電 話：+86-755-83867315| FD-SOI好處那么多，為什么都不用呢？ |
轉(zhuǎn)載自：2017-09-27 半導(dǎo)體行業(yè)觀察 今年最火的是什么？估計(jì)很多人都會(huì)給出人工智能這個(gè)答案。 確實(shí)，無論是推出TPU的谷歌，還是借著GPU翻上歷史頂峰的英偉達(dá)，亦或是將會(huì)在下個(gè)月推出搭載麒麟970的華為，這些事件當(dāng)中，無一例外的都提到了人工智能和深度學(xué)習(xí)。 而在今年9月26日舉行的第五屆上海FD-SOI論壇上，在這匯聚了業(yè)內(nèi)頂尖人才和專家的盛會(huì)上，深度學(xué)習(xí)和人工智能再一次走進(jìn)了半導(dǎo)體行業(yè)深層次領(lǐng)域，而不再浮于應(yīng)用層面。 深度學(xué)習(xí)和人工智能能夠?yàn)镕D-SOI帶來什么呢？機(jī)遇還是挑戰(zhàn)？ 美國商業(yè)戰(zhàn)略公司（IBS）主席兼首席執(zhí)行官Handel Jones 先生給出了自己的答案。
美國商業(yè)戰(zhàn)略公司（IBS）主席兼首席執(zhí)行官Handel Jones 產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)下的全球半導(dǎo)體市場
近年來，半導(dǎo)體市場一直保持這增長態(tài)勢。 比較明顯的一個(gè)趨勢就是，2015年，全球半導(dǎo)體市場總額為3371億美元，2017年增長到3844億美元，雖然近年來的增長速度不快，但是受到來自于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、無人駕駛等多種新應(yīng)用的興起，Handel Jones 先生表示，這一數(shù)字將會(huì)在未來幾年出現(xiàn)飛速的增長。預(yù)計(jì)到2025年，將會(huì)增長到6098億美元。 而從具體的細(xì)分產(chǎn)品來看，目前全球半導(dǎo)體市場中產(chǎn)品主要分為以下幾類：MPU、MCU、DSP、StandradC Cell ASIC、FPGA、Logic、顯示驅(qū)動(dòng)、模擬、存儲(chǔ)等等。 從Handel Jones 先生分享的上圖中，我們不難發(fā)現(xiàn)，其中邏輯器件以及存儲(chǔ)器件將會(huì)成為半導(dǎo)體市場的主要驅(qū)動(dòng)力。邏輯器件和存儲(chǔ)器件作為通用的半導(dǎo)體器件，其增長只能說明整個(gè)半導(dǎo)體市場出現(xiàn)了增長，市場對(duì)于這類器件的需求出現(xiàn)了增長。 為什么會(huì)出現(xiàn)顯著的增長呢？主要的原因就是人工智能、深度學(xué)習(xí)、無人駕駛這類新的應(yīng)用使得原本并不或者很少使用電子元器件的應(yīng)用更多的使用到電子元器件。 以人工智能為例，為了滿足人工智能可能的需求，我們需要不斷的提高處理性能，獲得海量數(shù)據(jù)需要進(jìn)行存儲(chǔ)，進(jìn)行學(xué)習(xí)。這在無形之中都增加了電子元器件的使用，更不用說物聯(lián)網(wǎng)這類無所不在的應(yīng)用，更是將電子元器件布局到生活中的方方面面。 半導(dǎo)體的主力——中國市場
那中國作為半導(dǎo)體市場最大的消費(fèi)者，又有什么不同呢？ 從上圖我們能夠看到，中國在2015年，市場總額為1640億美元，約占全球的48.7%。到了2017年，預(yù)計(jì)將會(huì)增長到1990億美元，占比52%。那么2025年的情況又怎么樣呢？在高速增長的態(tài)勢下，中國市場到2025年可能達(dá)到3660億美元，占比60%。 可以說，中國市場作為最大的消費(fèi)群體，在半導(dǎo)體市場中的作用愈加凸顯，但是從細(xì)分的產(chǎn)品劃分來看，與全球并沒有太多區(qū)別。 也就是說，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和深度學(xué)習(xí)將會(huì)成為未來中國半導(dǎo)體市場主要的驅(qū)動(dòng)力。
人工智能下的半導(dǎo)體行業(yè)變化
