AI語音交互芯片市場面臨的挑戰(zhàn)分析

AI語音交互芯片市場面臨的挑戰(zhàn)分析AI語音交互芯片市場面臨的挑戰(zhàn)深度學習技術為代表的新一輪AI技術，從誕生到實際應用，僅有短短十多年時間。雖然很多產品都開始嘗試植入AI功能，但是離AI功能在各產品和場景普及仍然有較大距離。很多行業(yè)仍然存在反復磨合，試錯尋找最佳應用形態(tài)的過程，整體滲透率不高，出貨量不夠大，行業(yè)發(fā)展仍處于早期。作為一個仍然在演進中的技術，每年都會產生一些新的技術突破和新的技術應用形態(tài)。芯片企業(yè)需要緊跟行業(yè)技術變化，提前做好產品規(guī)劃和技術研究。技術的快速發(fā)展，會對行業(yè)的技術研發(fā)投入帶來較大的壓力。AI的應用場景非常寬泛，跨越各個行業(yè)。不同行業(yè)和不同應用場景又各有其自身的特點，需要針對各個場景做針對性的優(yōu)化。在行業(yè)拓展的早期，會遇到較多的場景優(yōu)化工作量，或者目標不夠集中的問題。需要針對場景分散的問題，研究更加高效和自動化的開發(fā)模式，提高運營效率。中國集成電路產業(yè)突破點（一）材料：大硅片初現曙光、跨境合作為突破所在芯片的加工是以硅片為單位進行的，硅片尺寸越大，能夠切出來的芯片數量越多，單個芯片的成本也就越低。2015年以來，Intel、三星和臺積電開始進入18英寸領域。但目前8/12英寸硅片已成為主流產品，占據90%以上硅片市場份額，4/6硅片則為化合物半導體主流配置。我國大陸地區(qū)硅片生產多集中在8英寸以下：4/5/6英寸為主，少量8英寸，極少量12英寸，重摻為主。而輕摻8/12英寸本地化率低于5%。但隨著晶合集成的投產，紫光南京、長鑫合肥、晉華集成的存儲芯片工廠建成，我國本土12英寸硅片需求將在2021年年底達到293萬片/月，而目前上海硅產業(yè)集團實現了部分批量供應；超硅半導體則已向客戶提供12英寸樣品，初步得到了論證。從技術差距和發(fā)展可行性看，我國本土企業(yè)在未來5~10年的主要競爭對手應該是中國臺灣地區(qū)環(huán)球晶圓、德國世創(chuàng)和韓國硅德容。這些跨國企業(yè)考慮工藝的保密性，迄今未在中國大陸設廠，大陸專業(yè)人才缺乏。但由于這些企業(yè)重視良率和盈利標準，如果不達標會通過關閉業(yè)務、整體出售等方式進行切割。考慮到個別企業(yè)經營確實不太理想卻掌握了成熟了12英寸硅片工藝，我國本土企業(yè)可以抓住這個重要機會，借助外界力量，實現跨越式發(fā)展。（二）制造設備：局部突破目前我國集成電路制造設備產業(yè)鏈相對完備，不同的環(huán)節(jié)均有企業(yè)進行技術開發(fā)和產品研制，但是它們大部分只解決了有無問題，少部分解決了可用問題，極少部分做到了進口替代?？紤]到我國的資源有限，按照行業(yè)特點進行單點突破的策略比全面推進其實更為有效。建議地區(qū)政府和產業(yè)規(guī)劃者線集中力量把單個種類設備做到先進水平，再逐一突破，連點成面，最終逐步實現產業(yè)的整體提升。在刻蝕設備、清洗設備、沉積設備三個方向，本土企業(yè)技術儲備最為充分，且單體產業(yè)規(guī)模山也僅次于光刻機，累加近150億美元，可作為設備環(huán)節(jié)的集中突破點。（三）封裝測試：超越摩爾，提高封裝技術封裝測試是我國集成電路產業(yè)鏈中全球份額占比最高的環(huán)節(jié)，中國臺灣地區(qū)占全球份額52%，大陸地區(qū)占21%。從2011年大陸封裝占比4．5%發(fā)展至今，勢頭非常迅猛，技術水平雖與國際有一定差距，但整體來看我國已是全球封測的重要力量。但是，目前我國大陸地區(qū)封測范圍比較單一，多為電源管理芯片等比較成熟的領域，在汽車電子這種具有廣闊未來的領域布局極少。