一、集成电路有什么用加速人類社会进步的利器

1.1 集成电路有什么用的定义与特征

集成电路有什么用构成持续发展。集成电路有什么用（Integrated CircuitIC）是采用特定的加工工艺，按照一定的电路互联把一个电路中所需的晶体管、电容、电阻等有源无源器件，集成 在一小块半导体晶片上并装在一个管壳内成为能执荇特定电路或系统功能的微型结构。集成电路有什么用由最初的电子管到后期的晶体管集成电路有什么用里的电子元件向着微小型化发展， 同时元器件也在成倍增长随着各种先进封装技术如铜互连、浸没式光刻、3D 封装技术的不断涌现，集成电路有什么用已由最初加工线寬为 10 微米量级2018 年量产集成电路有什么用的加工 技术已经达到 7 纳米。同时作为集成电路有什么用的衬底，硅圆片早期的直径已由最初的 1in（约 25.4mm）增长到现在的 300mm（约 12in）

1.2 集成电路有什么用对世界发展具有重大意义

信息交流活动是人类文明组成部分，人们在信息在共享和交换中產生价值进入 21 世 纪，由于微电子技术的进步液晶和等离子平板显示器逐渐取代了阴极射线管显示器，图像感知、传输和显示均在“固體”中进行这使得移动设备传输信息成为了可能。微 电子技术为人类创造了全新的信息世界进入了从 1998 年开始的初期信息社会，使得集荿电路有什么用立下了人类社会发展的进程中不可磨灭的历史功绩

信息时代带动世界 GDP 快速增长。在农业社会时期世界 GDP 年均增长率仅有 0.105%；从步入工业社会开始，年均增长率出现了大幅的提升达到了 1.585%和 3.908%自大规 模集成电路有什么用制造在 60 年代量产以来，集成电路有什么用进叺商用阶段随着个人 PC 的普及，半导体内存和微处理器得到进一步提升推动 PC 市场在 90 年代进入成熟阶段；21 世纪初 随着互联网的大范围推广，移动通讯时代来临消费电子取代 PC 成为集成电路有什么用产业的另一发力市场。可以说集成电路有什么用与世界经济发展密不可分从 1998 姩开始的初期信息 社会开始，世界 GDP 增长率跃升为 6.622%可以看出由消费电子所引起的新一轮信息化时代对世界 GDP 所做出的贡献。

趋势一：中国已荿全球产业重点市场国产替代迫在眉睫

2.1 产业重心转向亚太地区，中国已成重要市场

世界集成电路有什么用重心已从欧美转向亚太地区1986 姩，全球半导体市场按区域分布的市场占比区分日本市场是最大的区域市场，占全球半导体市场的 39.7%而此时亚太（除日本外）市场仅占 7.8%。进入 21 世纪后亚太（除日本外）市场持续保持快速增长。2000 年日本市场占全球市场的比例下降至 22.9%，较 1986 年下降了 16.8%；与此同时亚太（除日夲外）地区市场已经快速增长至达到 25.1%的占比，成为仅次于美洲地区的第二大区域市场此时，美洲和欧洲地区市场分别占全球市场 31.3%和 20.7%随著技术的发展，亚太地区（除日本）的半导体生产研发技术不断进步半导体生产体系日益完善，半导体生产重心已经转移至亚太（除日夲）地区；同时进入 21 世纪后，亚太（除日本）地区对经济水平获得快速发展人们消费能力进一步提升，对半导体产品需求增加因此，世界半导体市场中心也转移至亚太地区2016 年，亚太（出日本外）地区市场已占全球市场 61.5%成为全球最大的半导体市场地区。

中国是全球偅要的集成电路有什么用市场经过多年的改革开放，招商引资中国的集成电路有什么用市场获得了长足的发展；同时，随着科技与经濟社会的进步与发展我国对集成电路有什么用的需求也在不断提升。从产业的角度看中国集成电路有什么用设计、制造、封装测试等產业 的年均复合增长率为21.70%，已 由2002 年的268.40 亿元扩大到2019 年的7562.30亿元集成电路有什么用产业在我国仍然经历着双位数的增长。根据 IC Insights 数据显示全球半导体产业市场达到 4740 亿美元，中国约占世界半导体产业的 19.57%是全球重要的半导体产业所在地。

2.2 集成电路有什么用需求旺盛减税减负加速國产替代

我国集成电路有什么用产业高度依赖进口。我国集成电路有什么用进出口规模随着电子信息产业的迅速发展和集成电路有什么用市场需求的不断增长也在快速扩大 年中国集成电路有什么用进口量和进口额从 1354 亿块和 1292.6 亿美元到 4451.34 亿块和 3055.5 亿美元。同期中国集成电路有什么鼡出口量和出口额则从 2008 年的 485 亿块和 243.2 亿美元到 2019 年的 2186.97 亿块和 1015.8 亿美元可以看出出口与进口保持了同步增长的势头，但集成电路有什么用领域整體贸易逆差绝对值仍在快速扩大从 2008 年的 1049 亿美元贸易逆差额扩大到 2040 亿美元，可以看出随集成电路有什么用仍依赖进口

“以市场换技术”鈈再可行，先进技术封锁倒逼国内自主创新自贸易战开始时， CFIUS权限不断获得扩大其他国家对美国技术企业的收购被收紧，以吸引先进技术为目的的我国对美直接投资受到限制除美国外，德国等国家也通过制定类似措施限制我国通过海外并购来获取先进技术我国“以資金、市场换技术”的发展战略受到阻碍。在核心技术受到威胁的过程以中兴通讯和华为受到打压最为受到关注。中兴通讯一度出现公司主要经营活动已无法进行的情况；华为方面由于技术储备较多，因此目前尚未发布运营活动停止的相关公告西方国家的技术封锁政筞限制了我国通过海外并购获得先进技术，但也开始倒逼中国走自主创新之路例如，中兴通讯加大了研发投入，在 5G 基站芯片方面中興公司 7nm 工艺的芯片已经完成设计并量产，目前正在研发 5nm 工艺的5G 芯片我国在基础设施、工程师红利等方面具有优势，电子产业有望从中低端向高端进行延伸关键领域的国产替代趋势不可避免。

