費城半導(dǎo)體指數(shù)追蹤了全球30家最大半導(dǎo)體公司的價值，在過去五年中增長了5倍(從2016年1月的80美元增至2021年1月的416美元)。該指數(shù)不僅輕松擊敗了飛黃騰達(dá)的納斯達(dá)克指數(shù)(在同一時間段內(nèi)上漲了2.8倍)，還擊敗了云計算等其他科技指數(shù)(例如，SKYY指數(shù)在同一時間段內(nèi)上漲了3.5倍)。
半導(dǎo)體——表現(xiàn)強勁的科技行業(yè)
半導(dǎo)體企業(yè)這種驚人的價值表現(xiàn)可歸因于許多因素。IoT Analytics首席執(zhí)行官Knud Lasse Lueth在評論研究結(jié)果時表示：“最值得注意的是，由于一些新興技術(shù)需要更多、更高價值的半導(dǎo)體元件，該行業(yè)從中獲利。關(guān)鍵驅(qū)動因素包括大數(shù)據(jù)分析、移動通信、游戲、互聯(lián)和半自動汽車，以及在很大程度上，互聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備的快速增長。”
物聯(lián)網(wǎng)分析公司高級分析師Satyajit Sinha補充道：
“根據(jù)我們的估計，活躍的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)量從2015年的36億增長到2020年的117億。到2025年底，我們預(yù)計物聯(lián)網(wǎng)連接總數(shù)將達(dá)到300億個。物聯(lián)網(wǎng)半導(dǎo)體市場的崛起是廣泛的，涉及大多數(shù)行業(yè)領(lǐng)域，包括工業(yè)、汽車、能源和公用事業(yè)以及醫(yī)療保健。”
近年來，智能手表和小型無線配件等消費物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求量特別高，這促使幾年前還沒有生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的幾家公司進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)(例如，許多智能手機制造商)。
當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備爆炸將繼續(xù)推動物聯(lián)網(wǎng)半導(dǎo)體市場，并可能在更高的生產(chǎn)量下導(dǎo)致進(jìn)一步的半導(dǎo)體創(chuàng)新。IoT Analytics關(guān)于這一主題的最新報告預(yù)測，IoT半導(dǎo)體組件市場將以19%的復(fù)合年增長率增長，從2020年的330億美元增長到2025年的800億美元。特別是，四個組件將成為焦點：物聯(lián)網(wǎng)微控制器(MCU)、物聯(lián)網(wǎng)連接芯片組、物聯(lián)網(wǎng)AI芯片組和物聯(lián)網(wǎng)安全芯片組和模塊。
推動物聯(lián)網(wǎng)半導(dǎo)體發(fā)展的四大關(guān)鍵因素
1. 物聯(lián)網(wǎng)微控制器(MCU)
與許多其他技術(shù)主題相比，物聯(lián)網(wǎng)具有一組不同的用例和應(yīng)用程序。所有這些應(yīng)用程序都需要不同級別的性能和功能。通常，mcu(而不是mpu)非常適合提供所需的靈活性(例如，在處理能力方面)，同時為應(yīng)用程序提供非常經(jīng)濟(jì)的硬件選擇。
一個有趣的趨勢是，物聯(lián)網(wǎng)MCU現(xiàn)在已經(jīng)從通用MCU演變而來，有時正在成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用特定的MCU，以滿足特定物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的確切要求(例如，在2020年第4季度，恩智浦推出了S32K3汽車物聯(lián)網(wǎng)MCU系列)。
基于這些趨勢，IoT Analytics預(yù)計，IoT MCU在一般MCU市場的滲透率將從2019年的18%增長到2025年的29%。尤其是32位mcu，它可以在諸如著名的Raspberry-Pi之類的設(shè)備中找到，代表了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最佳位置。
2. 物聯(lián)網(wǎng)連接芯片組
物聯(lián)網(wǎng)連接芯片組是所有物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備的核心，是最大的物聯(lián)網(wǎng)半導(dǎo)體市場(2020年占所有物聯(lián)網(wǎng)半導(dǎo)體的35%)。近年來，由于缺乏全球公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)連接標(biāo)準(zhǔn)，以及不同用例和應(yīng)用程序的不同要求，導(dǎo)致了各種各樣的連接選項。
