2017的半導(dǎo)體市場到底如何

半導(dǎo)體是指一種導(dǎo)電性可受控制，范圍可從絕緣體至導(dǎo)體之間的材料，無論從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來看，半導(dǎo)體的重要性都是非常巨大的?，F(xiàn)在的大部電子產(chǎn)品，如計算機(jī)、移動電話或者是數(shù)字錄音機(jī)當(dāng)中的核心單元都和半導(dǎo)體有著極為密切的關(guān)聯(lián)。但是，近幾年半導(dǎo)體的發(fā)展好像進(jìn)入了瓶頸期。

 連續(xù)兩年增速不超過2%，這在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成型以后的幾十年時間中并不多見。智能手機(jī)增速放緩以后，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)還沒有等來可以推動行業(yè)進(jìn)入新發(fā)展階段的決定性應(yīng)用，無論是曾經(jīng)熱炒過的物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(AR)，還是去年大熱的人工智能(AI)與無人駕駛，對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的拉動效應(yīng)還微乎其微，Nvidia股票漲到天上去了，其數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)同比也不過增長了1.99億美元。

僅靠詩與遠(yuǎn)方，是無法推動這個3000億美元級別市場再度加速的。多家機(jī)構(gòu)對2017年預(yù)估都頗為正面，不過2017年半導(dǎo)體市場的增長，推動力并非有新決定性應(yīng)用，而是由于庫存波動造成的價格上漲。 作為電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)， 半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)品開發(fā)周期長，生命周期長，電子系統(tǒng)硬件設(shè)計基本都需要等核心芯片出樣片以后才能進(jìn)行開發(fā)，所以芯片產(chǎn)品規(guī)劃者，需要至少向前看一到兩年，開發(fā)出的產(chǎn)品才不會一上市就過時。

雖然，從下游應(yīng)用來看，2017年可能不會有太多的驚喜。但半導(dǎo)體與測試測量廠商等如何看待2017及以后一兩年的行業(yè)大趨勢， 看似平靜的市場中，暗藏哪些波瀾，日趨穩(wěn)固的格局里，還能有何變化?2017年開年，在深圳舉辦的第六屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2017產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會上，易維訊邀請到了Qorvo、ADI、NI、硅谷數(shù)模、Cypress、易庫易及華為等廠商，對5G、物聯(lián)網(wǎng)無線連接、射頻技術(shù)、可穿戴、高速接口及元器件銷售代理渠道等諸多話題進(jìn)行了探討，是管窺2017市場前景的一個極好的機(jī)會。

5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的四個特點(diǎn)

4G部署成熟以后，通信業(yè)處于一個空檔期。在2020年商業(yè)化之前的時間表，工信部還沒有給出，因此運(yùn)營商都在提4.5G或Pre 5G的概念。但國外對5G的商用化進(jìn)程相對較快，美國、韓國和日本都計劃在2020年之前部署商用5G網(wǎng)絡(luò)，因此，對于元器件廠商和測試測量廠商來說，5G時間表已經(jīng)很緊張。

美國國家儀器中國區(qū)市場開發(fā)經(jīng)理姚遠(yuǎn)

在研討會上，美國國家儀器(NI)中國區(qū)市場開發(fā)經(jīng)理姚遠(yuǎn)談了對于5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的四點(diǎn)看法：通信發(fā)展是就是帶寬發(fā)展史;5G天文數(shù)字進(jìn)入量的設(shè)備，對于測試提出了嚴(yán)峻考驗;5G技術(shù)中，時延決定應(yīng)用場景是否現(xiàn)實;只有通過原型設(shè)計來進(jìn)行足夠的技術(shù)路線驗證，來能真正實現(xiàn)5G技術(shù)。

