芯片短缺需要更具创新性的半导体

2022 年是晶体管问世 75 周年，也是集成电路问世 65 周年。从那时起，我们从 20 世纪 70 年代的单个放大器块发展到 3000 个晶体管晶圆，再到可以在指甲盖大小的芯片上容纳 500 亿个晶体管的纳米工艺。在过去 35 年里，半导体市场从超过 300 亿美元的市场增长到超过 6000 亿美元市场，创造了数百万个就业机会。

半导体领域的乐观情绪正在高涨。政府、芯片制造商以及设备和材料供应商花费了数十亿美元。预计到 2030 年，要达到 1 万亿美元的产业规模，该产业的规模必须扩大一倍。随着美国《CHIPS 法案》的资助顺利进行，欧洲和日本的立法机构也瞄准了研发和资本投资的开放式创新伙伴关系方法，以加强供应链。

东亚占全球半导体产量的 75%，超过 90% 的最先进芯片是在中国台湾和韩国制造的。然而，由于最近的供应链挑战，过去几年半导体市场相当不稳定。随着全球投资持续高速增长，克服短缺、满足人才需求、发展有弹性和可持续的供应链以及解决复杂的地缘政治问题的挑战可能会持续到 2024 年。

是什么在推动增长？

基于高速数据需求的增长，我们看到未来应用程序的数据需求将会更大。物联网 (IoT)、自动驾驶汽车以及 5G 和即将推出的 6G 网络的推出已经给我们带来了巨大的高速数据需求。华为中国微信发布消息称，在 IMT-2020（5G）推进组的组织下，华为已全面完成 5G-A（即 5.5G）技术性能测试。测试结果表明，华为在多项 5G-A 上下行超宽带技术上取得重大性能突破。《证券日报》报道，华为在 5G-A 技术上取得突破，首次将端到端跨层协同技术应用在 5G-A 宽带实时交互上，在容量和时延方面实现关键进展。基于此，更快速、更稳定的移动网络有望应用于 AR/VR 以及智能驾驶等领域。

此外，未来尚未发明的新应用将需要更大的带宽，并且隐含依赖先进半导体来支持这些新技术。这些可能涉及虚拟宇宙中未来的虚拟现实世界，或者甚至是尚未想象到的东西。IDC 预测，2021 年全球增强与虚拟现实（AR/VR）总投资规模接近 125.4 亿美元，并有望在 2026 年增至 508.8 亿美元，五年复合增长率（CAGR）将达 32.3%。

需要采取什么方法来满足未来的需求？

创新是关键。无论是开发下一代手机基础设施，还是下一代自动驾驶汽车，制造商都将依赖下一代设计、仿真和测试解决方案来进行质量和性能测试，而这本身就需要功能更强大、多样化、差异化的半导体技术。

智能集成技术可以让用户在产品仍在开发过程中测试下一代设备，从而满足客户的测试和测量需求。例如，考虑一个 5G 子基站蜂窝塔，其放大器将信号传输到手机。为了准确测试放大器噪声和线性度，测试和测量系统的每个参数都需要比被测设备好一个数量级。

全球数字化、定制芯片和计算引擎上具有更高吞吐量和更低延迟的即时分布式处理，以及硅光子、毫米波 (mmWave) 和高功率器件等新技术，都在刺激新的半导体制造增长。硅光子技术利用标准硅实现计算机和其它电子设备之间的光信息发送和接收。与晶体管主要依赖于普通硅材料不同，硅光子技术采用的基础材料是玻璃。由于光对于玻璃来说是透明的，不会发生干扰现象，因此理论上可以通过在玻璃中集成光波导通路来传输信号，很适合于计算机内部和多核之间的大规模通信。硅光子技术最大的优势在于拥有相当高的传输速率，可使处理器内核之间的数据传输速度快 100 倍甚至更高。

毫米波是指波长为 1～10 毫米的电磁波称毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。

为了为未来的技术创新铺平道路，在测试和测量过程中取得突破同样重要。因此，定制半导体的生产将是满足未来市场对高度复杂电子产品的需求的关键，而芯片制造方面的此类创新对于在新产品发布和下一代解决方案推出之前保持领先地位至关重要在未来的岁月里。自行构建芯片制造方法还将确保测试技术满足质量和性能的最高标准。