“成就一切卻又超乎一切”，可謂是現代半導體技術最典型的特徵。正是由於這種獨有特性，也令其成為了當今世界各國最優先佈局、投資和發展的對象。據WSTS統計，2018年全球半導體行業增長13.7%至4688億美元，而作為全球半導體最大單一市場的中國，去年市場的份額佔比則達到了33.8%，市場增長更是高達20.5%，超過整體市場13.7%以及以美國為主的北美市場的16.4%的增速。
第八屆年度中國電子ICT媒體論壇——暨2019產業和技術展望研討會合影
半導體產業的快速發展固然成就了很多細分應用市場，同時也成就了很多企業和個人。但產業若想進一步發展壯大，創造出更多的市場機遇，還是離不開應用的持續創新。如今，5G、AI以及IoT等行業浪潮正席捲全球，推動半導體技術向高速傳輸、智能化以及互聯互通的方向快步邁進。為了進一步深入探究這種行業趨勢，瞭解當今半導體產業的主流代表廠商們都在做些什麼，記者應邀來到了由EEVIA(易維訊)主辦的“第八屆年度中國電子ICT媒體論壇——暨2019產業和技術展望研討會”一探究竟。
TOF火爆手機、汽車和工業市場 連英飛凌也要摻和一把
要說手機市場時下熱度最高的3D傳感技術，則非TOF莫屬。得益於技術端巨大的創新和挖掘潛力，市場上越來越多的廠商開始摒棄傳統結構光以及立體視覺，轉投TOF陣營。比如像Vivo NEX、三星Galaxy S10 5G、華為榮耀V20以及Oppo R17 PRO等主流一線大廠的多款手機，都採用了TOF來做前置人臉識別和支付，以及後置深度成像、AR圖像引擎等應用。
英飛凌電源管理及多元化市場事業部大中華區-射頻及傳感器部門總監麥正奇
現如今，在手機市場站穩腳跟的TOF，也逐漸開始向汽車及工業市場進發。例如從手機進入汽車市場，TOF相機主要應用在三個領域，其一是汽車Cockpit的DMS、手勢識別以及人臉識別這類應用;其二，TOF相機可以被用作固態激光雷達，比如Flash型和單光子型;其三，則是汽車智能化熱推的APS(自動泊車)領域。
英飛凌REAL3傳感器方案
作為該領域的主要玩家之一，英飛凌在TOF方案的研發上也在不斷推陳出新，旗下相關產品早已在手機、工業以及汽車市場上市。據英飛凌電源管理及多元化市場事業部大中華區-射頻及傳感器部門總監麥正奇介紹：“英飛凌的TOF在消費電子、工業、汽車市場都有不同的領先地位。在消費電子上主要是以移動設備為主，可以分成手持或者VR、AR頭戴的產品;工業方面，有自動化、安防、機器人等應用已經在發酵;汽車部分，不管汽車的內部或外部，它已經是一個選項之一了。工業移動領域，我們的REAL 3已經在量產化，藉由我們的先進地位，我們可以提供效能最佳、功耗最低，而且成本上佔有極大優勢的晶圓產品;在手持設備端，REAL 3已經開始生產，2014、2015年就已跟幾家廠商在手機上做一些距離的偵測，做兩側長度或者AR、VR的應用等;在汽車部分，目前正在研發的階段，我們跟一些汽車的廠商在討論，做一些立案的方式。英飛凌是自有工廠，除了研發到晶圓的生產，都是我們從本身的工廠出發，當然我們也可以跟代工廠以及其他廠商合作，甚至到軟件運算的部分。”
英飛凌REAL3傳感器優勢概覽
不過，如今市場上也有著很多不同的TOF方案以及各種3D成像傳感技術，英飛凌的TOF方案有何特異性?對此，麥正奇也做出瞭解答：“英飛凌的TOF方案在強光下面可以實現整個完整的深度訊息，而且我們也有專門的演算法，智能的濾波跟偽影的校正，可以讓數據的精準度跟訊息達到最完善。另外就是高集成度，可以提供給客戶最好的BoM和整個物料成本。生產方面可以在5秒內做完一個校正，而且這個校正是終身性的，只要在出廠的時候做了，在後面應用時不需要再校正。TOF目前往高度集成的方向，可以把周邊的性能都整合在芯片上面，這個部分對於廠商在生產上面的優勢非常明顯。而在最優性能方面，CMOS技術可實現最高光敏性，包含微鏡頭。再加上特有的SBI，抑制背光的效能，這個特殊的軟體方式，它可以在每一個點上去濾掉不同的雜質，或者在強光下顯示最好的深度訊息。整個振幅可以到100MHz，這是目前市場上最好的性能。客戶在設計的時候可以有不同的調整，比如曝光時間、調製頻率、幀速率、相位序列，可以做不同的規劃和調整。同時，它還可以進行不同的模式，TOF在偵測的時候可以偵測遠方和近方兩種不同模式，同時做不同的應用，它可以多模式應用，而且可以只看你有興趣的部分，可能你只對這個影子有興趣，所以只做這個影子，因此這是非常靈活的調配結構。”
手機行業三大革新來襲 光學傳感器大佬ams會怎麼做?
