在今日開幕的2019 ASPENCORE第二屆「全球CEO峰會」上,中國半導體行業協會IC設計分會理事長、清華大學微納電子系教授魏少軍了帶來「半導體產業在5G時代大有作為」的主題演講。

今年以來,全球半導體的發展有一個很突出的特點,一方面半導體整個產業進入了回潮期,各國的半導體產業的情況都出現了不同程度的衰落,但是中國的半導體產業的發展是「一枝獨秀」。如果不出意外,今年仍然可得獲得正增長不成問題,只是增長多少的問題,有可能仍然可以維持兩位數的成長。

魏少軍表示,這是由於中國作為世界上最大的電子資訊的生產國,儘管遭遇了一些風波,但是它本身的生產能力,以及世界電子資訊產業市場對產品、對新產品的需求仍然是非常旺盛,所以中國的發展受到一點影響,但受到的影響不大。

再者,元件作為電子資訊產品的最重要的組成部分,所以它也不會因為暫時的一點點小的困難,而出現大面積的衰退。中國作為最大的電子產品的生產國,一方面是本身生產需求在;第二,中美之間的貿易衝突帶來全球產業鏈的重組。某種意義上也可以說這次中美的貿易衝突對中國企業也可說是一個提醒,讓企業意識到建立一個完整的、比較安全的供應鏈是多麼地重要。不過,企業該關心的是未來,那麼未來會是怎麼樣呢?

全球GDP與半導體成長有何關係?

我們很快將進入5G時代,5G是個什麼時代?也許我們並沒有意識到,5G本身的發展是具有非常重要的里程碑意義,5G絕不僅僅是一個行動通訊,以往人們對行動通訊的理解就是打電話,能夠拿著電話到處跑,到實際上現在看起來,行動通訊的發展,特別是5G的發展,將帶來一個全新的歷史階段。為了說明這一點,魏少軍提供兩組資料做為參考:

第一組資料是,全球GDP的增長,GDP的概念並不是一直就有的,而是直到1970年才出來此概念,到現在還不到50年,如果認真觀察1970以後GDP的成長情況:1970~2001的31年間,全球GDP增加了30兆美元,平均每年增加不到1兆美元;2001~2018的17年間,全球GDP增加了51.4兆美元,平均每年增加3兆美元。

可發現,最近的十幾年和之前的30年相比,GDP增長大概是3倍於原始速度。

第二組資料則是全球半導體的成長。魏少軍指出,1987~2002年,年銷售收入增加了1,082億美元,年均增加72億美元。2002~2018年,年銷售收入增加了3,281億美元,年均增加219億美元。

對比兩組資料,可發現一個有趣的現象,關於全球半導體的增長,後面15年時間又是前面15年增長的3倍,跟GDP的增長有些巧合,其實完全是必然現象。

為什麼之前GDP能夠在過去的17年當中如此快的增長?魏少軍認為,根本原因是有了全新的產品領域——行動通訊和網際網路。2000年前後興起的特別是行動通訊和網際網路的結合,也就是行動網際網路的發展。今天人們可以拿著一支手機走遍全世界,而且可以拿著手機上網、觀看各種想看的資訊,甚至玩遊戲等,也可以拍照。

可以說行動網際網路的發展是過去的16、17年時間中,全球最大的一種變化。魏少軍指出,由於智慧型手機的出現,行動網際網路的服務,促使消費者淘汰很多東西。比如說MP3、MP4,甚至人手一部的照相機,現在都消失了,更不要講之前的錄影機、攝影機,大概只有一些專業人士才會採用。所以,這些功能基本上進入了手機,而中國正巧趁勢而起。中國GDP在2008年超過日本,現在僅次於美國,因此可以說中國是趕上了這一輪電子資訊產業,特別是以行動網際網路為代表的資訊產業發展的浪潮。

半導體中作為電子資訊產品核心的元件自然也不會喪失這個機會,因此半導體增長3倍於原始的速度,而電子資訊產業的發展,它所支撐的GDP的增長,和半導體產業的發展,兩者是相輔相成的。魏少軍表示,半導體產業的發展非常了不起。依此,來看未來的15年、20年,推動全球經濟增長驅動力,在沒有新的題材出現之前,大概能想到的恐怕還是以5G為代表的新一代資訊技術。

5G為未來全球經濟成長驅動力

從下圖5G的服務場景就會發現,一個三角形上面有三個頂點,最上面的這個頂點通常稱為增強型行動寬頻通訊(eMBB),這也是使用者對5G比較直覺的想法,就是4G的頻寬是100兆(Mb),現在到了5G就變成1,000兆,因此可以在幾秒鐘之內下載一部高畫質電影,這也是在宣傳5G時候用得最多的文案。

