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2022年十大科技工业脉动:第三代半导体朝8英寸晶圆展开!

  全球商场研讨机构TrendForce集邦咨询针对2022年科技工业展开,收拾十大科技趋势。

  2022年Micro LED技能尽管存在许多瓶颈,以至于全体本钱居高不下,但参加Micro LED上中下游厂商仍旧热度不减,活跃树立Micro LED出产线,在Micro LED自发光显现运用产品方面,电视产品是现在Micro LED显现技能首要开发的产品之一,最首要的原因是电视相较于IT产品其规范门槛较低,有利于Micro LED技能的展开,因此,三星推出110英寸商业型Micro LED被动式驱动方案的显现器后,预估将继续展开88英寸以下家庭用主动式驱动方案的电视,亦即由大型显现商业运用延伸至家庭场景的运用,从而扩展Micro LED全体运用的商场。

  Mini LED背光显现运用产品方面,品牌厂商为了添加显现器新亮点,寻求百万等级的高比照度,以比照OLED的显现作用,欲进步Mini LED背光灯板上的运用颗数,因此,Mini LED的运用颗数与传统背光LED运用量比较将有10倍以上的生长,而在Mini LED SMT打件到背板上的设备精度及产能相对也需求进步,现下Mini LED背光源以被动式驱动方案为主,未来将朝向主动式驱动方案展开,Mini LED运用量将大幅生长,故SMT打件设备的性能及产能,将成为品牌厂商评断供给链的要害因素之一。

  AMOLED在供给添加,以及产能逐步扩增下,技能逐步老练。为坚持抢先优势,一线厂商仍企图添加更多功用与规范,以进步AMOLED面板的附加价值。首要能够看到继续进化的折叠规划,在轻浮与省电效益上愈加优化; 除了曩昔看到的左右折叠规划外,上下折叠相似Clamshell规划的方法,让产品形状更靠近现行的手机规划,此外, 定价也靠近干流旗舰手机的价格区间,可望带动出售生长。其他折叠形状的测验,包含多折式与卷轴式, 在不远的将来也可望取得完成,TrendForce集邦咨询预期,折叠手机浸透率在2022年将打破1%,2024年应战4%。此外,LTPO背板的搭载,将改进在5G传输以及高刷新率规范而衍生的耗电问题,预期将逐步成为旗舰机的规范规范。而经过了两年的开发与调整后,屏下镜头模组总算有时机在众品牌的旗舰手机上连续露脸,可望完成实在的全屏幕手机。

  晶圆代工制程迎来改造,台积电、三星3纳米别离选用FinFET及GAA技能

  在半导体制程逐步迫临物理极限的约束下,芯片展开须透过「晶体管架构的改动」,以及「后段封装技能或材料打破」等方法,以继续到达进步效能、下降功耗及缩小芯片尺寸的意图。在2018年自7纳米制程首度导入EUV微影技能后,2022年晶圆代工制程技能迎来另一大改造,亦即台积电(TSMC)及三星(Samsung)方案于2022下半年宣布的3纳米制程节点。前者在3纳米制程挑选连续自1X纳米以来所选用的鳍式场效晶体管架构(FinFET),三星则首要导入根据盘绕闸极技能(GAA)的MBCFET架构(Multi-Bridge Channel Field-Effect Transistor)。

  相较FinFET的三面式包覆,GAA为四面盘绕闸极,源极(Source)及汲极(Drain)通道由鳍式立体版状结构改用纳米线(Nanowire)或纳米片(Nanosheet)替代,借以添加闸极(Gate)与通道的触摸面积,加强闸极对通道的操控能力,有用削减漏电的现象。从运用别来看,估计于2022下半年量产的3纳米制程第一批产品仍首要会集在对进步效能、下降功耗、缩小芯片面积等有较高要求的高效能运算和智能手机渠道。