在智能手機領域，現在流行著三大主流趨勢，其一就是以3D人臉識別為主的前置功能，主要被用於身份的檢測和安全支付;其次就是全面屏、無邊框，這點在今年1月和2月份的兩大消費電子展上可一窺一二，現場展出的智能手機幾乎都配有全面屏和無邊框的方案;再者，就是攝影增強，如何去捕住後續的攝影，讓圖像更完美的呈現，是手機廠商和用戶端都在追求的目標。
ams的3D傳感系統平臺方案
作為全球光學傳感技術領域領軍者的艾邁斯半導體，本次也重點介紹了公司針對上述三大主流趨勢而開發的成熟的方案和技術，以及相關的市場表現情況。首先，在3D視覺傳感方案上，艾邁斯半導體先進光學傳感器部門執行副總裁兼總經理Jennifer Zhao告訴記者：“從結構光到主動立體視覺以及TOF，我們都有相關的優質解決方案。像我們的結構光方案目前在市場上有一些廠商已經應用了，它的距離和深度以及安全適應都是最佳的，當然它的價位也是最高的，所以可以看到市場上比較高端的手機，很多是選擇結構光方案來做;第二種是主動立體視覺，這個方案比較適合覆蓋中等的距離，它的深度圖質量也是比較優良，但是精度沒有結構光好，它主要也是比較簡單，價位比結構光更具有優勢，有一些客戶是選擇它;然後就是飛行時間，它比較適合中遠距離應用，現有的方案可以到5米左右。作為前置來講，它的系統集成比較簡單，尺寸是在三種方案裡面最小的。總之，我們公司的理念就是，無論客戶選擇哪種方案，我們都是有成熟的解決方案可以提供，我們不僅有硬件，也有軟件和相關的應用軟件，在軟件方面，我們提供的有光源、光路和先進的光學分裝，另外也有NIR和ToF的攝像頭。軟件方面我們也有資源和合作夥伴，他們會給我們提供更全面的軟件方案。”
艾邁斯半導體先進光學傳感器部門執行副總裁兼總經理Jennifer Zhao
其次，智能手機的全屏化方面，Jennifer Zhao表示：“可以看到，這幾年的手機的屏佔比正逐漸增大，比如2016年大概是65%，當時主要是大家看手機是寬邊框，但2017年出現了窄邊框，主流屏的佔比大概達到75%左右。而在去年，很多手機都是叫劉海屏，屏佔比達到90%，今年很多屏幕都已經做成全面屏了，主流屏佔比增長到95%。因此，通過這個趨勢我們也有相應的支持方案，我們有一款支持全面屏的屏下設計傳感器——TCS3701，可以做在OLED屏下面。目前，主要客戶端的要求就是在屏下它的靈敏度要很高，因為光需要通過OLED屏下面發射出來;而另外一個，就是在所有亮度等級下都要運行，在OLED屏下高光低光下都能應用，現在我們這個產品已經實現了量產。”
最後，高質量的拍照市場需求正日益暴漲，攝影頭功能改善也逐漸成為各家廠商競爭市場份額的焦點。Jennifer Zhao舉例到：“比如在激光檢測自動對焦領域，我們公司有一款新的產品叫TMF8801，去年主要量產的TMF8701是用於前端，算是結構光中間一個主要的器件單點1D TOF。今年推出的是TMF8801，可以解決2cm到2.5米的距離，精確度達到5%，跟行業相比我們的尺寸降低了30%左右，而且可以忽略玻璃蓋的汙漬，1D ToF可以忽略屏蓋上的汙漬。另外就是抗太陽光，我們公司的濾器片可以在強太陽光下也可以依舊功能很好。還有就是光源閃爍的控制，在人工光源下面，會有光源的閃爍，如果是沒有經過檢測照的照片，會看到一些波紋，你可以用光源閃爍檢測來隱性攝像頭的算法，就可以提供出更好的圖形質量。”
賽靈思FPGA：如何調和AI落地面臨兩大關鍵矛盾?