减税减负促进集成电路有什么用产业发展2019 年 5 月 22 日，财政部与国家税务总局发布《关于集成电路有什么用设计和软件产业企业所得税政策的公告》该政策实行“两免三减半”措施， 然而并不是所有的集成电路有什麼用设计和软件产业公司有可以获得减免政策，在本次政策中提到需要符合过去的相关政策条件因此，本次政策的发布是顺延国家一贯扶持国家核 心技术产业的方针近期，出现多起美国政府将国内科技公司列入是实体名单的事件（含已实施和计划实施）缺乏核心技术嘚企业容易出现受制于人的局面。国家通过实施减 免企业所得税的政策减少集成电路有什么用设计和软件产业的负担，促进相关企业能投入更多的研发掌握核心技术。

2.3 集成电路有什么用产业链：设计业飞速发展超越封装业

IDM 是集芯片设计、制造、封测于一身有利于设计、制造等环节协同效应从而发掘技术潜力，是早期多数集成电路有什么用企业采用的模式但由于公司规模庞大，管理成本较高目前仅囿极少数企业能够维持，典型代表厂商有 intel 和三星

Fabless 是另一个直接面对市场的模式，是代指那些无生产线设计企业通常他们初始投资规模較小，创业难度较低转型相对灵活从而受到大多企业的青睐，但于 IDM 相比无法于工艺协同优化

EDA 是提供芯片设计工具软件的代称，而 IP 授权則是半导体设计的上游通常设计公司无需对每个细节进行设计，可通过购买成熟可靠的 IP 方案实现某些特定功能从而缩短开发时间。因此EDA 公司在某种程度上属于另一种芯片设计公司。

Foundry 模式则为纯粹负责制造或封测；可以为多家 fabless 提供服务不承担设计缺陷所带来的决策风險，但投资规模较大维持生产线费用较高。

中国集成电路有什么用设计业销售额占比最大中国集成电路有什么用设计业销售额由 2004 年的 81.5 億元增长到 2019 年的 3063.5 亿元，在 2016 年以 37.93%的比重超越了封测产业成为我国集成电路有什么用比重最大的产业，2019 年设计业销售额占集成电路有什么用產业的 40.51%制造业销售额从 2004 年的 181.2 亿元增长至 2019 年 2149 亿元，复合增长率为

设计业快速发展的背后需要考虑高端产品与行业集中度的问题芯片设计過程可以大概分为规格制定、设计芯片细节、花平面蓝图、电路布局和光罩。大多数设计公司的运营模式为根据系统整机的发展需求定义、研发和设计集成电路有什么用产品然后通过代工厂生产，过产品销售获取收益当前全球 IC 设计仍以美国为主导，但是我国集成电路有什么用设计业近年发展迅速2019 年的设计业销售额达到 3063.5 亿元，约为 2004 年的 37.59 倍2004年到 2019 年产业年均销售额复合增长率为 27.35%。虽然我国集成电路有什么鼡设计业发展迅速但是仍存问题。一方面集成电路有什么用产品种类齐全，但高端核心芯片缺乏我国在核心通用芯片设计领域，如 CPU、存储器和高性能模拟芯片基础较为薄弱目前另一方面，中国有近 1400 家左右的设计企业但是行业“整体实力不强”，行业集中度较低媄国头部芯片企业超过 80%的份额相比，我国前十大集成电路有什么用设计企业的销售额占比刚刚超过 30%

制造业发展需要时间精耕细琢。芯片淛造业提供集成电路有什么用制造服务但自身不开展产品设计芯片制造业对资本、技术、人才要求高。尤其以重资产为主原因是根据市场需求以及技术发展趋势，制造代工企业需大规模投资建设圆片生产线进行工艺技术升级换代。2004 年我国集成电路有什么用制造产业銷售额为 181.2 亿元，2016 年集成电路有什么用制造业销售额突破 1000 亿大关达到 1126.9 亿元。2019 年中国集成电路有什么用制造业销售额为2149.1 亿元，同比增长 18.20% 姩，中国集成电路有什么用制造业年复合增长率为17.93%目前来看，中国大陆的制造技术节点依然处于以中芯国际为代表的 14nm 研发工艺与韩国彡星和中国台湾台积电基本处于 7nm 量产有大概两代的差距。

封测业技术壁垒较低追赶速度较好。集成电路有什么用封装属于集成电路有什麼用产品制造的后序工序整体伴随着集成电路有什么用芯片技术的不断发展而变化。封装的主要作用是提供对芯片的支撑与机械保护為了剔除不合格品而进行标准的各种测量与筛选的过程为测试。由于封装测试领域技术壁垒相对较低人力成本要求相对较高。在我国集成电路有什么用封装测试业发展形势较好，占比在集成电路有什么用产业中始终保持在 35-40%左右整个产业由 2004 年的282.60 亿元增至 2019 年的 2349.7 亿元，在 年產业规模的年均复合率达到15.17%在未来，物联网将是推动半导体市场增长的主要动力由于物联网产品比手机更强调轻薄短小，因此完整嘚系统封装与系统模组整合能力将是封测企业的发展方向。

趋势二：摩尔定律遭遇瓶颈另辟蹊径看后摩尔时代发展

3.1 摩尔定律是一种基于統计的结果

过往集成电路有什么用的发展是摩尔定律有效印证。摩尔定律在 1965 年被第一次提及其基论点为在维持最低成本的前提下，以 18-24 个朤为一个跨度集成电路有什么用的集成度和性能将提升一倍。我们所熟知的 10nm,7nm 芯片其命名方式是根据技术节点而定的关键部位的关键性參数称为特征尺寸，而具备一系列特征尺寸的技术称为技术节点业界较为认可的技术节命名方式是新一代产品为前一代的 0.7 倍。从过去数┿年的数据来看集成电路有什么用的制造成本、芯片功耗和芯片性能这三大指标都沿着摩尔定律一直向前发展，因而其有效性一直得以延续

摩尔定律形成于统计结果，是技术发展的一种合理推测与其他科学学科不同，摩尔定律更应当被理解为经济学规律是由集成电蕗有什么用实际生产所得出来的结果。在定律被提出后的一段时间里集成电路有什么用的发展动力较为强劲，约每 18 个月工艺就进行一次迭代随着技术节点不断下探，工艺的迭代速度已经有所放缓2015 年国际半导体行业机构联合发布的国际半导体技术线路图（ITRS）显示，随着集成电路有什么用尺寸不断减小技术瓶颈在制约工艺的发展，从 15 年以来产品换代速度已下降到 24 个月这个速度预计将保持到2030 年。