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看似簡單的事情,其實背後對產業的需求或者產業的發展,具有強烈的拉抬作用。比如一支手機其中很大的一塊成本就是IC,其功能的支撐也IC。魏少軍認為,所以5G的發展,一定會帶來換機潮,全球幾十億支手機又將是一個新的市場,這些手機當中涉及的晶片又是無窮的多。由於晶片的傳輸速率和處理速度要求會越來越高,所以對晶片的要求也越來越高了,加上頻段大幅更寬泛,所以5G訊對於應用處理器、基頻訊號、射頻電路都有全新的要求,因此這也創造一個非常好的發展前景。

哪些半導體產業將受益?

魏少軍表示,今天手機的儲存容量平均在64GB,5G出現以後,相信記憶體容量很可能會增長到1TB或者2TB,為什麼呢?記憶體的發展將會是個天量資料,全球半導體的廠商都在擴增容量,像儲存用的半導體記憶體晶片,恐怕不是需求量翻倍的問題,可能是4倍甚至更大,所以產業的發展支撐點看起來是頻寬增加對半導體產業提出全新的要求。

上圖三角形左下方稱為大規模機器類型通訊(mMTC),主要支撐網際網路,且物聯網的發展,將是一個前景廣闊的市場,也是全新的市場。魏少軍指出,目前全球大概有幾百億個終端連接到網路,隨著時間推移,有人預測,可能有上兆終端會連接到網路當中。舉個簡單的例子,假如農業要真正實現精準農業、提高產量,同時減少人力成本投入,也可以降低污染。中國有18億畝土地,相當於1.2億公頃,每公頃是1萬平方公尺,每個平方公尺如果放一顆感測器的話,就有1.2兆個感測器,如果每個感測器人民幣1元,就是人民幣1.2兆元的產值,當然實際上不會這麼多。但未來感測器的價值肯定不會只是人民幣1元,可能更高一些,光這個市場創造出來的產值就是天文數字。更不要講城市正在進行智慧化改造,無論是電錶、水錶、氣表,還有智慧交通,所有東西都會對大規模的通訊產生巨大要求。

以前要部署這些感測器非常困難,因為要佈線連接,今天隨著5G的發展,只需要把它放著就行了,只要有電就能自動連結網路,所以它對物聯網的發展有舉足輕重的作用。

上圖右下的頂點稱為超可靠與低延遲通訊(uRLLC),主要針對如工業控制和自動駕駛這些對延遲有非常高要求的應用。魏少軍表示,如果網路可以在延遲等多個方面,能夠有精確的控制,要實現整個產業智慧化改造就會變得非常容易。5G在發展過程中特別注重設定切片的功能,切片的功能可以把傳統行動通訊網路功能專用化到一些特定工業領域,也就是原來網路是一種橫向、分層的控制結構,以後會在行動通訊網裡面形成一種垂直整合的模式。

這種垂直模式出現,就會極大地改變整個產業的結構。魏少軍強調,5G通訊的出現,不僅僅是行動通訊的發展,而是中國整個產業基礎設施的一次深刻變革,所以務必不要小看行動通訊的發展。例如今天大家都知道,有虛擬實境(AR)和擴增實境(VR),在過去幾年,AR和VR也曾經夯過一段時間,但最終都沒有成為氣侯,原因是因為顯示的品質仍不夠好。

長時間佩戴VR和AR眼鏡時,由於傳輸速率還是不夠高,簡單的2K解析度,用戶使用了20分鐘後,就會覺得頭暈,所以試了一次,第二次就不願意再嘗試了。如果5G出現,AR和VR眼鏡可以採用4K、8K解析度,閃爍感就會消失,用戶便願意長時間佩戴AR、VR眼鏡,這又創造了一個全新的市場,這樣的市場假設中國有14億人,有1億人都戴這樣的眼鏡,又會是什麼樣的情況呢?

蓄積實力 把握5G商機

當5G發展的時候,其實它帶來的不僅是行動通訊本身,而是帶來整個產業結構的調整和重組。魏少軍相信,這對中國的影響將巨大,中國的半導體產業也一定會立足於5G,會獲得一定的先機。當然,在發展過程當中,最重要的還是中國業者自身的實力,如果沒有實力,將無法滿足5G時代的要求,那中國就會喪失這個有利的時機。

本文為EE Times China原創文章