未來高性能SoC和SiP芯片將成為人工智能、汽車電子的主流芯片，我國可以通過提高封裝技術，切入這些藍海領域，在后摩爾時代抓住先機。過去的半個多世紀，半導體行業(yè)一直遵循著摩爾定律的軌跡高速發(fā)展，如今全球芯片制程節(jié)點已經來到了5nm；借助EUV光刻等先進技術，目前正在向2nm甚至更小的節(jié)點演進，已接近市場化的工藝極限。從投入產出角度來看，未來的芯片性能的提升不能再靠單純的堆疊晶體管，而更多地需要靠電路設計以及系統(tǒng)算法優(yōu)化。中國集成電路產業(yè)，可以依托目前優(yōu)勢，借助先進封裝技術，在實現異質集成（把依靠先進工藝實現的數字芯片模塊和依靠成熟工藝實現的模擬/射頻等集成到一起以提升芯片性能）領域做到領先。我國是全球對半導體巨頭最友好的國家之一，沒有要求任何一家企業(yè)必須合資和轉移技術，但也導致了我國在核心設計工具、設備與材料三個領域存在明顯缺失。產業(yè)鏈的任何一個環(huán)節(jié)都不是孤島，我國集成電路的突圍方式也暗藏其中單點突破，確保在集成電路強國威脅面前有與之同生共死的能力：中國可以學習日本（日本因牢牢全球掌控核心材料供應，如今美國無法對其實施過激的半導體產業(yè)制裁），與其全面追趕，不如在某2～3個領域重點突破，5~10年內在產業(yè)鏈的某個環(huán)節(jié)或者某個具體產品上成為全球95%以上產能的供應者。因此，建議集成電路產業(yè)政策有所聚焦，重點培育核心技術和能力，如此才能真正實現集成電路的自主可控發(fā)展。中國集成電路產業(yè)規(guī)模與分布中國集成電路行業(yè)從2000年左右起步，在經歷金融危機的行業(yè)低谷后，自2010年起逐步開始復蘇。2010-2019年中國集成電路市場年均增速達到21．63%?，市場增長率均遠超全球、美國和其他國家地區(qū)；2020年中國集成電路銷售收入達8848億元，平均增長率達20%，為同期全球產業(yè)增速的3倍。我國集成電路在技術創(chuàng)新上也不斷取得突破，目前制造工藝、封裝技術、關鍵設備材料都有大幅提升，在設計、制造、封測等產業(yè)鏈上也涌現出一批新的龍頭企業(yè)。集成電路產業(yè)在推動經濟發(fā)展、社會進步、保障國家安全等方面發(fā)揮著廣泛且重要的作用，已成為國際競爭的焦點和衡量一個國家綜合實力的重要標志。2019年中國進口集成電路金額達?3055．50億美元，在總進口額中占比為14．70%?，其中美國占據中國市場的48．80%份額，這反映了中國對美國集成電路產業(yè)的依賴程度較高。過去的七十年里，除了在20世紀80年代被日本短暫超越以外，美國在全球集成電路市場中一直居于主導地位。2019年世界十大半導體廠商占全球半導體市場54．78%，美國占據5席，市場份額達30．58%。美國集成電路產業(yè)的強大不僅體現在總量上，更重要的是在各細分領域，幾乎沒有短板。在芯片設計領域，美國獨占鰲頭。2018年全球前十大Fabless公司中美國占有6家，前三大均為美國企業(yè)。在個人計算機和數據中心市場，Intel、AMD和英偉達占據絕對統(tǒng)治地位；而在通信領域，高通是全球最大的移動處理芯片供應商，除了華為，安卓系列旗艦機型均被高通的驍龍芯片壟斷；而射頻前端芯片市場，Skyworks、Avago和Qorvo占據全球90%以上市場，這三家公司均為美國企業(yè)。全球前五的集成電路設備廠商，三家來自美國：應用材料、泛林科技和科天半導體。這三家都是綜合性設備供應商，能夠提供集成電路制造過程幾乎所有環(huán)節(jié)的設備，包括沉積、刻蝕、離子注入、退火、拋光、檢測設備等。而光刻機之王（ASML）雖然是荷蘭公司，但是它在美國納斯達克上市，前兩大股東都是美國公司，并且其眾多零部件供應商來自美國。集成電路材料領域，整體被日本壟斷，但美國的陶氏化學作為材料巨頭，產品涉及光刻膠、CMP研磨液等多類電子化學品。