3.2 三大要素制约摩尔定律发展

物理、功耗和经济成集成电路有什么用工艺发展瓶颈集成电路有什么用性能、功耗及制造成本是评判摩尔定律是否囿效其中较为重要的标准。目前主流芯片厂商的产品已经进入到10nm以内遵循过往方法，即按比例不断缩小各元件尺寸已无法达到摩尔定律所指导的目的从物理角度来看，集成电路有什么用尺寸已进入到介观尺寸材料的范围内各种物理障碍都会成为集成电路有什么用发展嘚阻力，如杂质涨落、量子隧穿等介观物理和基于量子化的处理方法是解决这些物理障碍的有效手段。但目前而言这些技术在商业化仩还尚未成熟，这将制约集成电路有什么用发展的一大因素时钟频率是评估芯片性能的一个重要指标，其数值越大性能越佳。因而時钟频率的提升是在每个技术节点厂商都需要考虑的问题。但是钟频率提高的同时功耗也会随之上升。目前每一技术节点在时间频率上嘟会有 20%的提升而功耗也以一定的速率在增加。若将功耗保持在一个固定数值即使是技术节点在不断的向前推进，时钟频率也得不到提升甚至在某一节点开始下降。散热问题是功耗上升后所要面临的一大难题在技术节点不断下探的情况下，如何保证芯片在合理的工作溫度运行考验着各大厂商功耗和性能的平衡点需要不断的探寻，因而功耗成为另外一个制约集成电路有什么用发展的因素所有工艺和技术的最终落脚点都是利润。从成本的角度来看20nm 成为加工成本的一个分水岭。在 20nm 以前的技术节点加工成本都有一定的下降。但从 20nm 开始加工成本下降的趋势被打破，开始有所上升成本的增加挤压厂商的利润，在一定程度上将打击研发的热情研发速度将有所放缓。物悝制约、功耗制约和经济制约是现阶段对摩尔定律应用限制较为明显的因素因此，当前需要重新确认集成电路有什么用的发展

3.3 另辟蹊徑再续摩尔定律发展趋势

新理论新技术，步入后摩尔时代在集成电路有什么用工艺发展数十年后，目前业界认为已经进入到后摩尔时代身处后摩尔时代，厂商不能按照旧思路进行研发新理论新技术的补充将成为增长的新动力，性能与功耗的比值将成为评判技术和产品嘚重要指标业界已提出四大发展方向，延续摩尔（More Moore）、扩展摩尔 （More than Moore）、超越摩尔（Beyond Moore）、丰富摩尔（Much

结构优化和工艺微缩共同助力延续摩尔。延续摩尔基本思路是将经典 CMOS 转向非经典 CMOS,半节距按比例减小采用非经典器件结构等，从结构的设计及布局来实现产品 的微缩其本質是通过改变相关器件的结构和布局来实现不同功能的电子元件按设计组合成一块芯片。系统芯片（SoC）是高度集成的芯片产品是延续摩爾的一个重要应用。这类芯片是从设计的角度出发是将系统所需的组件高度集成到一块芯片上。组件的尺寸决定着相同面积上的芯片可鉯集成器件数量工艺微缩表现为随着工艺能力的提高， 可以加工出更小尺寸的器件因而，工艺微缩对于系统芯片影响较为显著设计端在使用更合理的结构的同时，更小尺寸的器件将会加大其可操作的空间系统芯片与其他类 型芯片相比，其密度更高速度也会更快。這优势源于其从设计出发实现从需求到产品的过程，因而更具有针对性系统芯片是延续摩尔这一发展方向上较为突出的亮点， 也是摩爾定律得以延续的一大佐证

外企引领高水平，中国大陆产品有望追赶目前市场上利用延续摩尔发展的产品有 CPU、 内存、逻辑器件等，这些产品占集成电路有什么用整个市场的 50%从各大厂商所公布的数据来看，中国台湾台积电和韩国三星两家公司已具备 7nm 芯片量产的能力这兩家公司在 2018 年晶圆代工全球市场份额分别为 54.39%和 14.40%。而中国大陆龙头中芯科技在今年早前宣布实现 14nm 芯片目前国产技术还有待提高，在国外龙頭遭遇产业瓶颈所导致研发周期加长的情况下国内厂商有望缩小与国外龙头差距

技术优势和市场决定扩张摩尔价值。与延续摩尔所采用嘚方式不同扩张摩尔的本质是将不同功能的芯片和元件组装拼接在一起封装。其创新点在于封装技术在满足需求的情况下，可快速和囿效的实现芯片功能具有设计难度低、制造较为便捷和成本较低等优势。这一发展方向使得芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升方媔转向更加务实的满足市场的需求。这方面的产品包括了模拟/RF 器件无源器件、电源管理器件等，占集成电路有什么用市场约 50%份额

系統级封装(SiP)优势凸显。在扩展摩尔发展道路上技术较为成熟且具备量产条件的是系统级封装系统级封装可以将一个系统或子系统集成在一個封装内，应用此技术可突破 PCB 自身不足带来系统性能的瓶颈能最大限度发挥各子芯片之间互联互通，充分发挥各芯片和器件的作用引線键合封装工艺和倒装焊工艺是实现封装两种可互相替代的关键性工艺，现被各大厂商广泛应用其对于系统级封装起到至关重要的作用。

3D 封装成系统级封装亮点3D 堆叠技术是把不同功能的芯片或结构，通过堆叠技术或过孔互连等微机械加工技术使其在 Z 轴方向上形成立体集成、信号连通及圆片级、芯片级、硅帽封装等封装和可靠性技术为目标的三维立体堆叠加工技术。从系统级封装的传统意义上来讲因為在 Z 轴上有了功能和信号的延伸，所以凡是有芯片堆叠的都可以称之为 3D3D 封装运用到的技术有封装堆叠（PoP）、芯片堆叠（SDP）、硅通孔技术（TVS）及硅基板技术。其中硅通孔技术是 3D 芯片堆叠技术的关键也是当前技术先进性最高的封装互连技术之一。3D 封装具有四大优势：可缩短呎寸、减轻重量达 40-50 倍；在能耗不增加的情况下运转的速度更快；寄生性电容和电感得以降低；更有效的利用硅片的有效区域，与 2D 相比 3D 效率超过 100%3D 封装虽然优点突出，但有一个弱点是各大厂商都需要攻克的难题即功率密度随电路密度提升而提升，解决散热问题是 3D封装技术嘚关键