對於半導體行業來說，AI的確是當前產業發展的重要推力之一。但令人尷尬的是，AI在技術端的飛速發展，卻未能從實際的落地場景和市場的回報上體現出來。這主要有兩大深層原因，其一是需要處理的數據和計算芯片所能夠提供的處理能力之間存在較大的差距，計算芯片工藝從過去的28納米、20納米， 16納米，14納米、10納米、7納米、5納米再到3納米，摩爾定律使得芯片性能的增加速度越來越飽和，而只有高端的消費類、迭代很快的產品(例如手機)才能支撐得起最先進工藝高昂的芯片迭代成本。
而從芯片的發展趨勢來看，如今的各類AI應用場景衍生出了很多新生的應用需求，這點也就要求越來越多的廠商開發針對性的AI芯片方案，雖然通用芯片的應用比較廣泛、上手更快，但針對越來越多特定場景的應用需求，ASIC的性價比會更高一些。賽靈思人工智能市場總監劉競秀表示：“所以，現在市場上有一個很重要的時間窗口，就是每個行業在需求成熟之前，在大家有能力、有信心去開ASIC把這個錢賺回來之前，大家不會去開ASIC，而且這時候又需要一個平臺做初期的市場嘗試或者在激烈的市場競爭中快速將創意變成現實，贏得市場先機，這時候FPGA就是最好的計算平臺產品。”
賽靈思人工智能市場總監劉競秀
第二個，就是芯片設計生產的長週期和快速迭代的市場需求之間的差距。劉競秀認為：“芯片不是那種靠錢就可以換時間的技術，最快也要一年半到兩年才有可能走完一個完整的流程，從後端設計包括封測等等，這個一年到兩年的時間窗口是任何人做ASIC都要經歷的。我們看現在的AI公司的客戶，很多情況下需求都非常緊迫，例如說我這個月有一個項目，你能不能下一個月幫我把東西做出來，所以第二個就是快速變化、快速迭代的市場和ASIC開發週期漫長之間的差距，這也是第二個重要原因。”
賽靈思AI整體解決方案彙總
不過，賽靈思的方案則可以很好的調和這兩類問題，劉競秀告訴記者：“如今FPGA很多場景應用都非常高，代價就是週期比較長，三個月六個月一年都可能，但用我們現有的方案，最快幾個小時就可以把新的網絡部署在硬件上，就可以把系統運行起來，這對人工智能的創業公司和合作夥伴來講是最重要的，可以非常快地拿到一個原型機，用這些原型機去真正的場景做性能、功能的迭代、數據的收集，這樣產品才能更快地比別人推向市場。”
Versal自適應AI計算加速平臺
賽靈思還重點介紹了自家的Versal計算引擎，劉競秀表示：“首先，Versal計算引擎面對通信和人工智能高性能場景，定義了完全不一樣的芯片架構，我們利用3D技術提供高性能的高帶寬存儲，提供兩個能力，一個是計算能力，一個是存儲能力，人工智能的網絡都是幾十幾百層，幾千萬上億參數的快速運算和反覆的讀取，如果每一層的數據運算的結果都需要去讀寫的話，一個是延時長，一個是功耗大，所以為什麼現在主流做AI芯片慢慢會提供儘可能大的存儲空間，而3D的技術是最有效提供高性能面向存儲的技術。同時我們充分利用硬核處理器功能，支持AI場景的快速運算。”
工業4.0助半導體市場騰飛 ADI以獨到方案解決場景化難題
對於半導體行業的主流廠商們來說，工業領域是除消費電子、汽車之外的另一大淘金之地。特別是在今年早期，國家推出了加速工業4.0的一系列整體戰略，明確了五個智能的應用場景，將其視為可與業界提出來市場增長潛力比較巨大的領域。其中，包括面向未來的工業以太網、軟件可配置的I/O、更智能的邊緣技術、工業安全以及生態系統的搭建。因此，工業4.0不僅是一場系列的運營升級，也是一場商業的革命，為其賦能的不僅是其不斷強大的網絡，還有底層的物理技術。