蜂窩物聯(lián)網(wǎng)。蜂窩芯片組目前在物聯(lián)網(wǎng)連接芯片組的市場增長中扮演著重要角色。IoT Analytics預(yù)計，在5G(用于低延遲和高帶寬的IoT應(yīng)用)和LPWA(用于低功耗、低帶寬、低成本的IoT應(yīng)用)的推動下，2020-2025年間，全球蜂窩IoT芯片組市場的復(fù)合年增長率將達(dá)到37.5%。許可/蜂窩LPWA市場和非許可LPWA市場推動了基于LoRa的芯片組和基于NB IoT的芯片組繼續(xù)主導(dǎo)這一細(xì)分市場。
無線局域網(wǎng)。WLAN芯片組由新的Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動，這些標(biāo)準(zhǔn)為物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi芯片組市場創(chuàng)造了高增長機會。Wi-Fi 6的吞吐量幾乎是Wi-Fi 5的四倍，升級Wi-Fi 6為帶寬要求更高的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用打開了大門，例如增強現(xiàn)實耳機。
藍(lán)牙。物聯(lián)網(wǎng)藍(lán)牙芯片組市場目前由音頻娛樂和智能家居設(shè)備驅(qū)動。相對較新的Bluetooth 5芯片組市場主要集中在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序上，使新興應(yīng)用程序能夠使用信標(biāo)和基于位置的服務(wù)(如資產(chǎn)跟蹤)以及針對多個應(yīng)用程序和用例的更大靈活性。
3. 物聯(lián)網(wǎng)AI芯片組
許多應(yīng)用程序需要更復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析，并且需要實時執(zhí)行這些數(shù)據(jù)分析。近年來，這使得物聯(lián)網(wǎng)邊緣對嵌入式人工智能芯片的需求不斷增加。IoT Analytics預(yù)計，2019-2025年間，全球IoT AI芯片組的復(fù)合年增長率將達(dá)到22%。
這種增長是由三種不同類型的芯片組提供的并行計算驅(qū)動的：gpu、asic和fpga?；贔PGA的AI芯片組對于云計算和5G時代都具有特別重要的意義。這些芯片有助于減少延遲，改善內(nèi)存訪問，并使設(shè)備之間的通信更加節(jié)能。傳統(tǒng)上，數(shù)據(jù)中心使用FPGA作為CPU的側(cè)車加速器。
然而，最近，微軟等公司已經(jīng)開始在高速以太網(wǎng)直接連接到FPGA而不是CPU的數(shù)據(jù)通道中使用FPGA。
4. 物聯(lián)網(wǎng)安全芯片組和模塊
根據(jù)諾基亞的《2020年威脅情報報告》，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備目前占觀察到的受感染設(shè)備的32.7%。到2020年，物聯(lián)網(wǎng)感染的比例增加了100%。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備威脅的增加需要不斷調(diào)整安全解決方案。在許多情況下，傳統(tǒng)的軟件安全性被認(rèn)為不足以滿足整個安全體系結(jié)構(gòu)的要求。因此，在從邊緣設(shè)備到云的數(shù)據(jù)流的同時，有一個獨特的需求來保護(hù)硬件。
盡管公司在實現(xiàn)嵌入式硬件安全性方面通常有各種選擇，但在MCU/SoC級別實現(xiàn)嵌入式硬件安全性被證明是最可取的，因為它允許數(shù)據(jù)安全地通過內(nèi)部總線。這可以通過將安全元素(SE)和物理不可壓縮函數(shù)(PUF)嵌入設(shè)備內(nèi)的系統(tǒng)來實現(xiàn)。
另一個重要的安全特性是secure enclave/PUF中的“密鑰注入”和加密密鑰管理，以確保設(shè)備的安全身份，并創(chuàng)建設(shè)備內(nèi)以及從設(shè)備到云的數(shù)據(jù)流的安全隧道。這種集成支持使用非對稱加密的“硬件信任根”。它還為數(shù)據(jù)從芯片到云的安全流動創(chuàng)建了一個安全隧道，確保了靜態(tài)和傳輸中的數(shù)據(jù)安全。
見解
物聯(lián)網(wǎng)半導(dǎo)體市場仍處于起步階段。隨著被歸類為“物聯(lián)網(wǎng)”的半導(dǎo)體組件的滲透率預(yù)計將從2019年的7%增長到2025年的12%，物聯(lián)網(wǎng)MCU、物聯(lián)網(wǎng)連接芯片、物聯(lián)網(wǎng)AI芯片組和物聯(lián)網(wǎng)安全芯片組等主題在未來幾年將變得越來越重要。很難想象半導(dǎo)體指數(shù)能在未來五年內(nèi)再增值5倍。但可以肯定的是，物聯(lián)網(wǎng)比以往任何時候都將成為這些半導(dǎo)體公司的驅(qū)動力，并能提供重要的新業(yè)務(wù)。
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