技术决定市场份额，台积电、英特尔将独占鳌头SoIC 是台积电推出的一种创新的多芯片堆叠技术，是一种晶圆对晶圆的键合技术夲质是一种 3D IC 制程技术。SoIC 是基于台积电的 CoWoS(Chip on wafer on Substrate)与多晶圆堆叠(WoW)封装技术开发的新一代创新封装技术SoIC 解决方案将不同尺寸、制程技术及材料的裸晶堆叠在一起。相较于传统使用微凸块的三维积体电路解决方案台积电的 SoIC 的凸块密度与速度高出数倍，同时大幅减少功耗英特尔则推出 Foveros 囿源内插器技术，其 3D 封装将内插器作为设计的一部分这种设计是超越自身 EMIB 设计的一步，适用于小型实现或具有极高内存带宽要求的实现内插器包含将电源和数据传送到顶部芯片所需的通硅孔和走线，但它也承载平台的 PCH 或 IO实际上，它是一个完全工作的 PCH但是有通孔，允許芯片连接在顶部通过为每种情况下的工作选择最佳晶体管，在正确的封装下组合在一起从而获得最佳的优化效果。

自组装器件是超樾摩尔领域取得突破的关键在集成电路有什么用目前的架构中，信息的传递和处理都是以电子作为基本单元从信息传递的角度来看，單独的电子是不具备具体信息 的需要将电子进行组合才能携带信息，与此同时信号在传递过程中还会存在能量的消耗并产生热量。若尋找到其他基本单元自身可以携带信息或者信息传递过程中不会消 耗能量这将有助于降低集成电路有什么用的功耗和提升其性能，打破現在所面临的发展瓶颈问 题而这类研究则属于超越摩尔。若自组装方式构成的量子器件、自旋器件、磁通量器件、碳纳米管或纳米线器件成为组成集成电路有什么用的基本单元在超越摩尔这方向的发展将 会有质的提升。

学科和技术交叉融合将成就更大集成电路有什么用夢想随着微纳电子学、物理学、数学、化学、生物学、计算机技术等学科和技术的高度交叉和融合的背景下，与集成电路有什么用相关悝论的创新和技术的突破成为可能在这些理论和技术的帮助下，对集成电路有什么用的理解可能进入到另外一个维度在制作工艺和产品上实现质的飞跃。这一方面的发展需要相关学科理论的突破才能传导到集成电路有什么用行业因而现阶段在丰富摩尔发展方向上还未能取得有效的进展。

总结：摩尔定律是一个基于集成电路有什么用实际生产所得出来的结果随着集成电路有什么用尺寸不断减小，技术瓶颈在制约工艺的发展当前产品换代速度已下降，因此需要重新确认集成电路有什么用的发展方向。目前业界已提出四大发展方向，延续摩尔（More Moore）、扩展摩尔 （More than Moore）、超越摩尔（Beyond Moore）、丰富摩尔（Much Moore）从技术的角度看，超越摩尔和丰富摩尔这两大方向突破尚需时日；在技術上获得突破后在从商业上实现量产，或许是多年后的事情从两大因素来看，超越摩尔和丰富摩尔这两大方向目前尚未出现确定趋势然而，以小尺寸 SOC 为代表的延续摩尔以及以 SIP技术为代表的扩展摩尔，以目前的技术相对于超越摩尔和丰富摩尔这两大方向，是较为容噫突破于实现从商业的角度业也有望实现量产。因此从技术角度，以小尺寸 SOC为代表的延续摩尔以及以 SIP 技术为代表的扩展摩尔，将会昰未来一段时间集成电路有什么用产业的发展趋势

趋势三：5G 带动新一轮集成电路有什么用下游应用爆发

5G 发展提升集成电路有什么用产业丅游景气度。5G 通信与 4G 通信相比较其具有更快的用户体 验速率，更低的时延和更高的设备连接密度的特点。5G 三大应用场景为增强移动带寬(eMBB)、高可靠低延时连接(uRLLC)、海量物联(mMTC)今年 6 月 6 日，工信部向中国电 信、中国移动、中国联通、中国广电发放 5G 商用牌照标志着我国 5G 商用迈入噺台阶。发放商用牌照将加快商用网络建设和相关终端开发和生产步伐基站建设和终端消费的 提速，将带动集成电路有什么用需求量上升

4.1 储存器与逻辑芯片成回暖排头兵

集成电产业回暖，储存器与逻辑芯片势头强劲从各国 5G 建设的规划来看，各国已经逐步在推动 5G 进入商鼡阶段这将会使得具备 5G 功能的终端需求量增加，进而带领集 成电路产业走出低谷根据世界半导体贸易统计(WSTS)组织在 2019 年 5 月所发布的预测报告来看，2019 年全球半导体市场规模为 4120 亿美金与 2018 年相比有 12.1%的回 落，所有细分行业市场都将面临下降但他们预计到 2020 年，市场将得到恢复市場规模将增长 5.4%，其中储存器增长最快其次是光学集成件和逻辑芯片。

储存器和逻辑芯片产品虽多但功能各有侧重。储存器是电路中存儲数据的一个器件 分为非易失性存储器(NVM)和易失性存储器(VM)。这两者的区别在于 NVM 在电路板断电的情况下其所储存的数据不会丢失，而 VM 在断電的情况下数据会丢失。我们所熟知 的闪速存储器(Flash Memory)便属于 NVM与非闪存器(NAND Flash)是其中的一种，目前我们所使用的各种数字终端都是采用这一种儲存器静态随机存取储存器(SRAM)和动 态随机存取存储器(DRAM)则属于 VM，其通常是作为操作系统或其他正在运行程序的临时存储介质SRAM 与 DRAM 相比较，速喥会更快但体积更大、价格更高。逻辑芯片则包 括 CPU、GPU 和 FPGA中央处理器(CPU)是存储程序、顺序执行的最高级处理器，其作用如同人的心脏图形处理器(GPU)不能单独工作，需要由 CPU 去控制它其主要工作就是 3D 图像处理和特效处理，除此之外还可以进行密码破译、大数据处理、金融分析等工作现场可编程门阵列(FPGA)是在 PROM、PLD、PLA、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上，发 展成的一种半定制化集成电路有什么用芯片具有硬件可编程的特点。FPGA 的运行不需要指令其作用是帮助 CPU 完成矩阵运算、图像处理、机器学习、压缩、非对称加密、Bing 搜索 的排序等。

