ICT融合趨勢下的半導體技術和市場發展趨勢

豐德偉

摘? ?要：隨著科學技術水平的快速進步和經濟市場需求不斷擴大，信息技術與通信技術以及網絡技術得到了廣泛的推廣與應用。芯片是電子產業和工業設備的靈魂，在市場需求和現代工業生產推動下，信息與通信技術產業，即ICT產業與半導體產業的發展產生的交互影響，對于半導體芯片產業的發展也起到了更多的推動作用，ICT產業本身是我國半導體產業的核心市場發展方向，而半導體芯片的研究發展又推動了信息技術與通信技術的快速融合。所以，通過ICT產業的整體現狀和發展趨勢可以看出，半導體技術和市場未來的發展必然會朝著芯片整體架構軟件的定義化、低能耗等方向邁進。

關鍵詞：ICT產業;半導體芯片;融合趨勢下;市場發展趨勢

半導體技術的歷史可以追溯到19世紀30年代，由電子學之父法拉第首先發現的半導體現象。經過長達百年的演變和研究，逐漸實現單元素的半導體材料的選定和應用。發展到現代，半導體技術已經在多領域實現了廣泛應用，主要是指以半導體材料進行組件和集成電路制作的技術，其命名是源于元素周期表里按照導電性分類所劃分的導體、半導體與絕緣體的性質分類。所以，半導體技術產業又被稱為電子產業。目前，半導體技術應用最為廣泛的領域是集成電路，在手機、電腦、電氣設備、家用電器和信息產品當中都有集成電路，發揮各種控制功能，類似于人類的大腦和神經網絡。

1? ? 當前半導體技術市場的發展歷程

半導體產業是國家發展工業設備和各種電子產品、信息技術產品的基礎支柱型產業，是各種工業設備、計算機、電子產品、網絡通信產品、汽車電子產品、電氣設備等多項領域集成控制技術的核心部分。我國的半導體技術市場一直較為落后，根據不完全統計，全球半導體技術產業市場規模已經逐漸達到4 500億美元，我國在其中的進口占比高達50%。我國的半導體技術產業一直處在國際發達國家芯片企業的壓制之下，在很大程度上制約了我國半導體技術產業、信息產業的發展[1]。

早在20世紀中期，從世界上第一個三極管發明之后，電子工業就將其作為主要目標進行創新發展，并由此引發了信息技術的開發熱潮。經過30年的研究，在半導體技術推動下設計出的集成芯片開始呈幾何倍數速度發展，集成芯片的性能和用途方面開始集中在信息技術市場，在市場和經濟的刺激下，集成芯片開始進入摩爾時代。

半導體產業一直是現代信息科技發展的基礎，也是世界上公認的現代科技的支柱型產業。全球市場中半導體產業的發展在規模上始終保持著穩定的增長速度，我國由于人口基數較大，而且市場需求也在不斷增長，使得我國的半導體產業發展規模也在不斷地提升，但在產值上卻仍無法與世界發達國家相比，尤其在全球市場當中的規模仍然不樂觀[2]（見圖1）。

從這一統計占比數據可以看出，我國的半導體技術市場的規模發展仍然有著很大的提升空間，這其中所面臨的挑戰難以想象，其歷程的艱辛可見一斑。

2? ? 關于ICT產業技術概述

2.1? ICT產業技術概念

簡單來說，信息通信技術（Information and Communications Technology，ICT）是屬于信息與通信相結合而形成的新的技術領域，其核心在于利用信息技術與通信技術設備實現個人或企業接入達到使用標準的產業技術。隨著信息化、智能化技術時代的到來，人們對于ICT技術的應用也越來越廣泛。在當前的市場發展趨勢和人們對于信息技術與網絡端技術的需求不斷增大形勢下，電子信息設備和通信產業都得到了更大的發展機遇，將與物理世界相關聯的虛擬世界展現在人們的面前。在IT和CT技術行業的發展下，所有的電子設備和信息設備都開始實現強大的計算功能。在聯網技術的支持下，數字虛擬世界進一步得到完善，并將虛擬世界與物理世界之間的聯系逐漸加深，呈現出不斷融合的趨勢[3]。

