Рынок интегральных схем (ИС) — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по типу продукта (логика, память, микросхемы и аналоговые), по типу (цифровые ИС, аналоговые ИС, ИС со смешанными сигналами), по применению (стандартные ПК, мобильные телефоны/планшеты, Интернет вещей (IoT), серверы, телевизоры/приставки, игровые консоли и другие), по отраслевой верти

Обзор рынка

Глобальный рынок интегральных схем (ИС) является краеугольным камнем современных технологий, двигая эволюцию электроники и обеспечивая сложные функциональные возможности, которые питают наш взаимосвязанный мир. Интегральные схемы, часто называемые микрочипами или просто чипами, лежат в основе широкого спектра электронных устройств, систем и отраслей, выступая в качестве основных строительных блоков цифровых инноваций.

Устойчивый рост рынка ИС обусловлен целым рядом факторов, которые сходятся, формируя его динамичный ландшафт. Одним из основных драйверов является ненасытный спрос на электронику в различных секторах. От смартфонов до умных приборов, от автомобилей до медицинских устройств, всепроникающая интеграция электроники в повседневную жизнь привела к беспрецедентному спросу на эффективные, высокопроизводительные и экономичные интегральные схемы. Этот спрос стал катализатором непрерывного цикла инноваций, что привело к разработке все более сложных ИС с расширенными возможностями.

Достижения в области технологий связи и связи еще больше подтолкнули расширение рынка ИС. Развертывание сетей 5G, распространение Wi-Fi 6 и более поздних версий, а также появление протоколов связи следующего поколения стимулировали спрос на ИС, способные обрабатывать колоссальный трафик данных и требования этих сетей к малой задержке. Радиочастотные ИС (RFIC), процессоры основной полосы частот и ИС управления питанием являются ключевыми компонентами, обеспечивающими бесперебойную связь и передачу данных, тем самым стимулируя рост рынка ИС.

Появившиеся технологии, такие как искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение (МО), открыли новую эру вычислений, которая в значительной степени зависит от вычислительной мощности и эффективности интегральных схем. Специализированные процессоры ИИ, аппаратные ускорители и ускорители нейронных сетей адаптированы для удовлетворения вычислительных потребностей алгоритмов ИИ. Поскольку отрасли по всему спектру интегрируют решения на основе ИИ в свои операции, потребность в высокопроизводительных ИС, оптимизированных для ИИ и МО, продолжает расти, позиционируя рынок ИС на переднем крае преобразующих технологических сдвигов.

Трансформация автомобильной промышленности в сторону электрификации, автоматизации и подключения также существенно повлияла на рынок ИС. Усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS), силовые агрегаты электромобилей, информационно-развлекательные системы и функции автономного вождения полагаются на интегральные схемы для обработки, управления и связи. Переход на электромобили требует ИС управления питанием, систем управления аккумуляторами и зарядных решений, что еще больше увеличивает рост рынка ИС.

Рост облачных вычислений и быстрое расширение центров обработки данных оказали существенное влияние на рынок ИС. Центры обработки данных, выступающие в качестве основы цифровой эпохи, требуют мощных процессоров, ИС памяти и сетевых ИС для эффективной обработки, хранения и передачи огромных объемов данных. По мере того, как все больше приложений переходят в облако и растет спрос на вычислительную мощность и хранение данных, потребность в высокопроизводительных ИС, оптимизированных для облачной инфраструктуры, продолжает расти.

Глобальная динамика рынка ИС формируется сложным взаимодействием технологических инноваций, производственных возможностей и рыночного спроса. Азиатско-Тихоокеанский регион с его надежной экосистемой производства полупроводников и лидерами отрасли доминирует в производственном ландшафте рынка ИС. Китай, Тайвань, Южная Корея и Япония являются ключевыми игроками в производстве, сборке и тестировании полупроводников, способствуя доминированию региона на рынке.

Ключевые драйверы рынка

Растущий спрос на электронику и потребительские устройства

Глобальный рынок интегральных схем (ИС) стимулируется растущим спросом на электронику и потребительские устройства по всему миру. От смартфонов и планшетов до интеллектуальных приборов и носимых устройств — ИС являются основой современных технологий. Поскольку предпочтения потребителей смещаются в сторону более подключенных и интеллектуальных устройств, растет потребность в передовых ИС с более высокой вычислительной мощностью, энергоэффективностью и расширенными функциональными возможностями. Распространение Интернета вещей (IoT) и цифровая трансформация отраслей еще больше усиливают спрос на ИС, стимулируя инновации и рост рынка.