姚遠(yuǎn)表示，通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展史就是帶寬的發(fā)展史，帶寬越大，通信速率越快，用戶體驗越好。經(jīng)過20多年的發(fā)展，移動通信速率已經(jīng)從GSM時代的9.6kbps(千位每秒)發(fā)展到4G LTE時代的100Mbps(百萬位每秒)，通信帶寬的不斷發(fā)展，才促進(jìn)了移動設(shè)備的大發(fā)展，并改變了用戶的通信習(xí)慣，從語音、文字應(yīng)用為主到圖片視頻為主。

規(guī)劃中的第五代通信技術(shù)單通道(即5G)峰值速率將超過10Gbps(10億位每秒)，同時接入的設(shè)備數(shù)是4G LTE技術(shù)的100倍，在高速移動環(huán)境中的帶寬也要能保證100Mbps。因此，5G技術(shù)對于帶寬的要求是非常高的，姚遠(yuǎn)表示，通過與諾基亞等公司合作，在2015年，就在NI平臺上實現(xiàn)了10Gbps通信速率的系統(tǒng)。

Gartner估計2020年接入的設(shè)備會超過500億臺，天文數(shù)字接入的設(shè)備將給測試測量工作帶來極大的挑戰(zhàn);在無人駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等任務(wù)關(guān)鍵型的應(yīng)用，對于延遲和及連接穩(wěn)定性有非常高的要求。這些在5G時代將會面臨的問題，均需要在5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署之前，找到相對妥善的解決方法。通過原型平臺進(jìn)行相關(guān)的算法驗證與方案測試就是最常見的方法之一，這正是NI的強(qiáng)項。針對這些挑戰(zhàn)，姚遠(yuǎn)也各舉一例進(jìn)行解釋。802.11ax、藍(lán)牙與NBIoT像蜂窩移動通信技術(shù)一樣，包括Wi-Fi和藍(lán)牙在內(nèi)的各種無線連接技術(shù)也在不停的演進(jìn)。這些無線連接技術(shù)各有所長，又都有局限，有的逐漸黯淡，有的日趨興旺，有的兩兩競爭，有的相互扶持， 甚至有互相融合的趨勢。

事實上，對于無線連接技術(shù)最終用戶而言，標(biāo)準(zhǔn)林立并不是好事，縱使開發(fā)人員用盡九牛二虎之力去優(yōu)化用戶體驗，當(dāng)前無線連接在配置便捷性、安全與可靠性等方面還難以與有線連接相比。

當(dāng)然，相比有線連接，無線連接優(yōu)點(diǎn)最突出的優(yōu)點(diǎn)就是突破了線束束縛，這使其在部署網(wǎng)絡(luò)時較少受到空間限制，以往很多不便布線(野外、潮濕或密閉環(huán)境等)的應(yīng)用場景或者移動設(shè)備都可以接入網(wǎng)絡(luò)。簡言之，有限帶寬的有線接入應(yīng)用基本都有無線接入方式來替代(如今基站回傳也可以用毫米波通信來實現(xiàn))，反之則不成立，無線接入的很多應(yīng)用場景無法用有線接入來實現(xiàn)，這或許是為何物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的主要接入方式以無線技術(shù)為主的主要原因。

賽普拉斯亞太區(qū)物聯(lián)網(wǎng)市場應(yīng)用總監(jiān)楊學(xué)賢

雖然在看得到的未來，無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織各不相讓的情形不會有太大改善，用戶的抱怨也不會讓各標(biāo)準(zhǔn)組織有不統(tǒng)一就毀滅(One World or None)的緊迫感。但實際做產(chǎn)品與方案的廠商，還是在推動各種技術(shù)的相互融合，在這次會議上，賽普拉斯(Cypress)亞太區(qū)物聯(lián)網(wǎng)市場應(yīng)用總監(jiān)楊學(xué)賢重點(diǎn)介紹了Cypress的嵌入式設(shè)備無線互聯(lián)平臺(Wirless Internet Connectivity for Embedded Devices，簡稱WICED)，該平臺上就提供很多無線復(fù)合接入方案，例如Wi-Fi加藍(lán)牙的芯片及藍(lán)牙加Zigbee的芯片。