2.2? ICT產業類型

事實上，電子信息產業的發展離不開超大規模的集成電路技術的支持。從21世紀初開始，整個電子信息產業發生了巨大的變化。在IT和IC產業達到相匹配發展水平時，以個人電腦為核心的IT設備得到了快速的普及，IT產業呈現了爆發式的增長。發展到現代，電子產品和信息化設備走入了人們的家庭，智能手機、平板電腦、筆記本電腦已經逐漸成為人們生活中必不可少的輔助設備，并且在網絡平臺支持下逐漸實現了普及，同時，在ICT產業融合趨勢下，也衍生了多種類型的ICT產業。

2.2.1? 物聯網技術

物聯網是以信息技術和網絡技術為基礎，通過局部網絡或通信技術，將傳感器、控制器以及相關機械設備、人員及物資通過全新的渠道和方式聯系在一起，形成人與物質、物質與物質之間的相互關聯。利用信息化和遠程管理控制系統以及智能化的網絡平臺，通過智能感知、識別技術與通信感知技術將網絡當中的各種類型資源進行融合，使其成為覆蓋一定城市范圍的網絡。物聯網技術主要是由移動終端網絡平臺以及通信技術和云計算技術共同組成。在現代智能手機和移動客戶端設備，將人與網絡聯系在一起，通過相關軟件和大數據分析進行全國工業生產力的大規模激發，使得人們的生產生活更為便利，也更為快速，同時也更為清潔和安全，在省略多層中間商的基礎上，使人們的生活和商品交易也實現了附加成本的節省[4]。物聯網技術的核心主要包含了感知技術和識別技術，通過各類傳感器和指紋識別系統，利用通信網絡技術平臺和大數據處理技術針對獲取和收集的海量信息進行整理和分析，并從中挖掘出具有價值的內容。物聯網的大規模推廣和全面超過移動互聯網以及個人電腦的強大功能為半導體技術市場的推廣和發展提供了巨大的商機。

2.2.2? 基于網絡的信息通信技術

基于網絡的信息通信技術已經不算是一種全新的概念，人們生活中已經逐漸普及了網絡的信息通信。從定義上講，網絡通信屬于較新的網絡創新架構，是實現網絡虛擬化的表現形式，同時也體現出了ICT產業技術的大部分特性，也是ICT產業技術發展的基礎和前提。通過網絡流量的靈活控制，將網絡變成了渠道并付之于智能化。在強大的功能支持下，逐漸將網絡的智能從硬件轉移到了軟件，用戶可以不用進行硬件設備的更新就能夠實現網絡新功能的下載和應用，極大地增強了用戶的使用體驗。同時也簡化和整合了部分控制功能，讓網絡硬件設備變得更加安全、穩定，還相應地降低了運行的成本，節省了大部分設備更新的成本投入，具有極高的經濟性，且在廠商的不斷努力下，國內逐漸可以實現對商業芯片和服務器技術的集成化，例如現在已經不斷推廣的5G通信。

對于我國的ICT產業來講，自主研發的5G通信系統不僅是對3G和4G的延伸，同時也是我國ICT產業崛起的標志性特征。從技術角度來說，5G系統是依靠互聯網對更大容量數據需求所產生的主要驅動力，我國人口數量急劇增長，對網絡容量也造成了一定的影響?；谖锫摼W的智能電網和智能家居以及智能城市等相關部分的通信業務和數據服務不斷增長也成為我國國內ICT產業對5G網絡研究的巨大助推力[5]。

2.2.3? 網絡和信息安全

隨著網絡平臺技術的大范圍覆蓋，網絡和信息的安全也成為人們逐漸重視的話題，相對而言，目前我國公共設施基礎服務部門以及市場當中的各行各業都基本實現了信息化建設。其對信息和網絡設備的應用逐漸涉及了更多的重要信息和商業機密，其中所蘊含的巨大經濟價值驅使著人們開始利用網絡和信息進行經濟利益的獲取。所以，基于網絡系統硬件、軟件以及系統數據信息的保護，人們提出了對網絡和信息安全的研究和推廣。更多的人開始注重對自己的信息和所使用的網絡系統以及系統中數據的可控、可信程度的關注[6]。從不同意義上說，網絡和信息安全是ICT產業發展的重要組成環節，對其產業技術的研究和發展也有著極為重大的促進意義。