此外，Handel Jones 先生也指出，在人工智能和深度學(xué)習(xí)浪潮的影響下，全球半導(dǎo)體行業(yè)將會(huì)出現(xiàn)以下幾點(diǎn)變化： 1.電子行業(yè)進(jìn)入數(shù)據(jù)貨幣化階段，這種貨幣化并不是如比特幣一樣的虛擬數(shù)據(jù)，而是意味著數(shù)據(jù)作為有價(jià)值的物品將會(huì)愈加重要，甚至是驅(qū)動(dòng)公司的發(fā)展，成為主要的發(fā)展動(dòng)能。比較明顯的幾個(gè)例子就是阿里巴巴、騰訊、百度甚至是國外的谷歌、亞馬遜和Facebook，這些都是典型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型公司。硬件在這些公司更多的只是輔助性作用。 2.中國企業(yè)在大數(shù)據(jù)時(shí)代異常的活躍。與硬件驅(qū)動(dòng)時(shí)代不同，大數(shù)據(jù)時(shí)代由于硬件成本較低，軟件更加便捷，中國企業(yè)在這一方面的活躍程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過外國企業(yè)。以阿里巴巴為例，其旗下的支付寶提供的移動(dòng)支付功能，普及程度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了發(fā)達(dá)國家，這一方面，中國已經(jīng)走在了世界前列。 3.數(shù)據(jù)的來源將更加多樣化和復(fù)雜化。物聯(lián)網(wǎng)和人工智能將會(huì)帶來數(shù)據(jù)的爆炸式增長，這種增長不僅體現(xiàn)在數(shù)據(jù)量級(jí)的增長，也體現(xiàn)在數(shù)據(jù)來源的增長。物聯(lián)網(wǎng)使得萬事萬物都能夠連接到網(wǎng)絡(luò)，而人工智能和深度學(xué)習(xí)對(duì)于數(shù)據(jù)的需求也是傳統(tǒng)應(yīng)用難以企及，這就使得我們獲取的數(shù)據(jù)的來源從原先的幾個(gè)來源，變?yōu)榱爽F(xiàn)在的成百上千個(gè)不同的來源，更不要說到底會(huì)有多少物體會(huì)接入到物聯(lián)網(wǎng)中。 4.除了之前所說的物聯(lián)網(wǎng)和人工智能之外，自動(dòng)駕駛，游戲以及高清視頻同樣會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，這些也會(huì)增加數(shù)據(jù)的量級(jí)和復(fù)雜程度。 5.這同樣也為半導(dǎo)體市場帶來了巨大的發(fā)展機(jī)遇。像人工智能、深度學(xué)習(xí)這樣的應(yīng)用，是需要海量的數(shù)據(jù)來支持的，沒有足夠的數(shù)據(jù)，人工智能就難以落地。那么在這過程中，無論是數(shù)據(jù)的手機(jī)、傳輸、呈現(xiàn)還是處理都需要半導(dǎo)體的介入，而這就是難以估量的機(jī)遇。 6.除了海量數(shù)據(jù)的要求之外，由于人工智能涉及到視覺、音頻、實(shí)時(shí)處理能力以及今后的訓(xùn)練、推理功能，都要求能夠使用更高性能、更低功耗的產(chǎn)品來支撐。這也是半導(dǎo)體的一個(gè)機(jī)遇。
之前提到的更多的是一種技術(shù)方面的變化，那么是不是還有什么我們忽略的事情呢？ 首先來看幾個(gè)簡單的例子： 在人工智能方面最先收益的是智能手機(jī)，在AR功能的支持下，最新的圖像處理器將包括圖像割裂和融合以及圖像識(shí)別功能，這些功能都需要強(qiáng)大的運(yùn)算能力，因此，我們看到，華為最新推出的具有神經(jīng)處理單元的麒麟970能夠達(dá)到1.92TFLOPS。蘋果最新推出的A11仿生處理器，其計(jì)算速度能夠達(dá)到每秒6000億次運(yùn)算。 目前智能駕駛還處在比較早期的階段，要想實(shí)現(xiàn)所謂的4級(jí)甚至是5級(jí)自動(dòng)駕駛，就需要人工智能和深度學(xué)習(xí)的介入。而目前英偉達(dá)公司正在致力研究的產(chǎn)品確實(shí)基于FD-SOI工藝的，這說明什么呢？ 還需要更多的例子嗎？智能機(jī)器人、智能家居、智能工廠，這些應(yīng)用要想實(shí)現(xiàn)真正的智能就必須要有人工智能和深度學(xué)習(xí)，就需要半導(dǎo)體廠商為之提供真正適合的高性能、低功耗的處理器，就如英偉達(dá)所做的那樣。
不成比例的中國市場 而中國也能夠參與其中，因?yàn)橹袊兄訌V闊的市場，無論是硬件還是軟件： 預(yù)計(jì)到2025年，中國市場將會(huì)占到全球半導(dǎo)體市場的60%。 像華為、Vivo、OPPO、聯(lián)想等等這樣的公司，到2025年將會(huì)在中國市場消耗掉60%的半導(dǎo)體，而這一數(shù)字在2010年的時(shí)候僅僅只是15.8%。 此外，中國將會(huì)生產(chǎn)提供全球65.4%的智能手機(jī)。 同時(shí)，中國還在致力于推動(dòng)5G技術(shù)的發(fā)展和落地。 基于以上這些趨勢，而中國又作為最大的半導(dǎo)體市場，到2025年，消耗半導(dǎo)體的份額將會(huì)提升至81.2%。 那么如此巨量的消耗都用到了哪里了呢？