在介紹WICED平臺之前，楊學(xué)賢先講解了Wi-Fi與藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展概況。他表示，經(jīng)過20多年的發(fā)展，Wi-Fi傳輸速度從11Mbps、54Mbps，一直發(fā)展到802.11ac的1900Mbps，速度提升顯著。但一直在追求的都是單用戶(上傳)的速率提升，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量與接入密度增長都是爆炸性的，需要Wi-Fi做出相應(yīng)的解決方案。第六代Wi-Fi 也被稱為高效無線網(wǎng)絡(luò)(High ，即802.11ax，針對多用戶應(yīng)用場景做出應(yīng)對，采用了多用戶多入多出(Multi User Massive Input and Massive Ouput，簡稱MU-MIMO)與正交頻分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，簡稱OFDMA)等技術(shù)，可同時接入多個用戶，最高速率達(dá)10.53Gbps，與前五代相比，在車站、機(jī)場與體育場等人流密集場所，每個用戶的平均數(shù)據(jù)吞吐量提升四倍。相比舊規(guī)范，新推出的藍(lán)牙5規(guī)范在性能上實現(xiàn)了“2、4、8“的提升，即傳輸速率是藍(lán)牙4.2的2倍，達(dá)到50Mbps，低功耗藍(lán)牙(即BLE)傳輸速率也相應(yīng)翻倍，達(dá)到了2Mbps;傳輸距離是舊標(biāo)準(zhǔn)的4倍，約為240米左右;廣播數(shù)據(jù)吞吐量是舊標(biāo)準(zhǔn)的8倍。藍(lán)牙5還采用了新的跳頻算法，這樣可以規(guī)避與Wi-Fi或LTE網(wǎng)絡(luò)之間的沖突。

楊學(xué)賢告訴與非網(wǎng)記者，WiFi和藍(lán)牙各有優(yōu)點(diǎn)，WiFi便于保持網(wǎng)絡(luò)暢通，提供寬帶鏈路，藍(lán)牙則功耗低，易于連接。復(fù)合接入芯片把它們的優(yōu)勢結(jié)合起來，在多種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中已有廣泛應(yīng)用。

除了Wi-Fi與藍(lán)牙，窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NBIoT)也是物聯(lián)網(wǎng)無線接入技術(shù)中備受關(guān)注的一個方向，華為海思高級分析師王志國對NBIoT在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的前景進(jìn)行了相對全面的分析。據(jù)筆者了解到的信息，2017年上半年支持NBIoT的芯片樣片就會出來，由于NBIoT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)引入了傳統(tǒng)電信運(yùn)營商，市場前景非常光明。

射頻前端的變化

如前所述，在4G部署成熟而5G網(wǎng)絡(luò)尚未到來之時，運(yùn)營商與通信設(shè)備廠商也并沒有坐等5G的到來。除了4.5G或者Pre 5G技術(shù)中用到的載波聚合技術(shù)，新發(fā)射功率等級的推出也是值得關(guān)注的一個方向。

用戶設(shè)備功率等級(User Equipment Power Class，簡稱PC)對用戶終端設(shè)備的最大發(fā)射功率進(jìn)行了規(guī)定。目前，對絕大多數(shù)工作在4G LTE頻段(應(yīng)用于公共安全領(lǐng)域的B14頻段除外)設(shè)備，移動通信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP僅規(guī)范了一種用戶設(shè)備功率等級，即功率等級3(Power Class 3，簡稱PC3)，最大輸出功率為23dBm±2。

限制最高發(fā)射功率有利有弊。手機(jī)發(fā)射功率越小，對同區(qū)域內(nèi)其他手機(jī)的干擾越小;手機(jī)發(fā)射功率越小，其耗電量越低，待機(jī)時長與通話時間就越長。