3? ? ICT融合趨勢下的半導體技術和市場發展趨勢

3.1? 半導體芯片架構的軟件定義化發展

對于ICT技術產業和半導體技術發展歷程的描述看似毫無關聯，但實際上，無論是信息技術還是通信技術或是相關的系統設備，都離不開半導體芯片的應用技術支持。無論是產品還是市場技術的發展，對于半導體技術而言，半導體芯片設計和功能以及相關的技術都需要進行不斷的研究和開發，以適應和支持ICT產業的快速發展，如此才能跟上ICT產業不斷融合的趨勢，繼續發揮其強大的作用和實際的功能。ICT產業的融合是從SDN開始的，并且在龐大的市場需求下得到了快速的發展，逐漸從軟件定義存儲發展到了軟件定義無線電。從這一點上來說，ICT產業的融合是對原有應用的相關信息技術設備和通信網絡進行技術研究和再優化，其最終目的是將ICT融合的架構形成基礎通信硬件和專用的集成電路以及CPU[7]。半導體技術芯片與可軟件化的ICT產品架構方面存在一定的相似度，按照當前的發展趨勢來看，軟件可定義的重構芯片架構已經逐漸成為發展的主流趨勢，主要包括芯片組成部分的處理器、存儲以及安全、通用的ICT功能模塊、通用的標準接口等。

3.2? 半導體封裝的先進技術

半導體封裝技術的先進性研究是未來發展當中結合半導體芯片尺寸以及功耗研究需求而得以配套研發的。但隨著半導體制作工藝的進步，單純縮減尺寸來提高芯片集成化程度、減小芯片面積一度出現了瓶頸。先進的封裝技術需要不斷發展變化才能夠適應各種半導體新工藝和材料的要求，同時也是對成本和性能以及高集成度發起的挑戰。隨著芯片性能越來越高和其管腳數量越來越密集，傳統的封裝技術已逐漸無法滿足其實際的需求，必須不斷地進行研發和實際考量，才能夠消除封裝技術對半導體芯片制作工藝的阻礙[8]。

3.3? 半導體技術的低功耗技術發展

按照當前智能化城市和生態文明城市建設的理念以及當前ICT技術產業融合的趨勢和人們消費觀念的影響，對智能化技術設備和相關智能通信技術設備的研究與推廣將更加注重經濟化和環保低功耗方向的研發，由此可以看出，半導體技術的未來發展趨勢之一是結合低功耗技術。為了實現低功耗的數據交互，各個企業將會結合當前技術和ICT技術進行各種各樣的通信技術研發。例如現在人們所熟悉的蜂窩無線通信技術，5G通信技術的研究和應用都在不同程度上實現了低功耗技術。通過不斷減少設備之間的信令交互和簡化設備接入方式以及研究設備連接網絡的時間控制、延長設備休眠的時間等最大限度降低設備的功耗，實現對能源的節省和設備使用壽命的延長。對于半導體技術的低功耗技術發展研究，為實現芯片功耗的可控化，通常會采用時鐘門控或多閾值設計、多電壓設計、電源門控制、動態頻率調整、動態電壓頻率調整、自適應電源調整等功耗技術，同時也要根據實際的設計基礎和軟件系統功能需求進行動態的調整，達到降低動態功耗的要求[9]。此外，還要注重半導體技術芯片的制作工藝和尺寸的降低以及核心電壓的調整，使芯片功耗合理降低，目前很多品牌企業已經逐漸開始著手進行芯片的降低功耗研究。

4? ? 結語

結合上述文章內容可以看出，半導體技術在ICT融合趨勢下需要面對來自世界各發達國家的技術壓制和市場挑戰與技術挑戰。但在ICT融合趨勢下，也有更多的創新方向和待開發市場，尤其在市場需求和多產品技術融合刺激下以及通信技術功能的發展下所產生的跨界發展，也為半導體技術帶來了更多的商機以及發展空間，目前對于半導體技術芯片的體積和封裝技術、功耗方向、架構軟件定義化的發展已經逐漸進入更高的領域，未來的發展趨勢必然會帶給世界更多的變化，尤其是國內通信技術、集成芯片的研究已經取得突破性的進展，5G技術已經開始進行大范圍推廣。雖然國際上在利益驅使下與國內市場發展的競爭會不斷加劇，但相信國人的技術智慧必然會趕上世界水平。

[參考文獻]

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