2017的半导体市场到底如何

半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料，无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。现在的大部电子产品，如计算机、移动电话或者是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。但是，近几年半导体的发展好像进入了瓶颈期。

 连续两年增速不超过2%，这在半导体产业成型以后的几十年时间中并不多见。智能手机增速放缓以后，半导体产业还没有等来可以推动行业进入新发展阶段的决定性应用，无论是曾经热炒过的物联网、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)，还是去年大热的人工智能(AI)与无人驾驶，对于半导体产业的拉动效应还微乎其微，Nvidia股票涨到天上去了，其数据中心业务同比也不过增长了1.99亿美元。

仅靠诗与远方，是无法推动这个3000亿美元级别市场再度加速的。多家机构对2017年预估都颇为正面，不过2017年半导体市场的增长，推动力并非有新决定性应用，而是由于库存波动造成的价格上涨。 作为电子信息产业的基础， 半导体集成电路产品开发周期长，生命周期长，电子系统硬件设计基本都需要等核心芯片出样片以后才能进行开发，所以芯片产品规划者，需要至少向前看一到两年，开发出的产品才不会一上市就过时。

虽然，从下游应用来看，2017年可能不会有太多的惊喜。但半导体与测试测量厂商等如何看待2017及以后一两年的行业大趋势， 看似平静的市场中，暗藏哪些波澜，日趋稳固的格局里，还能有何变化?2017年开年，在深圳举办的第六届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2017产业和技术展望研讨会上，易维讯邀请到了Qorvo、ADI、NI、硅谷数模、Cypress、易库易及华为等厂商，对5G、物联网无线连接、射频技术、可穿戴、高速接口及元器件销售代理渠道等诸多话题进行了探讨，是管窥2017市场前景的一个极好的机会。

5G产业发展的四个特点

4G部署成熟以后，通信业处于一个空档期。在2020年商业化之前的时间表，工信部还没有给出，因此运营商都在提4.5G或Pre 5G的概念。但国外对5G的商用化进程相对较快，美国、韩国和日本都计划在2020年之前部署商用5G网络，因此，对于元器件厂商和测试测量厂商来说，5G时间表已经很紧张。

美国国家仪器中国区市场开发经理姚远

在研讨会上，美国国家仪器(NI)中国区市场开发经理姚远谈了对于5G产业发展的四点看法：通信发展是就是带宽发展史;5G天文数字进入量的设备，对于测试提出了严峻考验;5G技术中，时延决定应用场景是否现实;只有通过原型设计来进行足够的技术路线验证，来能真正实现5G技术。

姚远表示，通信产业的发展史就是带宽的发展史，带宽越大，通信速率越快，用户体验越好。经过20多年的发展，移动通信速率已经从GSM时代的9.6kbps(千位每秒)发展到4G LTE时代的100Mbps(百万位每秒)，通信带宽的不断发展，才促进了移动设备的大发展，并改变了用户的通信习惯，从语音、文字应用为主到图片视频为主。

规划中的第五代通信技术单通道(即5G)峰值速率将超过10Gbps(10亿位每秒)，同时接入的设备数是4G LTE技术的100倍，在高速移动环境中的带宽也要能保证100Mbps。因此，5G技术对于带宽的要求是非常高的，姚远表示，通过与诺基亚等公司合作，在2015年，就在NI平台上实现了10Gbps通信速率的系统。

Gartner估计2020年接入的设备会超过500亿台，天文数字接入的设备将给测试测量工作带来极大的挑战;在无人驾驶、远程医疗等任务关键型的应用，对于延迟和及连接稳定性有非常高的要求。这些在5G时代将会面临的问题，均需要在5G网络大规模部署之前，找到相对妥善的解决方法。通过原型平台进行相关的算法验证与方案测试就是最常见的方法之一，这正是NI的强项。针对这些挑战，姚远也各举一例进行解释。802.11ax、蓝牙与NBIoT像蜂窝移动通信技术一样，包括Wi-Fi和蓝牙在内的各种无线连接技术也在不停的演进。这些无线连接技术各有所长，又都有局限，有的逐渐黯淡，有的日趋兴旺，有的两两竞争，有的相互扶持， 甚至有互相融合的趋势。

事实上，对于无线连接技术最终用户而言，标准林立并不是好事，纵使开发人员用尽九牛二虎之力去优化用户体验，当前无线连接在配置便捷性、安全与可靠性等方面还难以与有线连接相比。

当然，相比有线连接，无线连接优点最突出的优点就是突破了线束束缚，这使其在部署网络时较少受到空间限制，以往很多不便布线(野外、潮湿或密闭环境等)的应用场景或者移动设备都可以接入网络。简言之，有限带宽的有线接入应用基本都有无线接入方式来替代(如今基站回传也可以用毫米波通信来实现)，反之则不成立，无线接入的很多应用场景无法用有线接入来实现，这或许是为何物联网设备的主要接入方式以无线技术为主的主要原因。