其中一個(gè)比較明顯的市場就是手機(jī)。 Handel Jones 先生分享一張近年來，中國生產(chǎn)的智能手機(jī)占全球智能手機(jī)的比例。從圖中我們不難發(fā)現(xiàn)，2013年，中國僅占到35.7%；2015年，47.1%；2017年預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到58.9%；預(yù)計(jì)到2025年，將會(huì)達(dá)到65.4%。不難發(fā)現(xiàn)，中國公司所生產(chǎn)的手機(jī)所占的比例越來越高。
隨著中國生產(chǎn)智能手機(jī)的數(shù)量增多，消耗的半導(dǎo)體占比也是呈現(xiàn)飛速的增長。2010年這一占比為15.8%，而預(yù)計(jì)到2025年將會(huì)增長到60%。
雖然中國企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品增加了，消耗也增加了，但是我們依然面臨著一個(gè)嚴(yán)峻的問題：中國半導(dǎo)體企業(yè)需要加強(qiáng)自身的設(shè)計(jì)能力。Handel Jones 先生表示，還是以2015年到2025年這十年間為例，中國半導(dǎo)體企業(yè)從國內(nèi)公司獲得支持僅為10.1%，到2025年將增長到18.8%。 不難發(fā)現(xiàn)，中國半導(dǎo)體企業(yè)的增長速度和自身能力的增長完全不成比例，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)還是以來國外企業(yè)。 如何解決這一問題呢？
解決問題的突破口 解決這一問題首先考慮的是從技術(shù)方面尋找突破口。 隨著2014年，大基金的成立，中國半導(dǎo)體企業(yè)通過并購、建廠、建立研發(fā)基地以及發(fā)生了翻天覆地的變化。 但是傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝，尤其是FinFET技術(shù)，不僅需要大量的資金投入，也需要深入的技術(shù)研究，這些都不是短期內(nèi)能夠彌補(bǔ)的。更不要說隨著收購愈來愈難，先進(jìn)的技術(shù)很難真正進(jìn)入國內(nèi)。 這時(shí)候，我們卻從另一個(gè)角度看到了突破的希望，那就是FD-SOI工藝。 作為與FinFET技術(shù)幾乎同時(shí)出現(xiàn)的另一種工藝技術(shù)，F(xiàn)D-SOI工藝似乎一直活在FinFET的陰影里，難見天日。 但是隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能駕駛這樣的新應(yīng)用對(duì)半導(dǎo)體提出了全新的挑戰(zhàn)，而FinFET工藝也遇到了瓶頸，尤其是FinFET的制造、研發(fā)成本越來越高，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一般玩家能夠承受的起的了。 作為在工藝成本方面很有研究的專家，Handel Jones 先生指出，在相同的條件下，12nm FD-SOI的工藝要比7nm FinFET工藝在成本上低27%。
更加詳細(xì)的比較就是： 12nm FD-SOI要比16nm FinFET成本低22.4%，比10nm FinFET低23.4%，比7nm 低27%。當(dāng)然這些都是在比較理想的情況下進(jìn)行估計(jì)的。
可以說，F(xiàn)D-SOI工藝的主要價(jià)值就體現(xiàn)在低成本、低功耗和高性能上。
那在設(shè)計(jì)成本上呢？ 12nm FD-SOI工藝的設(shè)計(jì)成本大概在5000萬美元到5500萬美元，而16nm FinFET的設(shè)計(jì)成本就已經(jīng)達(dá)到了7200萬美元。還是存在著很大的差距。
總結(jié) 因此，在Handel Jones 先生看來，F(xiàn)D-SOI具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢： 1.FD-SOI工藝的入門成本要比FinFET，同時(shí)能夠提供很好低功耗和高性能體驗(yàn)。 2.目前來看，F(xiàn)D-SOI工藝的設(shè)計(jì)成本比FinFET更低。 3.像RF、 eNVM這樣的應(yīng)用使用FD-SOI工藝將會(huì)更加有效。 那么為什么FD-SOI沒有爆發(fā)呢？Handel Jones 先生認(rèn)為主要是以下幾點(diǎn)原因限制了FD-SOI工藝的發(fā)展。 1.FD-SOI的好處沒有得到充分的認(rèn)識(shí)。 2.IP還沒有到位，生態(tài)系統(tǒng)沒有建立起來。 3.目前廠商都過于樂觀的估計(jì)了未來FinFET工藝的發(fā)展，無論是生產(chǎn)成本還是設(shè)計(jì)成本都存在盲目樂觀的情況。 因此，Handel Jones 先生在演講最后表示，中國公司如果只是關(guān)注FinFET想要追趕是非常困難，也應(yīng)當(dāng)關(guān)注其他高性能，低功耗的技術(shù)，而目前來看，F(xiàn)D-SOI就是一個(gè)很好的選擇！ |
