2020年注定是被前史镌刻的一年，新冠疫情席卷全球，许多职业在阻滞重启之后按下了加快键，新技能、新使用不断涌现，5G规划化商用、核算机架构敞开、晶圆异构化集成等一系列立异打破接连不断。

　　科技没有鸿沟，立异永无止境。进入簇新的2021年，半导体工业将在何处首先打破？立异趋势将对工业起到何种促进作用？

　　仰视星空眺望科技前沿动态，兢兢业业规划开展途径。科技自强历来都不是一句废话，把握开展大局观才干更好地打好下一战。经过整理概括，慧聪电子网整理了2021年半导体职业相关的十大趋势，来一窥未来。

　　以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)为代表的第三代半导体，具有耐高温、耐高压、高频率、大功率、抗辐射等优异特性，但受工艺、本钱等要素约束，多年来仅限于小范围使用。近年来，跟着资料成长、器材制备等技能的不断打破，第三代半导体的性价比优势逐步闪现并正在翻开使用商场：SiC元件已用于轿车逆变器，GaN快速充电器也许多上市。未来5年，根据第三代半导体资料的电子器材将广泛使用于5G基站、新能源轿车、特高压、数据中心等场景。

　　Arm发布专门针对下一代“一直在线”笔记本电脑的Cortex-A78C CPU，可支撑8个“大核”，L3缓存增加到8MB。根据Cortex-A78C的CPU芯片将成为高功用PC商场上x86架构CPU的强有力竞争者，苹果Mac电脑全面选用根据Arm架构的CPU将带动更多Arm阵营芯片规划厂商进军PC商场，包含高通、华为和三星。就连x86阵营的AMD听说也在开发根据Arm的处理器芯片，而亚马逊AWS则在服务器商场驱动Arm架构CPU的增加。在高功用核算(HPC)方面，根据Arm架构的超级核算机“富岳(Fugaku)”赢得全球Top 500超算第一名。

　　国产代替成开展主线年虽然受新冠疫情及美国镇压等不利要素影响，我国半导体工业仍是坚持了较高的开展增速，估计全年完成收入超越8000亿元，增加率挨近20%，进口状况估计也会超越3000亿美元，而规划业则为开展最为快速的环节。保存估计国产代替仍旧是2021年国内半导体工业开展主线，并且会加快在要点产品范畴和根底环节的上下游工业链协同攻关。美国对华为的镇压将在2021年迎来一段平缓期，估计华为在2021年将能部分康复和台积电、高通、联发科等世界供应链同伴在非先进技能和产品层面的协作。在半导体工业不呈现大的体系性危险和改变的状况下，国内半导体2021全年完成20%以上增速应该是大概率事情，全体工业规划有望超越万亿元。

　　现在来看产能供应严重带来的缺货提价状况现已遍及到职业界许多环节，从代工到封装到规划，都以转嫁本钱为由，与客户协商调提价格。一方面中美关系下一步演进方向还不明晰；另一方面紧缺的8寸产能在短时间内几乎没有大规划扩产的或许，因而2021年至少三季度前都会连续产能严重的局势。估计全球半导体产能严重的局势还会连续至2021年，甚至在8寸产能上有或许连续至2022年。

　　自7nm工艺开端，台积电和三星Foundry就呈现了比较大的道路LPP)更早选用EUV(极紫外光)，并将5nm、4nm作为半代工艺；而台积电继7nm自身的演进(N7/N7P/N7+)之后，5nm亦开端重要的工艺迭代。2020年4月份，台积电初次发表3nm工艺(N3)的详细信息。N3是N5工艺之后的又一次正式迭代，估计晶体管密度提高1.7倍(单元级密度在290MTr/mm²左右)，比较N5功用提高至多50%，功耗下降至多30%。台积电N3工艺的危险生产计划在2021年，量产于2022年下半年开端。考虑到老练性、功耗和本钱问题，台积电表明N3仍将选用传统的FinFET结构，不过其3nm工艺自身的前进仍有时机选用GAAFET技能。

　　芯片封装技能的开展大致阅历了四个阶段：第一阶段是插孔元件(DIP/PGA)；第二阶段是外表贴装(SMT)；第三阶段是面积阵列封装(BGA/CSP)；第四阶段是高密度体系级封装(SiP)。现在，全球半导体封装的干流技能现已进入第四阶段，SiP、PoP和Hybrid等首要封装技能已大规划使用，部分高端封装技能已开端向芯粒(Chiplet)方向开展。SiP封装正在从单面封装向双面封装搬运，估计2021年双面封装SiP将会成为干流，到2022年将会呈现多层3D SiP产品。

　　自从上世纪80年代Altera和Xilinx创始可编程逻辑器材类型FPGA以来，FPGA现已阅历了几波巨大的改变。除了其自身固有的可编程灵活性外，网络连接和数据交换功用使得FPGA成为云核算和数据中心不可或缺的海量数据处理单元，特别是机器学习/AI、网络加快和核算存储等使用对FPGA有着微弱的需求，比方SmartNIC、搜索引擎加快器、AI推理引擎等。新式的边际核算将掀起新的一波FPGA需求热潮，包含5G基站和电信根底设施、边际端网关和路由器，以及IoT智能终端等。主动驾驶、智能工厂、才智城市和交通等将驱动FPGA使用进一步的增加和扩展。

　　PC处理器在继续长达十多年的功用爬行之后，居然于摩尔定律放缓之际，呈现了功用与功率的大幅提高，这在半导体职业非常可贵。即便是这样，直到2020年下半年才缓不济急的10nm SuperFin工艺，以及Skylake微架构沿袭数年的大布景，让Intel PC处理器功用与功率抢先十多年的神线年完结。抵消费用户而言，PC处理器则可贵呈现了继续2-3年的功用推动小高潮，且此趋势估计还将推动1-2年。

　　碳基资料作为制造柔性设备的中心资料，将走出实验室并制备可随意弹性曲折的柔性电子设备，例如用该资料制造的电子皮肤，不只机械特性与实在皮肤类似，还有外界环境感知功用。柔性电子是指经歪曲、折叠、拉伸等形状改变后仍坚持原有功用的电子设备，可用作可穿戴设备、电子皮肤、柔性显示屏等。柔性电子开展的首要瓶颈在于资料——现在的柔性资料，或许“柔性”缺乏简单失效，或许电功用远不如“硬质”硅基电子。近年来，碳基资料的技能打破为柔性电子供给了更好的资料挑选：碳纳米管这一碳基柔性资料的质量已可满意大规划集成电路的制备要求，且在此资料上制备的电路功用超越同尺度下的硅基电路；而另一碳基柔性资料石墨烯的大面积制备也已完成。

　　跟着云核算的开展、数据规划继续指数级增加，传统数据处理面临存储本钱高、集群办理杂乱、核算使命多样性等巨大应战；面临海量暴增的数据规划以及杂乱多元的处理场景，人工办理和体系调优绰绰有余。因而，经过智能化办法完成数据办理体系的主动优化成为未来数据处理开展的必然挑选。人工智能和机器学习手法逐步被广泛使用于智能化的冷热数据分层、反常检测、智能建模、资源调集、参数调优、压测生成、索引引荐等范畴，有用下降数据核算、处理、存储、运维的办理本钱，完成数据办理体系的“自治与自我进化”。

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