芯片短缺需要更具創新性的半導體

2022 年是晶體管問世 75 周年，也是集成電路問世 65 周年。從那時起，我們從 20 世紀 70 年代的單個放大器塊發展到 3000 個晶體管晶圓，再到可以在指甲蓋大小的芯片上容納 500 億個晶體管的納米工藝。在過去 35 年里，半導體市場從超過 300 億美元的市場增長到超過 6000 億美元市場，創造了數百萬個就業機會。

半導體領域的樂觀情緒正在高漲。政府、芯片制造商以及設備和材料供應商花費了數十億美元。預計到 2030 年，要達到 1 萬億美元的產業規模，該產業的規模必須擴大一倍。隨著美國《CHIPS 法案》的資助順利進行，歐洲和日本的立法機構也瞄準了研發和資本投資的開放式創新伙伴關系方法，以加強供應鏈。

東亞占全球半導體產量的 75%，超過 90% 的最先進芯片是在中國臺灣和韓國制造的。然而，由于最近的供應鏈挑戰，過去幾年半導體市場相當不穩定。隨著全球投資持續高速增長，克服短缺、滿足人才需求、發展有彈性和可持續的供應鏈以及解決復雜的地緣政治問題的挑戰可能會持續到 2024 年。

是什么在推動增長？

基于高速數據需求的增長，我們看到未來應用程序的數據需求將會更大。物聯網 (IoT)、自動駕駛汽車以及 5G 和即將推出的 6G 網絡的推出已經給我們帶來了巨大的高速數據需求。華為中國微信發布消息稱，在 IMT-2020（5G）推進組的組織下，華為已全面完成 5G-A（即 5.5G）技術性能測試。測試結果表明，華為在多項 5G-A 上下行超寬帶技術上取得重大性能突破。《證券日報》報道，華為在 5G-A 技術上取得突破，首次將端到端跨層協同技術應用在 5G-A 寬帶實時交互上，在容量和時延方面實現關鍵進展。基于此，更快速、更穩定的移動網絡有望應用于 AR/VR 以及智能駕駛等領域。

此外，未來尚未發明的新應用將需要更大的帶寬，并且隱含依賴先進半導體來支持這些新技術。這些可能涉及虛擬宇宙中未來的虛擬現實世界，或者甚至是尚未想象到的東西。IDC 預測，2021 年全球增強與虛擬現實（AR/VR）總投資規模接近 125.4 億美元，并有望在 2026 年增至 508.8 億美元，五年復合增長率（CAGR）將達 32.3%。

需要采取什么方法來滿足未來的需求？

創新是關鍵。無論是開發下一代手機基礎設施，還是下一代自動駕駛汽車，制造商都將依賴下一代設計、仿真和測試解決方案來進行質量和性能測試，而這本身就需要功能更強大、多樣化、差異化的半導體技術。

智能集成技術可以讓用戶在產品仍在開發過程中測試下一代設備，從而滿足客戶的測試和測量需求。例如，考慮一個 5G 子基站蜂窩塔，其放大器將信號傳輸到手機。為了準確測試放大器噪聲和線性度，測試和測量系統的每個參數都需要比被測設備好一個數量級。

全球數字化、定制芯片和計算引擎上具有更高吞吐量和更低延遲的即時分布式處理，以及硅光子、毫米波 (mmWave) 和高功率器件等新技術，都在刺激新的半導體制造增長。硅光子技術利用標準硅實現計算機和其它電子設備之間的光信息發送和接收。與晶體管主要依賴于普通硅材料不同，硅光子技術采用的基礎材料是玻璃。由于光對于玻璃來說是透明的，不會發生干擾現象，因此理論上可以通過在玻璃中集成光波導通路來傳輸信號，很適合于計算機內部和多核之間的大規模通信。硅光子技術最大的優勢在于擁有相當高的傳輸速率，可使處理器內核之間的數據傳輸速度快 100 倍甚至更高。

毫米波是指波長為 1～10 毫米的電磁波稱毫米波，它位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍，因而兼有兩種波譜的特點。毫米波的理論和技術分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發展。

為了為未來的技術創新鋪平道路，在測試和測量過程中取得突破同樣重要。因此，定制半導體的生產將是滿足未來市場對高度復雜電子產品的需求的關鍵，而芯片制造方面的此類創新對于在新產品發布和下一代解決方案推出之前保持領先地位至關重要在未來的歲月里。自行構建芯片制造方法還將確保測試技術滿足質量和性能的最高標準。