同時，美國也在積極制定游戲規(guī)則，十分重視自身在集成電路產業(yè)中的領導地位，主動從資金注入、技術推動和產業(yè)結構調整等多個角度進行市場干預。繼2018年中興通訊事件后，2019年5月16日美國商務部將華為及其關聯公司列入實體清單。美國的打壓可能對華為產業(yè)鏈和國內集成電路發(fā)展帶來一定程度的負面影響。在全球供應鏈視角下，準確把握我國集成電路發(fā)展現狀，探尋提高集成電路創(chuàng)新能力政策路徑，對保障國家經濟安全有著重要意義。EDA（ElectronicsDesignAutomation）軟件是一種在計算機的輔助下，完成集成電路的功能設計、綜合、驗證、物理設計等流程的軟件工具集群。在集成電路產業(yè)鏈中，EDA是芯片設計的基石，也是制造和設計的紐帶。2020年中國EDA工具市值66．2億元，前四大供應商占82%市場份額，其中Top3為新思科技、楷登電子、西門子EDA，均為海外企業(yè)；而華大九天為本土唯一一家能在部分領域提供全流程EDA工具的企業(yè)，雖在部分設計技術上已達到國際主流水平，但與國際巨頭能提供整套EDA工具不同，國內EDA企業(yè)產品不全，只在局部形成一定突破，形成完整可用的全流程工具鏈還需要長期的技術積累。集成電路制造材料存在很多細分行業(yè)，且不同細分行業(yè)存在明顯的技術差異，使得不同細分行業(yè)存在不同的行業(yè)龍頭企業(yè)。整體而言，日本、歐盟和美國廠商占據優(yōu)勢。國內在低中端環(huán)節(jié)可以實現，但是對工藝要求高的材料則替代率較低。此處以光刻膠為例簡單說明。光刻膠可分為半導體用光刻膠、LCD用光刻膠、PCB用光刻膠等，其技術壁壘依次降低。國內光刻膠企業(yè)產品94%用于PCB，遠高于全球25%的平均值。集成電路設備制造是一個巨大的市場，年規(guī)模可達500億~600億美元，美國、歐盟、日本營收占有率分別為35．86%、26．13%、12．16%，中國大陸僅占3．46%，自給率不足12%。設備前十強被美國、日本、荷蘭三國瓜分，其中前五大廠商（美國應用材料、荷蘭ASML、美國泛林科技、日本東京電子和美國科天）市場占有率超過90%。我國芯片制造設備產業(yè)鏈相對完備，不同環(huán)節(jié)均有企業(yè)進行技術開發(fā)和產品研制。但畢竟發(fā)展時間優(yōu)先，雖各個領域都有可用產品，但在12英寸大硅片制造中離實現替代還有不小距離。集成電路行業(yè)前景分析在產業(yè)政策的支持及市場的拉動下，2000年以后我國集成電路產業(yè)逐漸地邁入高速發(fā)展期，2000年、2011年、2014年和2020年集成電路政策接踵出臺，包括《鼓勵軟件產業(yè)和集成電路產業(yè)發(fā)展的若干政策》《進一步鼓勵軟件產業(yè)和集成電路產業(yè)發(fā)展的若干政策》《國家集成電路產業(yè)發(fā)展推進綱要》和《新時期促進集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)高質量發(fā)展的若干政策》，從財政、投融資、研發(fā)、進出口政策、人才政策、知識產權政策、市場應用政策和國際合作政策等方面加大產業(yè)扶持力度，有效地促進了國家信息化建設，進一步地優(yōu)化集成電路產業(yè)發(fā)展環(huán)境，深化產業(yè)合作，提升產業(yè)創(chuàng)新能力和高質量發(fā)展。無論是從國家整體戰(zhàn)略與政策支持集成電路產業(yè)補齊短板，還是產業(yè)過去深陷周期性低谷后走出下行局面，國內集成電路產業(yè)在2023年始終值得期待，新一年行業(yè)回暖已成為市場主流預期。