2021年已然結(jié)束，2022年已經(jīng)拉開帷幕，在2022年半導體產(chǎn)業(yè)的什么技術會影響這一年的商業(yè)發(fā)展，又會有哪些技術會改變半導體產(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發(fā)展的觀察，總結(jié)出了2022年最值得期待的半導體產(chǎn)業(yè)十大技術趨勢。

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

Micro LED技術發(fā)展趨勢

Micro LED顯示技術對芯片的需求量，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，Micro LED芯片目前仍存在許多技術難題。其中巨量轉(zhuǎn)移依然是困擾行業(yè)進入量產(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技術發(fā)展技術路徑上，基板技術、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)會往基板技術和巨量轉(zhuǎn)移發(fā)展。

AI ISP技術發(fā)展趨勢

ISP內(nèi)部包含 CPU、SUP IP、IF 等設備，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叻直媛省⒏邘实囊曨l應用AI進行實時調(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。

基于深度學習的智能降噪技術發(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技術采用多級時域或空域濾波，且濾波器設計融合了多種異構(gòu)類型，收益已逐漸降低?；?a href="http://m.makelele.cn/tags/神經(jīng)網(wǎng)絡/" target="_blank">神經(jīng)網(wǎng)絡深度學習的降噪技術能顯著提升信噪比，越多越多技術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行信息傳輸，可承載更多信息和傳輸更遠距離，具備高計算密度與耗的優(yōu)勢。在400G光模塊已經(jīng)進入全面商用部署，800G光模塊穩(wěn)步推進樣機研制與標準制定的背景下，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)硅光技術的超高速、超高密度、高可擴展性的首要任務。

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。同時6G終端不可避免的走向高集成化，高復雜化，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技術發(fā)展中必不可少的一環(huán)。

半導體工藝發(fā)展趨勢

半導體工藝在2021年迎來了重大的突破，首先是手機SoC的全面5nm化，接下來開始推進先進制程的是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，用于5nm的產(chǎn)能擴張以及后續(xù)制程的準備。然而目前EUV技術并不算成熟，其產(chǎn)量和良率與過去DUV相比仍有一定差距。此外，擴建先進制程的工廠建設周期并不短，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，先進制程的產(chǎn)能仍在緩慢推進中，2022年的供應局面仍然有待觀察。

光刻機制造商ASML仍在研發(fā)下一代高NA的EUV光刻機，但預計要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，進一步增強了該架構(gòu)在虛擬機、ML推理等工作負載上的表現(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會。

小到DSP，大到千核的AI加速器，半導體業(yè)界已經(jīng)開始注意到RISC-V的擴展性潛力，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的手機和筆記本或許已經(jīng)離我們不遠了。而對于渴望更快進入市場的初創(chuàng)或小型半導體公司來說，RISC-V成了低成本高潛力的不二之選。

先進封裝發(fā)展趨勢

在疫情的進一步推動下，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，必然離不開先進封裝技術。

首先就是邏輯、存儲和I/O芯片的集成封裝和Chiplet的設計，為了追求更大的帶寬和更低的延遲，越來越多的芯片設計廠商都在嘗試先進的2.5D和3D封裝技術。所有代工廠商也在持續(xù)演進旗下的先進封裝技術，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)推動半導體創(chuàng)新的，先進封裝成了EDA、代工廠和IP廠商們主推的另一條蹊徑。玩轉(zhuǎn)了先進封裝的芯片設計公司很有可能更快地實現(xiàn)彎道超車。

第三代半導體發(fā)展趨勢

近年來第三代半導體產(chǎn)業(yè)備受關注，尤其是在電力電子領域，第三代半導體已成為電力系統(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，車用半導體市場需求進一步擴大，高功率密度、高電能轉(zhuǎn)換效率的第三代功率半導體開啟了快速“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，第三代半導體也進入了黃金的發(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)模的擴大，進一步降低了第三代半導體與硅基器件的價格差距。乘著新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的東風以及成本的不斷下探，在未來第三代半導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作出了相關的市場預測，隨著生產(chǎn)技術的進步與生產(chǎn)良率的提高，預計到2021年底，DDR5的市場份額占1.1%，而DDR4的占比超過一半，達到了51.5%。預計到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

手機全面屏時代已經(jīng)到來，但目前市場上都手機還都以劉海屏、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，之所以真全面屏手機還未能成為主流的最大影響因素，就是屏下攝像頭技術限制的問題。水滴屏、打孔屏、劉海屏的設計，讓本應顯示畫面的區(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，發(fā)展真全面平已成為了手機產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展趨勢。大膽預測，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，屏下攝像頭技術前期主要會分布在中高端手機應用中，相信在不久的未來，屏下攝像頭技術將會在手機行業(yè)中全面普及。