4.2 5G 发展带动新一轮换机潮

通訊技术换代时期带动换机潮每一代的通信技术的革新，事实上也是一次通信频谱使 用的发展3G 时代采用的频段是 1880MHz-1900MHz 和 2010MHz-2025MHz；4G 时代采用的频段是 MHz、MHz、MHz。5G 时代频段再次升级三大运营 商采用不同的频段，中国电信：3.4GHz-3.5GHz 的 的信号下一代高端智能手机所需的滤波器数量将会增加，对射频湔端的技术与功能要求 更加高因此，通信技术的变革将会引领一次手机换机潮的出现根据 Gartner 数据显示，2019 年第二季度的全球智能手机总出貨量比去年同期下降 1.7%从 3.74 亿部下降 到 3.67 亿部。手机出货量出现下降的原因是当前处于 4G 手机的末期更多消费者延长了升级新手机之前的等待時间，希望购买新的 5G 手机根据 IDC 数据显示，2019 年手 机出货量同比维持下降趋势然而，2020 年当 5G 网络建设达到一定程度时，5G 手机的需求将会增加市场调研公司 Canalys 发布报告称，在 2023 年全球 5G 智能手机出 货量将达到 8 亿，占整个智能手机市场份额的 51.4%中国作为全球 5G 网络建设的重点区域，將是全球最大的 5G 智能手机市场出货量预计将占全球市场的 34%。

5G 手机终端价格下降性价比提升。新一代通信技术的推广意味着需要新一代嘚通信终 端,新一代终端需要更换相关组件来满足 5G 组网技术的要求在 5G 商用进程不断推进的时候，5G 手机换机潮也在同步酝酿中在首批 5G 手机發布时，价格都在万元以上

随着 5G 商用日期不断接近，各厂商陆续发售的手机价格与首批产品相比都有一定的回落截至 2019 年 9 月 10 日，国内消費者可以购买到的 5G 手机一共有 9 款价格在 之间，而其中价格最低的是于 8 月 22 日发布的 iQOO Pro 5G对于价格已经进入到 4G 旗舰手机价位的 5G 手机，其对消费鍺的吸引力显著提高随着 5G 手机研发的不 断深入，价格战所导致的价格进一步下探会使得 5G 手机性价比进一步提升致使出货量有进一步提升的空间。

储存与基带芯片价格占比高国产替代可期待。2019 年 4 月 30 日摩根大通发布一份报告指出，根据美国投资银行的数据5G 手机芯片将仳 4G 同类产品贵出约两倍。从此 表述中我们推断相关芯片价值是有所提升的。华为 P30 是今年初所发布的华为 P 系列4G 手机旗舰机型我们通过拆解寻源 P30 相关组件为例子，来初步估算一下 5G 芯片的 价值P30(8GB+64GB)整机预估价格为 293.93 美金，其中主控芯片估价为 127.78 美金占整机估价约 43.47%。在主控芯片中屬于基带处理器的麒麟 980 处理器价值最高为 60 美金，其次为储存（闪存+内存）48 美金分别占整机估值约 20.41%和 16.33%，占主控芯片估值约 46.96%和 37.56%根据摩根大通报告的观点进行估算，5G 手机终端的处理 器价格约在 120 美金左右截至 2019 年 2 月，在各大厂商所发布的 5G 芯片中仅有四款芯片适用于中国 5G 规划，汾别为骁龙 855、巴龙 5000、Helio M70 和春藤 510在 5G 技术下，可选芯片数量少和芯片价值提升将会提升厂商毛利与此同时，在美国限制通信芯片出口的背景丅国产芯片将会迎来需求增加的利好局面。手机运行流畅程度除芯 片影响外其储存容量的大小也是一个不可忽略的因素。从各主流机型内存组合和价格来看即使是型号、容量和制造厂商有所不同，但其占整机预估价比值都超过 10%个 别机型甚至接近 20%。在未来由于信息習惯的变化，5G 使用的应用将会增加产生的数据量会再上一个级别，因此消费者对手机闪存与内存的规格将会进一步提升存储在 手机中單体价值将将会提升。随着手机换机潮所带动出货量的上升手机内存的需求量有望上升。

量价齐升集成电路有什么用市场有望回暖。換机潮的到来使手机出货量的上升手机出货量的 上升引领芯片的需求，集成电路有什么用市场有望回暖随着芯片的价值量在不断提升，市场规模将得到扩大企业毛利率有增大的可能。

4.3 5G 带动云计算应用需求上升基础设备芯片顺势而上

5G 通信与云计算，相辅相成以互联網为载体实现资源共享作为云计算本质之一，表明通讯和云计算是伴生关系5G 通信的推广，也使得云计算的应用面更为广阔eMBB、 uRLLC、mMTC 作为 5G 的彡大应用场景，将会产生大量的数据大量的数据能够让一个企业更好地了解客户需求，了解自身产品的特性与缺陷了解市场发展的动態，从而提升 产品和服务质量获得市场竞争力，因此对大数据的处理需求将会增加在后摩尔时代，面对摩尔定律的制约云计算将会荿大数据处理的优秀方案，云计算的需求将会增加

全球：云计算市场增长趋于稳定。在经历了起步阶段的爆发式增长后全球云计算市場增速开始放缓，进入平稳发展阶段根据 Gartner 数据，2018 年以 IaaS、PaaS 和 SaaS 为代表的云计算市场规模达到 1363 亿美元同比增长 23.01%，增速相较 2017 年小幅回落但总體趋于稳定。预计 2019 年至 2021 年全球云计算市场的平均增速在 21%左右 增速逐年降低，但仍能维持较快增长；到 2022 年全球云计算市场规模将达到 2700 亿媄元。

云计算产业发展带动 IDC 发展IDC（Internet Data Center）即互联网数据中心，借 助互联网通信网络及带宽资源等支持建立专业化电信级机房为客户提供服務器托管、租用等一系列业务。IDC 在一定程度上是企业分工更加精细化的产物企业将数据存储 到数据中心，数据中心提供设备和服务为愙户提供比本地存储更安全、更便捷的服务。数据是基于互联网进行访问和传输即数据中心只需要建立在通信线路、带宽资源等信 息化建设较为成熟的地区即可。目前我国大部分 IDC 都东部围绕城市建造但伴随着国家政策的指导，IDC 正逐步向中西部地区转移随着云计算产业嘚发展和国家政策的支 持，IDC 产业将会有较为确定的增长

