趋势。
近年来,国内与国外的半导体行业发展十分迅猛。众所周知,我国的半导体行业一直落后于发达国家,而近几年国家也一直在扶持国内的半导体行业,因此半导体行业在国内拥有广阔的发展前景。本文将循序渐进地阐述国内外半导体行业的概况、发展现状和发展趋势。
目前,全球半导体产业已经步入成熟期,半导体产业年均增速也有所放缓。但是,消费类电子产品仍将是推动未来几年半导体产业增长的主要动力。随着物联网、大数据、云计算、智能制造、医疗电子以及可穿戴电子产品等新兴应用市场的拓展和普及,全球半导体产业在未来几年有望持续增长。[3]
未来,那些能融入人类生活,改变人类的工作、生活和思维方式的技术会得到持续发展。从整个趋势来看,移动计算、物联网和绿色节能等技术将会成为未来半导体行业继续发展的主要推动力。下文将分条叙述影响半导体行业发展前景的各项技术。
移动计算的时代已然开始,在未来的若干年内,整个电子产业会继续沿着移动智能的大方向发展下去。智能手机已经基本取代了大部分的功能机,进而将全球带进移动智能时代,尤其是第三世界。第三世界的许多国家将利用移动智能终端第一次接入互联网,和全球联系在一起。低成本的移动智能终端将真正消除全球范围内的信息知识差距。基于如上文所述的市场需求和发展,目前应用级别的处理器还需要进一步提升性能与降低功耗,操作系统也需要能够分别提供高性能版本和简化版本,以应对移动计算设备低功耗和低资源的物联网设备需求。同时,半导体工艺也需要发展更先进的工艺,比如先进的10/7nm FinFET工艺,让承载以上功能的核心芯片以更低的成本,集成更强的性能。
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