Достижения в области технологий связи и связи

Неустанное стремление к более быстрым и эффективным технологиям связи является ключевым драйвером рынка ИС. Появление сетей 5G, Wi-Fi 6 и других высокоскоростных протоколов связи привело к увеличению потребности в ИС, которые могут обрабатывать огромный трафик данных и требования к низкой задержке этих сетей. RFIC (радиочастотные ИС), процессоры основной полосы частот и ИС управления питанием играют ключевую роль в обеспечении бесперебойной связи и передачи данных. Поскольку мир становится все более взаимосвязанным и зависимым от обмена данными, спрос на передовые коммуникационные ИС продолжает расти.

Новые технологии, такие как ИИ и машинное обучение

Искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение (МО) революционизируют отрасли и приложения по всему спектру. Эти технологии требуют надежных возможностей обработки, что делает ИС, оптимизированные для ИИ и МО, значительным драйвером рынка. Специализированные процессоры ИИ, ускорители нейронных сетей и аппаратные ускорители предназначены для обработки сложных вычислений, требуемых алгоритмами ИИ. Поскольку решения на основе ИИ становятся неотъемлемой частью таких секторов, как здравоохранение, автомобилестроение, финансы и другие, потребность в высокопроизводительных ИС, ориентированных на ИИ, становится все более очевидной.

Автомобильная электроника и электрификация

Автомобильная промышленность претерпевает глубокую трансформацию с интеграцией электроники, автоматизации и электрификации. Эта тенденция стимулирует спрос на ИС, адаптированные для автомобильных приложений. Усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS), информационно-развлекательные системы, силовые агрегаты электромобилей и функции автономного вождения полагаются на ИС для обработки и управления. Кроме того, переход на электромобили требует ИС управления питанием, систем управления аккумуляторами и решений для зарядки. Поскольку автомобильная электроника продолжает развиваться, рынок ИС выигрывает от этого устойчивого и растущего спроса.

Облачные вычисления и центры обработки данных

Растущее внедрение облачных вычислений и расширение центров обработки данных являются значительными драйверами рынка ИС. Центрам обработки данных требуются мощные процессоры, ИС памяти и сетевые ИС для эффективной обработки и хранения огромных объемов данных. По мере того, как все больше приложений и сервисов переходят в облако, растет спрос на высокопроизводительные ИС, оптимизированные для облачной инфраструктуры. Центры обработки данных также стимулируют инновации в области энергоэффективности, что приводит к разработке энергоэффективных ИС, которые отвечают потребностям этих объектов в устойчивости.

Основные проблемы рынка

Сокращение пределов кремния и ограничения закона Мура

Неустанное стремление к уменьшению транзисторов и повышению уровня интеграции достигло критической точки на мировом рынке интегральных схем (ИС). Явление, широко известное как закон Мура, которое предсказывает удвоение транзисторов на кристалле каждые два года, сталкивается с проблемами из-за физических ограничений. По мере того, как транзисторы приближаются к атомным масштабам, квантовые эффекты, утечка мощности и рассеивание тепла становятся все более выраженными. Эта проблема побудила производителей ИС исследовать альтернативные технологии, такие как 3D-укладка, наномасштабные материалы и новые архитектуры транзисторов, чтобы преодолеть препятствия, связанные с уменьшением размеров кремния.

Сложные процессы проектирования и проверки

Возрастающая сложность конструкций ИС представляет собой серьезную проблему для отрасли. Проектирование сложных схем с миллиардами транзисторов требует значительной вычислительной мощности и передовых инструментов автоматизации проектирования. Однако обеспечение правильности и надежности таких конструкций является сложной задачей. Процессы проверки становятся более трудоемкими и сложными, что приводит к задержкам в циклах разработки продукта. Появление новых парадигм проектирования, таких как чиплеты и гетерогенная интеграция, еще больше усложняет процесс проверки, поскольку эти подходы предполагают интеграцию нескольких компонентов из разных источников на одном кристалле.

Безопасность интеллектуальной собственности (ИС) и риски подделки

Рынок ИС сталкивается с постоянной проблемой, связанной с безопасностью интеллектуальной собственности (ИС) и риском подделки. Проекты ИС являются ценными интеллектуальными активами, и цифровая природа этих проектов делает их уязвимыми для кражи или несанкционированного воспроизведения. Поддельные ИС представляют серьезные риски с точки зрения производительности, надежности и безопасности. Организации должны инвестировать в надежные меры кибербезопасности для защиты своей интеллектуальной собственности на разработки и обеспечения того, чтобы ИС, которые они покупают или интегрируют в свои системы, были подлинными и соответствовали стандартам качества.