  在DRAM方面,三星(Samsung)、SK海力士(SK Hynix)、美光(Micron)将逐步量产次世代DDR5产品,一起藉着5G手机需求的影响,继续进步LPDDR5市占。DDR5规范将速度拉至4800Mbps以上,高速度、低功耗的特性可大幅优化运算质量,跟着英特尔(Intel)新CPU渠道的量产展开,时序大将先在PC渠道宣布Alder Lake,再宣布服务器的Eagle Stream,预估2022年末将到达总位元产出10~15%。制程上,两大韩系供给商连续量产运用EUV技能的1 alpha 纳米制程产品,商场能见度将在2022年逐季进步。

  NAND Flash仓库层数没有面临瓶颈;继2021年176层产品量产,2022年将迈向200层以上技能,而单晶片容量仍保持512Gb/1Tb。在贮存界面上,2022年PCIe Gen4浸透率在PC消费级商场将呈现大幅生长;而在服务器商场跟着Intel Eagle Stream的量产,enterprise SSD将进一步晋级援助PCIe Gen 5传输,较前一代Gen4传输速率增倍至32GT/s,干流容量也扩增以4/8TB为主,以满意服务器与数据中心高速运算需求,也有助于单机搭载容量在该范畴的快速进步。

  以服务器商场来看,数据中心弹性的价格战略与服务的多元性,直接驱动近两年企业关于云端运用需求;若以服务器供给链视点剖析,这些改动已促进供给链形式由ODM Direct代工逐步替代传统服务器品牌厂的商业形式,而既有品牌厂事务形式将面临结构性的转化,如供给租借事务与一站式方案的上云辅佐等等。此改改动意味着,企业客户仰赖更为弹性多元的计价方法,与面临大环境不确定性的避险作为。特别,2020年因疫情愈加快了作业方法的改动,与日子型态大幅改动,预期至2022年超大规模数据中心关于服务器的需求占比大约50%;而ODM Direct代工形式将让出货比重生长逾10%。

  全球电信运营商活跃推出5G独立组网(SA)架构作为援助各式服务所需之中心网络,加快推进首要城市基站建置,以网络切片、边际运算为根底,使网络服务多元化,供给端到端质量保证。2022年企业需求将推进5G结合大规模物联网(Massive IoT)和要害物联网(Critical IoT)运用,包含更多网络端点衔接数据传输,如智能工厂灯火开关、传感器与温度读数等。要害物联网则包含智能电网主动化、远端医疗、交通安全与工业操控等,另结合工业4.0事例,供给财物追寻、猜测性保护、现场服务办理和优化物流处理。

  疫情迫使企业数字化转型、个人日子型态改动,再次凸显5G布置重要性,2022年运营商将透过网络切片功用进行竞赛,因为5G专网、openRAN、未授权频谱、毫米波等展开,因此呈现多方生态系统,除传统运营商外,更有来自OTT、云、社群媒体、电商业者参加,成为新式服务供给商。未来运营商将活跃树立5G企业运用,如O2参加5G-ENCODE项目,探究工业环境中专用5G网络之新事务模型,及Vodafone和Midlands Future Mobility联盟协作测验自驾车联网。

  第三代协作伙伴方案(3GPP)首度发布,将于2022年Release 17冻住版别,首度归入非地上波(NTN;Non-terrestrial Network)通讯,作为3GPP规范一部分,关于移动通讯工业与卫星通讯工业,皆为非常重要里程碑。此前,移动通讯与卫星通讯系为两个独立展开工业,故一起跨足两个工业之上中下游厂商皆相异,然在3GPP归入NTN后,两者工业链不只有更多互动协作时机,且有望打造全新工业格式。于低轨卫星活跃布置之际,尤以美国SpaceX请求发射数量为最大宗,其他首要卫星运营商包含美国Amazon、英国OneWeb、加拿大Telesat等,全球卫星发射数量以美国营运商持稀有最高占全球逾50%;低轨卫星通讯着重信号掩盖不受地势约束,如山区、海上、沙漠等,且可与移动通讯5G作互补,此亦为3GPP Rel-17拟定NTN规划之运用方向,预期2022年全球卫星商场产量将有望受惠进步。