從國家戰(zhàn)略政策層面，十四五規(guī)劃將人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學等前沿領域作為重要發(fā)展方向，而面對外部的不確定因素，十四五規(guī)劃大幅增加了產業(yè)鏈發(fā)展的相關描述，在關鍵元器件零部件和基礎材料等補短板環(huán)節(jié)有所側重。集成電路產品是信息產業(yè)的基礎，直接關乎社會的穩(wěn)定與國家的安全。集成電路設計產業(yè)屬于集成電路產業(yè)的核心環(huán)節(jié)之一，是國家各項集成電路相關政策和發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃重點領域。著力發(fā)展集成電路設計業(yè)，圍繞重點領域產業(yè)鏈，強化集成電路設計、軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成、內容與服務協同創(chuàng)新，以設計業(yè)的快速增長帶動制造業(yè)的發(fā)展，是實現我國集成電路芯片安全、自主、可控的重要途徑。隨著集成電路行業(yè)的迅速發(fā)展，在摩爾定律的推動下，集成電路產品的加工面積成倍縮小，復雜程度與日俱增，集成電路設計的重要性愈發(fā)突出。隨著消費電子、汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療電子等市場需求的不斷提升，中國集成電路行業(yè)發(fā)展快速，未來五年將以16%的年復合增長率增長，至2025年市場規(guī)模將達到18，932億元。隨著國內經濟的發(fā)展，集成電路市場發(fā)展面臨巨大機遇和挑戰(zhàn)。在市場競爭方面，集成電路企業(yè)數量越來越多，市場正面臨著供給與需求的不對稱，集成電路行業(yè)有進一步洗牌的強烈要求，但是在一些集成電路細分市場仍有較大的發(fā)展空間，信息化技術將成為核心競爭力。集成電路行業(yè)發(fā)展趨勢集成電路產業(yè)是國民經濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎性和先導性產業(yè)，是培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)、推動信息化和工業(yè)化深度融合的核心與基礎，是轉變經濟發(fā)展方式、調整產業(yè)結構、保障國家信息安全的重要支撐，其戰(zhàn)略地位日益凸顯。中國集成電路產業(yè)銷售額呈逐年上升的趨勢，增長速度維持較高的水平。2021年是中國十四五開局之年，在國內宏觀經濟運行良好的驅動下，國內集成電路產業(yè)繼續(xù)保持快速、平穩(wěn)增長態(tài)勢，2021年中國集成電路產業(yè)首次突破萬億元，達到10458．3億元，同比增長18．2%。未來發(fā)展趨勢如今大陸集成電路產業(yè)鏈逐步成熟，成電路設計、制造和封測三個子行業(yè)的格局也在發(fā)生改變，包括設備的自給水平也在不斷上升，這為集成電路的發(fā)展提供了一定的產能保障以及技術支持，促使國產芯片自給率不斷上升。中國集成電路產業(yè)雖起步較晚，但憑借巨大的市場需求、經濟的穩(wěn)定發(fā)展和有利的政策環(huán)境等眾多優(yōu)勢條件，已成為全球集成電路行業(yè)增長的主要驅動力。近年來，隨著消費電子、移動互聯網、汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療電子等市場需求的不斷提升，以及國家支持政策的不斷提出，中國集成電路行業(yè)發(fā)展快速。未來，隨著國家產業(yè)政策扶持、供給側改革等宏觀政策貫徹落實，國內集成電路產業(yè)將逐步發(fā)展壯大，此外，車聯網、物聯網、人工智能等市場的發(fā)展，國產芯片的市場發(fā)展