ADI工業機器人控制系統解決方案
作為這波行業浪潮的見證者和直接參與者，ADI也非常直觀的感受到了工業4.0給半導體行業帶來的市場機遇。ADI亞太區工業自動化行業市場部經理於常濤表示：“工業4.0到什麼程度，我們的確看到了一些機會，像生態系統和夥伴關係、物聯網和大數據、機器學習、人工智能、更先進的機器人和協作機器人、增強現實、網絡安全、可穿戴設備、自動駕駛車輛等，這也給ADI帶來一些額外的增加，面向中長期潛在的機會，今天主要集中在工業4.0，工業自動化相關的產品方案，ADI本身而言，我們絕對不僅僅只有這方面的產品和方案。”
ADI亞太區工業自動化行業市場部經理於常濤
圍繞工廠自動化的應用場景，ADI的一些比較獨到的方案已涵蓋了各個環節，比如工業控制系統領域，於常濤介紹到：“控制系統中有個很核心的就是模塊，它是直接連接現場儀表和整個控制單元當中的紐帶。ADI針對整個模塊量輸入模塊，我們包含了全部的產品，比如我們推出了最新一代的AD411X產品，它是全集成的，並且做了很多保護的功能在裡面，非常貼近國內客戶的應用場景。同時，我們還提供了相應的電源的解決方案，因為在應用過程當中，基本上是24V輸入、5V輸出的電源架構。這個產品我們把它叫做軟件定義I/O，每個通道都可以任意地定義為數字量的輸入輸出，或者模擬量的輸入輸出，所以我們把它叫做軟件定義I/O。它是一個非常靈活的方案，可以給終端客戶在工廠實施過程當中完全根據現場的實施結構，就能通過軟件的方式把系統完整地運行起來，這會極大地節省我們現場工程安裝的難度和成本。”
NOR Flash累計出貨100億顆 兆易創新借存儲之力通新興市場
作為現代各類電子設備的必需品，存儲技術經過多年的演進也逐漸延伸出了各種不同的方案，NOR Flash作為存儲領域的一大重要品類，也成為了當今左右半導體行業市場走向的關鍵力量之一。SPI NOR Flash應用領域如今已非常廣泛，幾乎涵蓋了成百上千種應用，每一個新興的電子數碼設備中都需要有這樣一顆Flash來存儲代碼。從2004年開始，NOR Flash基本是從無到有，兆易創新存儲事業部資深產品市場總監陳暉表示：“2004年，大家剛剛開始推廣SPI NOR Flash，達到60億顆以上，平均地球上每人可以分到一顆。所以，NOR Flash是高可靠性的系統代碼存儲媒介，優點是指令協議簡單、信號引腳少、體積小，符合這些新的電子設備對體積的要求。”
兆易創新存儲事業部資深產品市場總監陳暉
作為SPI NOR Flash領域的主要玩家之一，兆易創新去年出貨量大概達到了20億顆，而且僅僅只用了一年的時間。如果從累計數據來看，在八九年的時間裡，兆易創新累計出貨量已超過了100億顆，這也意味著全球有一百億顆電子設備都是靠著兆易創新的Flash來存儲其啟動代碼。