Увеличение затрат на исследования и разработки

Область проектирования и производства ИС требует существенных инвестиций в научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР). Разработка передовых полупроводниковых технологий, исследование новых методологий проектирования и решение проблем, связанных с меньшими узлами и более высокой интеграцией, требуют значительных финансовых ресурсов. Кроме того, высокие затраты на проектирование и производство современных ИС требуют экономии за счет масштаба для достижения прибыльности. Более мелкие игроки на рынке часто сталкиваются с трудностями при доступе к необходимым фондам НИОКР, что потенциально ограничивает их конкурентоспособность.

Уязвимости глобальной цепочки поставок

Глобальный рынок ИС в значительной степени зависит от сложной и взаимосвязанной цепочки поставок, которая охватывает несколько регионов и стран. Недавние сбои, такие как пандемия COVID-19, выявили уязвимости в этой цепочке поставок. Такие факторы, как геополитическая напряженность, торговые ограничения, стихийные бедствия и дефицит поставок, могут повлиять на доступность и стоимость основных компонентов. Управление рисками цепочки поставок требует стратегий диверсификации, устойчивости и гибкости. Обеспечение стабильной поставки критически важных материалов и компонентов становится первостепенным для поддержания бесперебойного потока производства ИС.

Основные тенденции рынка

Достижения в технологиях обработки полупроводников

Глобальный рынок интегральных схем (ИС) наблюдает тенденцию постоянного совершенствования технологий обработки полупроводников. Поскольку закон Мура сохраняется, производители постоянно расширяют границы миниатюризации и эффективности. Эта тенденция подразумевает разработку более мелких транзисторов и более плотно упакованных схем, что приводит к повышению производительности и энергоэффективности. Передовые процессы, такие как FinFET и литография в экстремальном ультрафиолете (EUV), стимулируют разработку более мелких и мощных ИС. Эта тенденция соответствует спросу на устройства, которые предлагают расширенные функциональные возможности при меньшем потреблении энергии, обслуживая приложения в различных отраслях от мобильных устройств до искусственного интеллекта.

Рост спроса на ИИ и машинное обучение

Интеграция возможностей искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения (МО) в различные приложения резко возросла в последние годы. Эта тенденция создала значительный спрос на ИС, оптимизированные для рабочих нагрузок ИИ и МО. Специализированные ИС для ИИ, такие как графические процессоры (GPU) и специализированные интегральные схемы (ASIC), предназначены для ускорения вычислений ИИ. Эти ИС используются в широком спектре приложений, включая обработку естественного языка, компьютерное зрение и автономные транспортные средства. Растущее внедрение технологий на основе ИИ в различных отраслях стимулирует спрос на специализированные ИС, предназначенные для обработки сложных данных и выполнения сложных алгоритмов.

Интернет вещей (IoT) и периферийные вычисления

Распространение устройств IoT и рост периферийных вычислений меняют ландшафт рынка ИС. Устройствам IoT требуются различные ИС, которые соответствуют их конкретным требованиям, таким как низкое энергопотребление и возможности подключения. Кроме того, тенденция к периферийным вычислениям, которая подразумевает обработку данных ближе к источнику, требует ИС, способных эффективно обрабатывать данные и выполнять аналитику на периферии сети. Микроконтроллеры и датчики, встроенные в устройства IoT, наряду с ИС, оптимизированными для периферийной обработки, стимулируют рост в этом сегменте. Поскольку экосистема IoT продолжает расширяться, спрос на ИС, подходящие для различных приложений IoT, остается значимой тенденцией.

Подключение 5G и высокоскоростная передача данных

Развертывание сетей 5G готово произвести революцию в области подключения, и эта тенденция тесно связана с рынком ИС. 5G требует ИС, способных обрабатывать более высокие скорости передачи данных, меньшую задержку и массовое подключение устройств. RFIC (радиочастотные ИС) и ИС mmWave являются важнейшими компонентами для обеспечения связи 5G. Эти ИС отвечают за обработку сигналов на высоких частотах и обеспечение бесперебойного беспроводного подключения. Продолжающееся развертывание сетей 5G по всему миру стимулирует спрос на ИС, оптимизированные для совместимости с 5G, что еще больше стимулирует рост рынка ИС.