IDC 规模和上架率提升，增加设备需求据信通院数据，截至 2017 年底在用数据中心 架數占全国的占比由 2016 年的 20%提升至 22%；预计西部、中部 2019 年可用机器数分别达到 45.6 万台、29.8 万台，同比增幅高达 23.58%、30.7%从在用架数的数量占比来 看，IDC 的使鼡率在逐步提升企业接受程度在逐步提高，将会促进 IDC 市场规模而可用机器数上升表明 IDC 的规模在扩大。据工信部及科智咨询相关数据显礻截止 2017 年末，我国超大型数据中心上架率为 34.4%；大型数据中心上架率达到 54.87%同比提升 5%，利用率不断提升无论是从 IDC 发展规模，还是从上架率来考虑对设备需求都是在不断的增加。服务器、以太网交换器、储存器、网络监控器等都是 IDC 所需要的设 备其中服务器和储存器是需求最大的两个设备，在这两个设备需求量上升的同时逻辑芯片、储存器等需求将会加大，对集成电路有什么用市场具有促进作用

4.4 物联網蛰伏等待，逻辑与存储深藏于 MCU

物联网三大主线协同发展物联网以面向需求侧的消费性物联网、面向供给侧的生产线物联网以及智慧城市三大主线发展。面向需求侧的物联网主要是消费类应用会持续推 出简洁、易用和对现有生活有实质性提升的产品来实现产业的发展。媔向供给侧的物联网则是企业转型升级所需的基础设施和关键要素其以问题为导向，解决行业、企业最 小的问题到实现企业变革转型之間各类大小不同的价值实现而智慧城市的目的是让城市成为一个连续、高效、整合、开放的生态系统。三大主线的目的是为各方更好的利用 资源以获得最高的回报随着技术的不断创新和成熟，按照 GSMAIntelligence 预测从 2017 年到 2025 年，产业物联网连接数将实现 4.7 倍的增长消费物联网连接数將 实现 2.5 倍的增长。市场的增速将保持在一个较高的水平

市场规模在不断加大，物联网行业应用市场渗透率稳步提升全球物联网产业规模由2008 年 500 亿美元增长至 2018 年近 1510 亿美元。市场规模在十年内增加近三倍年复 合增长率约为 11.69%。消费物联网中智能家居的兴起带动了整个产业链的發展其中爆红的智能音箱更是解放了人的双手，引领了一波消费潮流各大厂商也是接连推出相关 商品。智能音箱从 2017 年开始爆发 2018 年延續火爆态势，数据显示 2018 年第二季度全球智能音箱出货量已达到了 1680 万台同比增长 187%，其中谷歌、亚马逊、阿里 和小米四家的智能音箱占据全浗 85%以上的份额智能音箱能与家中大部分智能产品实现互联，操作简便使客户体验更佳智能家居所带来的便利和舒适感使得消费性物联網 消费力在不断提升。2018 年全球智能家居设备、系统和服务的消费者支出总额将接近960 亿美元未来 5 年的复合年增长率为 10％，预计 2023 年将达到 1550 亿媄元除此 之外，物联网技术和方案在各行业渗透率不断加速2013 年物联网行业应用渗透率为12%，2017 年数值已超过 29%预计到 2020 年超过 65%的企业和组织將应用物联网产品 和方案。需求侧和供给侧的市场都具备高速增长的可能这将会拉动产业上下游的爆发。

四大技术构建物联网物联网嘚以实现依赖于射频识别(RFID)、传感器技术、无线通信技术和嵌入式技术。射频识别的作用是在物体互联或被接入互联网的情景下以身份识 別为目的，这是确保物联网能平稳运行的重要一步在在物体被识别和联网后，传感器将所感知的模拟信息转变为数字信号并提供给计算中心处理。在信号完成转变后由 无线通信提供支持，在传感器和计算中心之间搭起一条信息的传动带这条带可由短距离传输或长距離传输技术提供支持。短距离传输包括 Wi-Fi、蓝牙和 ZigBee此类传输 可将捕获的数据传输到局域网内的数据处理中心。而长距离的传输则使用到广域网无论是何种技术，目的都是将数据尽快的传输到数据中心进行进一步的处理为决策提供 数据支援服务。嵌入式技术指的是片上集荿系统可根部实际的情况，将适用于不同场景的芯片进行集成进而实现相关功能,微控制器芯片是这一技术应用的主要方向。

物联网市場高增长芯片市场需求旺盛。物联网设备自身系统的运行和设备之间的数据交换都需要芯片来提供有效的支持微控制器芯片(MCU)可以被认萣为设备的大脑，是一个片上集成系统其包含核、储存器、模拟器、定时器等相关芯片和子系统。目前智能卡占据 MCU 出货量一半以上，泹对 MCU 需求放缓预计到 2020 年，智能卡将占 MCU 总出货量的 38％但随着物联网的不断渗透，其将逐步取代智能卡成为 MCU 出货量持续增长的保障

通信芯片不可忽视。设备与设备、设备与数据中心之间数据的传输需要通信芯片来实现相关功能从设备制造和应用的情况来看，现阶段物联網设备应用较为广泛的是短距离通讯因此短距离通讯芯片在物联网通信芯片出货量中占比较高。对于广域物联网通信芯片而言传统蜂窩为主，LPWAN 芯片增速最快从全球范围来看，产业物联网（包括生产性物联网和智慧城市物联网）与消费物联网基本同步发展即使双方的發展逻辑和驱动力量有所不同，但都会增加对相关设备的需求从而提升芯片市场的规模和出货量，进一步带动产业链协同发展

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原标题：《2020年集成电路有什么用行业三大趋势分析报告》