  疫后新常态继续推升非触摸与数字化转型需求,使物联网在2022年聚集强化真假整合系统(Cyber-Physical System,;CPS),透过结合5G、边际运算、AI等东西,从海量数据萃取有价材料加以剖析,以达智动自主猜测之效。现阶段CPS实例中,数字孪生(Digital Twin)被用于智能制作、智能城市等要害笔直范畴,前者可模仿规划测验与出产流程,后者多监控要点财物及决议方案辅佐。在实际环境越趋杂乱、更多场域与设备交互影响须考量的趋势下,将促进数字孪生扩展布置规模,若再辅以3D感测、VR/AR等远端作业,物联网技能来年有望以打造全面性的虚拟空间-元国际(Metaverse)为展开架构,以期更智能、完好、实时且安全的镜射物理国际,并以智能工厂为首发场域;此亦将带动感测层视觉、声学、环境等信息收集、渠道层AI精准剖析算力、以及保证数据可信的区块链等技能改造。

  疫情下,改动了人们日子与作业情境,加快企业投入数字化转型的志愿,并测验导入新科技,因此虚拟会议、AR远端协作、模仿规划等新形状AR/VR运用的选用率也跟着进步;另一方面除了游戏运用外,虚拟社群带来的各种远端互动功用也将成为厂商展开AR/VR商场的重要运用。因此在硬件采纳贱价战略、以及运用情境承受度进步的情况下,2022年AR/VR商场会呈现显着的扩张,并促进商场寻求愈加实在化的AR/VR作用。例如,透过软件东西打造印象更拟真的运用服务,引进AI运算进行辅佐,或是搭载更多品种的传感器,以供给更多实在数据转化为虚拟反响,例如眼球追寻功用就成为Oculus、Sony等厂商在未来消费产品上的搭载选项。此外,乃至能够在操控器或穿戴设备等硬件上供给部分触觉反应作用,以进步运用者的沉溺感。

  主动驾驶技能将以靠近日子面的方法完成,预期契合SAE Leve4的无人主动泊车(AVP)功用,将在2022年开端成为高端车款上配载主动驾驶功用的重要选项,而相关的国际规范也在拟定中,对此功用的展开有正面助益。但该功用会因车辆搭载装备而异,发生固定/非固定道路、私家/揭露泊车格等场景约束,泊车场的条件也会影响AVP的可用性,包含标明完好性和联网环境等,履行该功用时人与车的间隔则与当地法规有关。因为各车厂的技能道路皆不相同,运算部分可分为由车端进行运算以及由云端运算生成泊车道路,然云端运算需求有杰出的联网环境方能履行,故运用上来说车端运算会掩盖更多运用场景,或也会有两者兼具的方案。其他如V2X和高精地图的调配运用也会影响主动泊车的运用规模,预期仍有多种AVP解决方案一起进行中。

  在各国将逐步于2025至2050年全面禁售燃油车的趋势下,将加快全球电动车出售与拉抬SiC及GaN元件及模组市占,此外,动力转化需求及5G通讯等终端运用快速增长,唆使第三代半导体商场热度不减,从而带动第三代半导体所需SiC及Si基板(Substrate)销量畅旺。然因为现行基板于出产及研制上相对受限,迫使现在可安稳供货的SiC及GaN晶圆仍侷限于6英寸巨细,使得Foundry及IDM厂产能长时间处于求过于供态势。

  对此,基板供给商如Cree、II-VI及Qromis等方案将于2022年扩增产能并进步SiC及GaN晶圆面积至8英寸,希望逐步缓解第三代半导体商场缺口。另一方面,Foundry厂如台积电与国际先进(VIS)企图切入GaN on Si 8英寸晶圆制作,以及IDM大厂如英飞凌(Infineon)将宣布新一代Infineon Trench SiC元件节能架构,而通讯业者Qorvo也针对国防范畴提出全新GaN MMIC铜覆晶(Copper Filp Chip)封装结构。

  集邦咨询(TrendForce)是一家横跨存储、集成电路与半导体、光电显现、LED、新动力、智能终端、5G与通讯网络、轿车电子和人工智能等范畴的全球高科技工业研讨机构。公司在职业研讨、政府工业展开规划、项目评价与可行性剖析、企业咨询与战略规划、媒体营销等方面积累了多年的丰厚经历,是政企客户在高科技范畴进行工业剖析、规划评价、参谋咨询、品牌宣扬的优质协作伙伴。

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