但發(fā)射功率越小，可覆蓋范圍也就越小，尤其是移動通信頻譜逐漸向高頻遷移，由于高頻無線信號在傳播過程中的衰減更甚，所以在4G頻段中處于相對高頻(2.5至2.7GHz)頻段的信號覆蓋區(qū)域會更小。再者，基站與用戶終端的發(fā)射功率并不平衡，4G LTE網(wǎng)絡(luò)下行與上行功率差異大約為5 dB，因此在某些只有下行覆蓋的區(qū)域，用戶終端只能下載數(shù)據(jù)而不能上傳數(shù)據(jù)，這往往會造成接入或切換失敗。

要改善上述兩個問題，通常方法是提高基站密度，這就變相增加了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與維護(hù)成本。

另外，全球范圍內(nèi)部署的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中，大多數(shù)應(yīng)用場景是以部署于低頻段的LTE FDD網(wǎng)絡(luò)做覆蓋，以部署于高頻段的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)提供小范圍的大容量覆蓋，但由于這兩種網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不一致，導(dǎo)致小區(qū)邊緣用戶的業(yè)務(wù)體驗還有待提高。

改善4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍與提高上行鏈路傳輸距離及接入體驗的另外一個方法是提升發(fā)射功率。據(jù)Qorvo中國區(qū)移動產(chǎn)品銷售總監(jiān)江雄介紹，用戶設(shè)備功率等級2(PC2)的概念在2015年時提出，2016年3GPP開始PC2標(biāo)準(zhǔn)制定工作，目前標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié)。預(yù)計在2017年年中時，美國運(yùn)營商Sprint就會推出全球首個支持 PC2 的商用化產(chǎn)品，到2018年中國移動也將推出PC2的商用化產(chǎn)品。

與PC3相比，PC2的最大發(fā)射功率增加了3dB(即最大發(fā)射功率翻倍)，最大輸出發(fā)射功率為26dBm±2。江雄表示，增加3dB的發(fā)射功率以后，覆蓋范圍幾乎可以增加30%，這樣改善用戶體驗，增加覆蓋率就不需要像以往一樣增加很多基站了，“這對運(yùn)營商來說是非常有吸引力的。”但增加3dB的發(fā)射功率并不容易。需要整個射頻前端模塊的配合，既要提高功放(PA)的輸出功率，又要保證線性度和效率，還要提升濾波器的性能，并做好匹配以降低插入損失。

而提高輸出功率以后，射頻部分的耗電是否會增加，從而影響移動設(shè)備的續(xù)航時間?江雄解釋，如果用舊技術(shù)，那么提高輸出功率耗電量一定會成比例增加。但Qorvo通過提升砷化鎵(GaAs)工藝，使得新器件在功率得到提升，與舊技術(shù)相比電流增加也不多。

我們其中的一個方案就是說我們是整個的工藝的提高，這個工藝提高背后實際上是GaAs技術(shù)的提升，功率提升的時候?qū)嶋H電流并不會增加很多的，包括線性度，這是某種工藝，我們現(xiàn)在有HBT5，這個新的工藝來保證能夠功率輸出的更高，其它參數(shù)表現(xiàn)很好。“雖然最終產(chǎn)品還在制作中，但根據(jù)我們對測試樣品的現(xiàn)場試驗，電流表現(xiàn)很好。因為采用的是TDT技術(shù)，所以并沒有看到電流明顯增加。另外我們還會采用ET技術(shù)應(yīng)對電流提高的問題，以達(dá)到省電的目的。”

可穿戴與高速連接

2016年，人眼前一亮的可穿戴產(chǎn)品并不多。但據(jù)ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經(jīng)理王勝介紹，IDC公司的數(shù)據(jù)顯示，2016年可穿戴設(shè)備全球增速達(dá)32.8%，中國增速達(dá)52.9%。IDC估計，廣義可穿戴設(shè)備在中國的出貨量，接下來了三四年將達(dá)到8000萬-1億。預(yù)測2020年全球出貨量會達(dá)到2.37億，中國出貨量會達(dá)到0.83億。

ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經(jīng)理王勝

王勝認(rèn)為，可穿戴設(shè)備發(fā)展將經(jīng)過三個階段。第一階段是單一應(yīng)用，包括基礎(chǔ)的運(yùn)動及體征數(shù)據(jù)采集收和處理;第二階段是外在環(huán)境數(shù)據(jù)的融合，從而產(chǎn)生更多有價值的數(shù)據(jù)，這是接下來發(fā)展的必然趨勢。第三階段是人工智能，可穿戴設(shè)備將扮演重要角色，用戶將可以無感知的和世界互聯(lián)。

目前，ADI公司在運(yùn)動、心率等傳感器，低功耗解決方案等具體方案設(shè)計領(lǐng)域均有深度參與，并在外在環(huán)境數(shù)據(jù)融合方面做了大量工作，也就是說，ADI公司正在醫(yī)療可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的第二階段“大做文章”。

虛擬現(xiàn)實(VR)設(shè)備發(fā)展得不盡如人意原因眾多。但視頻信號如何傳輸也是一個大問題。以HTC VIVE為例，定價高端以及線纜復(fù)雜，體驗好、價格貴、便捷性較差、拖線也較沉。雖然HTC推出了無線版VIVE，則有可能由于干擾而出現(xiàn)圖像抖動甚至斷續(xù)的問題。現(xiàn)在，USB Type-C有可能解決這個問題。

硅谷數(shù)模(Analogix)半導(dǎo)體產(chǎn)品經(jīng)理胡偉寧就提出了這樣的觀點(diǎn)。“只用一根線就可以實現(xiàn)VR體驗。”胡偉寧說。他表示，USB Type-C接口可以簡化并延伸PC VR，簡化VR頭盔跟PC的連接方式，不用再拖HDMI接口和USB等多根線，一根線就可以兼顧傳輸視頻信號、數(shù)據(jù)信號和充電，并且能夠提供更高清的分辨率和更快的傳輸速度，最好的一點(diǎn)是還可以互融互通。例如主流廠商采用DisplayPort Type-C的VR頭盔，可以接到LG的G5手機(jī)上使用。

他認(rèn)為，基于目前一些硬件的限制，VR頭盔想要實現(xiàn)無線還有一定的距離，比如技術(shù)不夠成熟、功耗達(dá)不到需要的要求。而用智能手機(jī)，通過USB Type-C接口去連接VR頭盔會是更快普及的方案，因為手機(jī)很普及，相應(yīng)的VR頭盔價格較便宜，便攜性也高。目前已有主流手機(jī)廠商和硅谷數(shù)模合作研發(fā)，相應(yīng)的產(chǎn)品可能在2017年推向市場。

未來，在支持VR領(lǐng)域，USB Type-C接口也可能會有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支持VR的應(yīng)用，包括DP1.4 with HBR3 (8.1Gbps)and DSC Compression的版本，可以支持刷新率到120Hz，達(dá)到單眼3K*3K的分辨率，未來4K的分辨率也可以實現(xiàn)。

USB Type-C接口肯定是未來智能手機(jī)的一個趨勢，而對于VRAR設(shè)備，胡偉寧認(rèn)為也需要跟手機(jī)端相對應(yīng)，因此肯定是也要用USB Type-C接口。以連接手機(jī)的VR頭盔為例，VR頭盔本身可以是簡單的處理器+PCB+屏幕，還可以用手機(jī)通過USB Type-C為頭盔供電，因此設(shè)計也不需要考慮電池的分量，因此重量會比較輕。

2017年，半導(dǎo)體市場究竟是風(fēng)平浪靜還是波瀾起伏，讓我們拭目以待。