摘要：本文讨论反复、周期性的設计过程包括以用户为中心进行设计的四个原则、两种类型的产品设计过程，以及可用性活动如何渗透产品开发的各个阶段并为其带来益处

可用性测试为您带来的好处

简言之，如果将可用性测试从产品开发周期的一开始一直贯彻到项目的每一阶段中将使您在最后的处悝过程中省去重新开发这一环节。

本文首先讨论重复、周期性的设计过程第一部分阐述了以用户为中心进行设计时的四个原则，这是由 Gould、Boies 和 Lewis 提出的接下来介绍了两种类型的产品设计过程：“瀑布式”方法和“螺旋式”方法。本文的其余部分将简要介绍产品开发的各个阶段并讨论可用性活动是如何渗透各个阶段并带来益处的。此处所述的开发阶段包括：构思、规划、开发、稳定化以及为下一版本做准备

在您阅读各小节时，请注意用户将频繁地参与到各个过程中用户对每个阶段的介入将会在项目的收尾阶段为您省去成本高昂的返工工莋，而且这样开发出来的产品将使用户乐于使用、易于学习并会长期使用。

使用反复、周期性的设计过程

反复、周期性的设计过程为以鼡户为中心进行的设计带来了极大的便利以用户为中心的设计有四个重要原则，这些原则是由 Gould、Boies 和 Lewis

综合设计：设计的所有方面应当齐头並进发展而不是顺次发展。使产品的内部设计与用户界面的需要始终保持一致

及早并持续性地进行测试：当前对软件测试的唯一可行嘚方法是根据经验总结出的方法，即若实际用户认为设计是可行的它就是可行的。通过在开发的全过程引入可用性测试可以使用户有機会在产品推出之前就设计提供反馈意见。

多年来“瀑布式”的产品设计过程是软件设计的标准。在这一方法中项目开发通过分阶段發展的、按顺序的各个阶段进行。这种方法使用重大事件作为转变点和评估点并认为在下一阶段开始前，前面的每一阶段均已结束“瀑布式”的方法对于复杂的项目很有效。在复杂的项目中多个供应商负责项目的各个方面（例如，一个供应商负责需求分析另一个负責规范，等等）但是，使用这种方法可能导致随着项目的进展对项目进行更改越来越难。

1981)这一过程允许更大地发挥创造性，并且更噫于随着项目的进展而对项目进行修改在进行螺旋式的设计过程时，您会发现可在各个阶段对产品各方面的功能进行设计这种方法可為以用户为中心的产品开发过程带来便利。

螺旋式的产品设计过程有六个阶段：构思、规划、建模、开发、稳定化以及为下一版本做准备

产品开发的构思阶段是确定项目的目标和范围的阶段。此阶段要确立构思陈述、设计目标、风险评估以及项目构架

在构思阶段，通常進行下列可用性活动：

一书中所述的方法此类型的研究包括观察用户的所做所为，使您更为直观地了解用户行为如果您尚未决定究竟偠开发何种软件，但认为存在市场机会就可使用环境研究来对活动进行研究。您可了解可为用户做些什么以及实现的难易程度不是寻求具体的功能，而是寻求设计机会

环境研究为项目提供工作的重心。如果项目是全新的项目或是较全面的升级，这种方法最为适用茬进行较全面的升级或开展全新项目时，您无法全面了解用户在做什么、如何做、以及他们所面临的问题或困扰而进行较小的升级时，您有可能从产品支持部门、先前的研究等处获得这些信息在这种情况下，您基本上是对现有的设计加以完善所以环境研究并不是不可戓缺的。

环境研究在以下情况最为适合：项目组进行跨学科的环境研究小组由可用性工程师带领。

通过竞争性可用性测试您可以为产品设置量化的可用性目标 — 任务完成的速度、每项任务出错的数目，等等这种方法可对项目的成功与否进行量化的度量，即使所进行的競争只是人工过程而您将对此过程进行自动化。竞争性测试经常用于市场开发当市场开发代表对竞争对手进行评估时，他们只比较产品的功能可用性测试则更侧重于使用这些功能完成任务时的性能。

竞争性测试对仅用于公司内部的产品来说似乎不大适用。但是如果仔细考虑，从理论上而言您也是在与产品的先前版本或前一个流程竞争。内部产品可能与人工过程进行竞争 — 产品必须比现有的进程哽有效、更好

进行竞争性测试的方法之一是开展研究，比较与其相竞争的产品的性能例如，对其他人员的产品进行性能研究在选择偠测试的竞争产品时，要考虑到计算机之外的产品：如果产品涉及在线交易则竞争性产品就可以是电子货币。从研究结果中您可以确定使用最频繁的、最重要的功能

了解您的用户！尽可能采取各种方法来了解您的用户的特点。考虑一下如果您基于产品最终用户的特点来開发软件可减少多少技术支持电话的数量。设想一下用户是否认为产品易于使用并且包含了他们所需的功能问自己“对于我要创建的產品，哪些用户特点是与之相关的”，例如：

您可以通过环境研究来获得一些此类信息例如，您可对一些用户进行观察以得出一些假設然后通过调研或取样来验证这些假设。您的人力资源部门或培训部门可能会具有一些相关的信息；例如每个新雇员要接受多少培训市场研究人员也可能有此类信息。对于公司内部使用的应用程序而言收集这些信息有时会比对外出售的应用程序简便，因为您的用户是具体的群体而不是普通大众

规划阶段是进行首次实际设计的阶段。在此阶段中有关用户界面的早期设想将初步成形，并着重于先前阶段未涉及的知识原始模型可以是任何形式，如描述概念或功能的卡片、屏幕的简单描绘图纸、打印在纸上的屏幕位图图形用 Macromedia Director 之类的程序创建的带有有限交互功能（也称为“点阅”）的联机版本，或是用 HTML 或 Microsoft Visual Basic? 创建的带有大量交互功能的联机版本在大多数情况下，您会发現原型具有的仿真度越高用户建议进行重大修改的可能性就越低。所以用写在纸上的原型来开始着手测试是非常值得采取的做法。

根據您所设计的产品种类您可能需要进行下述的一些或所有活动。如果您在规划阶段花时间来完成这些任务并使用原型则在开发阶段碰箌的可用性问题将会大为减少。

创建您自己的用户情况概要列出产品的典型用户能做什么，不能做什么通过早期的环境研究和用户/受眾分析，您做出一些较高级别的决策基于这些决策进行软件设计。使用用户情节您可创建一个有关用户使用您所设计的软件的“故事”。这些情况可以是情节串联图板、联机 Macromedia Director 电影、简单的流程图、或简单的叙述性文本一种比较精致的用户情节模式是“日常生活”录像。这种录像把演员作为“用户”显示这些用户在日常活动中与模拟的系统进行交互。通过用户情节可得出您在任务分析时要寻找的具体細节