如今，隨著各類新興應用的陸續湧現，作為關鍵存儲器之一的NOR Flash也開始需要和各種應用打交道，最典型的比如當今大熱的AI領域，也都涉及到了Flash應用。陳暉表示：“如果用前一代產品，在調用算法、AI數據庫時，速度會受到限制，只有用了新一代八口的高速率的傳輸，才能夠保證這顆AI芯片真正地動起來，能夠達到一個接近人腦的水平。AI非常複雜，一個MPU的功能圖，其實在AI應用中會經常要調用不同的算法，從數據庫裡進行各種的比對。例如要通過對人、車、物的識別，背後其實就是對一些算法、數據庫的及時調用。所以，作為Flash我們會支持它的操作，這樣看它不光是有存儲的系統代碼，同樣也會存儲算法和一個大的數據庫。但這並不需要一上電就把所有的算法或數據庫都加載到系統裡面，在需要的時候才會從flash臨時來調用，所以就要求flash提供一個高的數據吞吐率。同樣的對比，8口高性能的xSPI能讓系統響應非常迅速，真正實現AI功能。”
功率半導體市場飛速增長 華虹宏力超級結MOSFET引全場關注
汽車電動化已成必然趨勢，如今單臺車上所需半導體器件的數量相比過去的機動車也翻了幾倍，這對於各大半導體廠商來說都是不容錯過的良機，尤其是那些在功率半導體領域已深耕多年的企業。據統計，2020年國內新能源車的銷售目標是200萬臺，全球是700萬臺，這會是一個非常大的市場。有別於傳統機車，新能源汽車中的電機、電池、車載充電機、電機逆變器和空調壓縮機，都需要大量的功率器件芯片。電動化除了車輛本身的變化之外，同時也給後裝的零部件市場也帶來新的需求，同時配套用電設施如充電樁，也將帶來大量的功率器件需求。
電動汽車中功率芯片的用途非常廣泛，比如啟停系統、DC/DC變壓器、DC/AC主逆變器+DC/DC升壓、發電機以及車載充電機等。華虹宏力戰略、市場與發展部科長李健舉例到：“以時下很熱的IGBT來說，電動汽車前後雙電機各需要18顆IGBT，車載充電機需要4顆，電動空調8顆，總共一臺電動車需要48顆IGBT芯片。如果2020年國內電動汽車銷量將達到200萬臺，後裝維修零配件市場按1：1配套計的話，粗略估算國內市場大概需要10萬片/月的8英寸車規級IGBT晶圓產能(按120顆IGBT芯片/枚折算)。基於國內電動車市場佔全球市場的1/3，2020年全球汽車市場可能需要30萬片/月的8英寸IGBT晶圓產能。除了汽車市場，IGBT在其它應用市場中也廣受歡迎，業內有看法認為還需要新建十座IGBT晶圓廠，我覺得此言也不虛。”
華虹宏力戰略、市場與發展部科長李健
國內在功率器件領域也有不少玩家，華虹宏力就是其中之一，硅基MOSFET是華宏宏力功率器件工藝的基礎，後續工藝都是基於這個工藝平臺不斷升級、完善的。李健表示：“溝槽型MOS/SGT適合小於300V電壓的應用，華虹宏力致力於不斷地減少其pitch size，提升元胞密度，降低導通電阻，用持續領先的優異品質、穩定的良率贏得客戶的讚譽。在對可靠性要求極為嚴格的汽車領域，華虹宏力的MOSFET產品已通過車規認證，並配合客戶完成相對核心關鍵部件如汽車油泵、轉向助力系統等的應用。”
相比基礎的硅基MOSFET，超級結MOSFET(DT-SJ)則是華虹宏力功率器件工藝的中流砥柱。李健告訴記者：“超級結MOSFET最顯著特徵為P柱結構，華虹宏力採用擁有自主知識產權的深溝槽型P柱，可大幅降低導通電阻。同時，在生產製造過程中可大幅降低生產成本和加工週期。超級結MOSFET適用於500V到900V電壓段，它的電阻更小，效率更高，散熱相對低，所以在要求嚴苛的開關電源裡有大量的應用。”
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