Автомобильная электроника и электромобили (ЭМ)

Автомобильный сектор переживает быструю трансформацию из-за интеграции электроники и перехода на электромобили (ЭМ). Эта тенденция стимулирует спрос на специализированные ИС, адаптированные для автомобильных приложений. Расширенные системы помощи водителю (ADAS), информационно-развлекательные системы, силовые агрегаты электромобилей и технологии автономного вождения требуют разнообразного спектра ИС, которые обеспечивают высокую надежность и функциональность. Растущая популярность электромобилей также требует ИС управления питанием, систем управления аккумуляторами и решений для зарядки. Поскольку автомобильная промышленность охватывает электрификацию и автоматизацию, рынок ИС становится свидетелем всплеска спроса на ИС, предназначенные специально для автомобилей.

Сегментные аналитические данные

Типовые аналитические данные

Сегмент цифровых ИС

Цифровые ИС превосходны в своей способности выполнять логические операции с замечательной точностью и скоростью. Их присутствие повсеместно распространено во всех секторах — от бытовой электроники до аэрокосмической промышленности — поскольку они управляют функциональностью устройств и систем, начиная от микроконтроллеров в интеллектуальных приборах и заканчивая сложными процессорами данных в высокопроизводительных вычислительных кластерах.

Значимость цифровых ИС особенно выражена в приложениях, требующих высокоскоростной обработки, таких как телекоммуникации и центры обработки данных. Эти ИС играют важную роль в обеспечении бесперебойного потока информации, поддерживая подключение к Интернету, облачные вычисления и передачу данных в реальном времени. Более того, распространение технологий искусственного интеллекта и машинного обучения еще больше повысило значимость цифровых ИС, поскольку они лежат в основе вычислений, необходимых для сложных алгоритмов и анализа данных.

Аналитика типов продуктов

Сегмент памяти

Кроме того, расширение облачных вычислений и Интернета вещей усилило важность ИС памяти в управлении данными в децентрализованных сетях. Микросхемы памяти способствуют улучшению пользовательского опыта, обеспечивая бесперебойный доступ к данным и более быструю обработку, что критически важно в таких приложениях, как игры, потоковая передача и электронная коммерция.

Рост сегмента микросхем памяти также тесно связан с достижениями в производстве и производственных процессах полупроводников. Инновации в технологиях привели к разработке микросхем памяти с более высокой плотностью, меньшим энергопотреблением, улучшенной производительностью и повышенной надежностью. Эти атрибуты стали катализатором внедрения микросхем памяти во всех секторах, включая бытовую электронику, автомобилестроение, здравоохранение и промышленную автоматизацию.

Региональные исследования

Азиатско-Тихоокеанский регион

Во-вторых, присутствие ведущих технологических гигантов и производителей полупроводников в таких странах, как Китай, Южная Корея, Тайвань и Япония, стимулировало инновации и исследования в области проектирования и производства микросхем. Эти компании вложили значительные средства в исследования и разработки, что привело к появлению передовых продуктов, подходящих для различных сфер применения.

В-третьих, быстрое распространение потребительской электроники, мобильных устройств и технологий Интернета вещей в Азиатско-Тихоокеанском регионе подстегнуло спрос на ИС. Большая численность населения региона и растущий средний класс способствовали внедрению интеллектуальных устройств и цифровых технологий, что еще больше повысило спрос на интегральные схемы.

Последние события

• В декабре 2021 года министр ИТ от имени центрального правительства Индии объявил о большой заинтересованности правительства в развитии и совершенствовании сектора проектирования и производства электронных систем (ESDM). Правительство вложило значительные инвестиции в размере 13,4 млн долларов США в развитие деятельности, связанной с проектированием микросхем, в текущем финансовом году.
• В декабре 2021 года TaiwanSemiconductor Manufacturing Company и Sony, являющиеся двумя ведущими производителями полупроводникового оборудования и микросхем, объявили, что инвестируют 7 млрд долларов США в создание завода по производству микросхем в Японии. Кроме того, Sony объявила об инвестициях в размере 500 млн долларов США в создание объект.

Ключевые игроки рынка

• Intel Corporation
• SamsungElectronics Co., Ltd.
• TaiwanSemiconductor Manufacturing Company Limited
• QualcommIncorporated
• NvidiaCorporation
• Broadcom Inc.
• MediaTek Inc.
• InfineonTechnologies AG
• RenesasElectronics Corporation
• STMicroelectronicsN.V.