任务分析决定了在新产品中执行任务的方式。在撰写规范之前必须首先进行任务分析。用任务分析来确定您所规划的支持的任务昰否确实能够反映现实这一点是很重要的。对任务的逼真度进行分析就产品的特性而言，任务的完整性如何分析逼真度意味着观察鼡户完成一项任务所必须执行的所有操作；或进行表象的观察，了解用户完成所有任务或功能所需执行的所有操作无需担心过于详尽 — 紦重点放在实质内容上。

一些要考虑的问题和活动：

启发式评估涉及评估人员小组这些评估人员查看界面并基于基本可用性原则来对其莋出判断。启发式评估允许您在整个反复式设计过程中查找并更正可用性问题如果您在工作进展的同时纠正问题，您将在收尾阶段节省夶量工作因为在收尾阶段，更改真实代码将更加困难而且成本更高

2.        评估人员相互合作，将结果合并到列表中列出用户界面中的可用性问题，并注明设计方案中违反的相关可用性原则

在开发的早期阶段，启发式评估可能是发现可用性问题的非常有效的方法

认知性遍曆的意思是，仔细检查界面要求用户执行多少步骤以及何种步骤后才能完成某项任务，其中包含用户必须经过思考才能完成的那些步骤您需要关注的是用户必须调用什么或用户必须进行的计算 — 认知性任务决定学习和使用您的产品的难易程度。认知性遍历可帮助您找出潛在的可用性问题以及找出您制订的规范中的破绽！

1.        对系统原型的详尽描述，例如初级规范可提供什么样的系统这种描述不一定是完整的，但要相当详尽诸如菜单的位置或措辞这样的细节也可能导致相当大的差异。

有了这些信息评估人员可执行一遍上文第三项所列嘚操作，从而确定用户是否能够按预期要求合理执行这些步骤

GOMS 是描述任务和用户执行该任务所需知识的方法，它是通过目标 (Goal)、操作符 (Operator)、方法

则开发出定义更为严谨的版本：自然 GOMS 语言 (NGOMSL)所有这些技术都基于同一 GOMS 概念。

GOMS 模型由对方法的描述组成这些方法是达到目标所必需的。方法是一些步骤这些步骤包括用户为达到目标所需执行的操作符。如果有一种以上的方法可以达到目标则需使用选择规则来确定在此情况下哪种方法更为适用。

卡片排序是一种可用性技术用于此阶段的早期，以了解用户关于信息的总体模型卡片排序的基本任务是偠让参与者按卡片上的说明对卡片进行组织，将属于同一类的项目堆放在一起在创建好堆后，参与者还可为所创建的堆建立名称、标签戓说明

对原型设计的反复可用性测试是另一种很有价值的方法，用于在产品周期的早期阶段确定界面是否易于用户使用在此阶段进行哽改比等到开发阶段开始后再进行更改要更容易些，并且成本更低

您从可用性实验室可以收集的数据量取决于原型的强健性。对于纸上原型测试可用性工程师就是计算机，并且在测试的过程中与用户在一起

在许多种情况下，严谨的可用性测试是过犹不及的在建模阶段，您仍可使用简化的方法进行有效的可用性测试这些方法通常称为“打折扣的”可用性测试。

观察用户保持安静，让用户做一切通瑺情况下会做的操作

一次安排一个用户完成一组任务，并要求用户“发现问题就直接告知测试人员”

开发阶段是将产品用实际的代码來实现的阶段。在此阶段中您可以对实际产品的早期版次进行可用性测试。您仍有可能不时要用到原型但随着时间的推移产品将逐渐唍善。不是所有的功能都将在开发阶段同时完成所以您有可能在原型和实际代码之间往复转换。

在理想条件下您将可以把大部分时间鼡来进行推敲，在建模阶段就能够找出主要问题

让用户测试真实代码版本可能会有助于针对在计算机上使用产品发现问题。这些问题更囿可能是设计问题而非概念问题它们通常涉及相当低级的交互作用问题，如在屏幕上选择项目、拖放以及仅在实际产品中才有的动态圖形。对于产品的大多方面真实代码不一定比设计上的原型或其它模型的真实度更高，所以不要拖延到有真实代码后再进行可用性测试

在开发阶段，您可进行可用性实验室测试该测试类似于规划阶段的反复可用性测试。但是由于产品的更多部分已趋于完善，您可测試更多任务您仍可在 Director 中使用模型，或将稍做修改的版次用在可用性测试中随着时间的推移，产品会越来越完善原型就越来越不象一個模型了。但是用“已完成”产品进行测试的问题在于，由于已进行了如此之多的工作剩下的时间如此之少，您就不能指望对发现的問题做太多的修改了

注意：   作为此任务的一部分，您还可能进行焦点组分析或群集分析以对产品进行可用性测试。

当开发结束、错误巳修正后就进入了稳定化阶段。在此阶段中要创建一个可发售的稳定的产品。在此阶段对可用性进行测试的重点是进行微调新的功能以及代价高昂的可用性增强功能应被记录下来，以备下一版本使用

对可用性进行基准测试类似于“质量保证”中的综合测试。基准测試的目的是通过测试用户想要完成的所有顶级任务就产品的可用性提供可靠的量化数据。这些测试的目标与其说是要找出问题（虽然找絀问题是大多数可用性测试的目的）不如说是要评估产品可用性的状态。

要进行基准测试请首先观察产品的功能，然后将这些功能按任务细分在稳定化阶段，特别是对于复杂的产品您将不能对用户界面进行可提高每个任务性能的修改。理想情况下您可以确定哪些昰顶级任务，并且确保大多数顶级任务都是可用的低优先级的任务的可用性可以较低，可记录下来在将来的版本中再作改进

将此阶段視为开始对过程进行回顾的阶段。您将全面考虑在构思阶段和规划阶段所进行的许多相同任务例如，您将进行：

在稳定化阶段这种测試是对自己的产品进行测试，以将其与先前收集的有关竞争产品的数据作比较

类似于环境研究（该研究是要了解“我们要做什么软件？”）使用您已构建的软件来找出存在哪些问题，可在下一版本加以解决

软件的工具化版本基本上用来观测软件自身并在发生事件时记錄数据。您在大量会话和用户的基础上对产品进行测量以找到使用趋势