《洞见 | 半导体产业未来的八大关键趋势》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: 胡思思
  • 发布时间:2025-03-24
  • 【趋势1】让机器「思考」得更精确

    近年来,机器学习、深度学习与人工智能(AI)技术快速发展。

    过去的重点多集中在训练 AI 服务所依赖的模型,如今发展方向正从训练转向推理。

    推论更类似于思考与推理,指的是将已训练的模型应用于数据,以导出预测与结论。

    相较于专注于「学习」的技术,适用于「思考」的芯片将逐渐成为主流,进而提升 AI 推论的准确性。

    此外,神经处理器(NPU)将比GPU更受重视,特别是在贴近数据来源的应用中。

    光子集成电路(PIC)的技术发展将提升数据传输的速度与容量,进而推动超高速人工神经网络与类神经运算的发展。

    针对计算机视觉应用,卷积神经网络(CNN)将大幅提升机器对影像与视觉信息的解析与理解能力。

    【趋势2】AI 持续朝向边缘发展

    AI 芯片技术的持续创新,特别是神经处理器(NPU)的发展,将进一步提升连网装置与传感器的智能化能力,推动边缘 AI 的应用,使 AI 功能能够直接内建于网络边缘的装置中。

    将智能分析能力整合至装置与传感器内,能使 AI 更贴近数据来源,降低延迟,同时提升数据安全性与隐私保护。

    此外,在边缘进行AI运算可减少设备向数据中心传输的数据量,降低服务器的运算负担。

    使用TinyML等轻量AI模型的NPU也比数据中心内的GPU更具能源效率。

    当我们考量连网装置与传感器的数量与类型时,不难看出边缘 AI 在各个产业与消费市场的广大应用潜力。

    这一领域的创新将加速发展,使各种设备具备更强的智能化能力。

    【趋势3】硅技术的新方向

    如何以更高效的方式提升半导体效能将成为优先课题。

    碳化硅(SiC)就是一个典型例子,其在功率电子领域的表现与优势已广为人知,并在车用、能源与工业应用领域展现出巨大潜力。

    然而,SiC 半导体的制造过程充满挑战。

    未来的技术创新将透过制程的垂直整合—从设计到测试更紧密协作—来提升良率与产品品质。

    硅光子技术也逐渐成为因应当前与未来运算挑战的理想解决方案。

    透过光子(而非电子)来传输信息,硅光子技术能提升数据传输效率,并大幅降低延迟,相较于传统电子半导体更具优势。

    因此,它特别适用于 AI 数据中心内部的高速连接,但其应用潜力远不止于此。

    【趋势4】传统芯片技术推动量子运算发展

    量子运算的概念已被讨论多年,过去或许更像是科幻情节,而非实际可行的技术应用。

    然而,量子运算所带来的运算能力提升幅度极大,显示出需要全新的运算技术架构。

    但事实上,只需进行相对较小的调整,现有的半导体制造技术便能应用于量子计算机,这将带来变革性的影响。

    采用成熟的FD-SOI半导体制程技术,将加速量子运算迈向实际应用。

    尽管量子运算并非适用于所有运算任务,但我们将看到各个产业领域积极探索其潜在应用,从金融服务、制药研发到资安防护与气候模型仿真等,都可能成为量子技术发挥影响力的关键场域。

    【趋势5】生物传感技术从运动爱好者拓展至日常健康管理

    数以百万计的运动爱好者已经通过穿戴式装置监测生理指标,以追踪运动状态并提升体能。

    随着生物传感器的进步—涵盖更多类型的生理指标、更小型化的设计、更低成本以及更高的能源效率——这些技术将被整合至更多元的装置与材料中。

    当监测内容、信息共享对象及时机能够适当控管时,人们将更愿意接受持续性的健康指标监测。

    生物传感器的应用将不再局限于个人或专业运动领域,而将进一步拓展至更广泛的医疗服务。

    结合边缘 AI,医疗建议与诊断将能在需要时实时提供,且许多情况下无需亲自前往诊所或医院。

    主动健康管理—着重预防而非治疗—将变得前所未有的可行,并有望大幅减轻全球医疗体系的负担。

    【趋势6】电动车重回正轨,比以往更智能更安全

    尽管在部分市场,电动车(EV)的销售有所下滑,且整体销售成长率低于预期,但从全球来看,电动车的销量仍持续增加。

    撇开销售数据不谈,电动车技术的创新仍在加速发展。

    半导体、传感器与软件在提升车辆体验与行车安全的影响将持续扩大,这已是不争的事实。

    消费者对电动车的采用将受到更高效的电池与电源管理技术的推动,同时,各国与各地区的充电基础建设也将变得更加普及且高效。

    随着越来越多消费者积极投入再生能源转型,电动车将成为最容易实践且影响深远的选择之一。

    【趋势7】万物皆可数字双生

    数字双生技术能为机械、建筑乃至整座城市建立数字模型,通过虚拟建模来测试预定的改良方案,并加速实体环境的优化进程。

    要打造数字双生,关键在于精确的实体数据流,通常由物联网(IoT)与支持边缘 AI 的传感器提供。

    感测技术的创新将使几乎所有实体对象都能够拥有数字双生,通过数据分析获得的关键信息,推动设计、监测与流程优化。

    从温度、压力到空气质量与声音,各类传感器都将发挥重要作用。

    我们将能为自己的住家建立数字双生,运用其来优化能源使用,并作为提升智能家居自动化的基础。

    交通系统、医院、机场、工厂、运动场馆等,各种设施都将拥有数字双生。

    【趋势8】无限延伸,超越极限

    我们正处于前所未有的太空卫星部署时代。

    目前地球轨道上约有9,000颗卫星,但预计在本世纪末将增至60,000颗。

    这股成长趋势主要来自低地球轨道(LEO)「巨型卫星星座」的发展,这些卫星群正在打造全球性的低延迟、高效能通讯网络。

    放眼地球轨道之外,许多国家正积极推动太空探索计划。

    在未来几年内,人类极有可能再次踏上月球。

    其中一项重要目标是寻找并分析珍稀矿物,这些资源或将开启新一轮科技创新时代。

    从近年的发展来看,未来一年乃至更长时间内,科技领域将迎来令人惊艳的突破,技术演进的速度也将持续加快。

    文中提及的趋势有些可能成真,有些或许仍是乐观预测,但可以确定的是,还有许多尚未浮现的创新即将到来。

  • 原文来源:https://www.eepw.com.cn/article/202503/468468.htm
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