赛普拉斯亚太区物联网市场应用总监杨学贤

虽然在看得到的未来，无线技术标准组织各不相让的情形不会有太大改善，用户的抱怨也不会让各标准组织有不统一就毁灭(One World or None)的紧迫感。但实际做产品与方案的厂商，还是在推动各种技术的相互融合，在这次会议上，赛普拉斯(Cypress)亚太区物联网市场应用总监杨学贤重点介绍了Cypress的嵌入式设备无线互联平台(Wirless Internet Connectivity for Embedded Devices，简称WICED)，该平台上就提供很多无线复合接入方案，例如Wi-Fi加蓝牙的芯片及蓝牙加Zigbee的芯片。

在介绍WICED平台之前，杨学贤先讲解了Wi-Fi与蓝牙技术的发展概况。他表示，经过20多年的发展，Wi-Fi传输速度从11Mbps、54Mbps，一直发展到802.11ac的1900Mbps，速度提升显著。但一直在追求的都是单用户(上传)的速率提升，物联网设备的数量与接入密度增长都是爆炸性的，需要Wi-Fi做出相应的解决方案。第六代Wi-Fi 也被称为高效无线网络(High ，即802.11ax，针对多用户应用场景做出应对，采用了多用户多入多出(Multi User Massive Input and Massive Ouput，简称MU-MIMO)与正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，简称OFDMA)等技术，可同时接入多个用户，最高速率达10.53Gbps，与前五代相比，在车站、机场与体育场等人流密集场所，每个用户的平均数据吞吐量提升四倍。相比旧规范，新推出的蓝牙5规范在性能上实现了“2、4、8“的提升，即传输速率是蓝牙4.2的2倍，达到50Mbps，低功耗蓝牙(即BLE)传输速率也相应翻倍，达到了2Mbps;传输距离是旧标准的4倍，约为240米左右;广播数据吞吐量是旧标准的8倍。蓝牙5还采用了新的跳频算法，这样可以规避与Wi-Fi或LTE网络之间的冲突。

杨学贤告诉与非网记者，WiFi和蓝牙各有优点，WiFi便于保持网络畅通，提供宽带链路，蓝牙则功耗低，易于连接。复合接入芯片把它们的优势结合起来，在多种物联网设备中已有广泛应用。

除了Wi-Fi与蓝牙，窄带物联网(NBIoT)也是物联网无线接入技术中备受关注的一个方向，华为海思高级分析师王志国对NBIoT在物联网领域的前景进行了相对全面的分析。据笔者了解到的信息，2017年上半年支持NBIoT的芯片样片就会出来，由于NBIoT网络建设引入了传统电信运营商，市场前景非常光明。

射频前端的变化

如前所述，在4G部署成熟而5G网络尚未到来之时，运营商与通信设备厂商也并没有坐等5G的到来。除了4.5G或者Pre 5G技术中用到的载波聚合技术，新发射功率等级的推出也是值得关注的一个方向。

用户设备功率等级(User Equipment Power Class，简称PC)对用户终端设备的最大发射功率进行了规定。目前，对绝大多数工作在4G LTE频段(应用于公共安全领域的B14频段除外)设备，移动通信标准组织3GPP仅规范了一种用户设备功率等级，即功率等级3(Power Class 3，简称PC3)，最大输出功率为23dBm±2。

限制最高发射功率有利有弊。手机发射功率越小，对同区域内其他手机的干扰越小;手机发射功率越小，其耗电量越低，待机时长与通话时间就越长。

但发射功率越小，可覆盖范围也就越小，尤其是移动通信频谱逐渐向高频迁移，由于高频无线信号在传播过程中的衰减更甚，所以在4G频段中处于相对高频(2.5至2.7GHz)频段的信号覆盖区域会更小。再者，基站与用户终端的发射功率并不平衡，4G LTE网络下行与上行功率差异大约为5 dB，因此在某些只有下行覆盖的区域，用户终端只能下载数据而不能上传数据，这往往会造成接入或切换失败。

要改善上述两个问题，通常方法是提高基站密度，这就变相增加了网络建设与维护成本。

另外，全球范围内部署的TD-LTE网络中，大多数应用场景是以部署于低频段的LTE FDD网络做覆盖，以部署于高频段的TD-LTE网络提供小范围的大容量覆盖，但由于这两种网络覆盖范围不一致，导致小区边缘用户的业务体验还有待提高。

改善4G网络覆盖范围与提高上行链路传输距离及接入体验的另外一个方法是提升发射功率。据Qorvo中国区移动产品销售总监江雄介绍，用户设备功率等级2(PC2)的概念在2015年时提出，2016年3GPP开始PC2标准制定工作，目前标准已经冻结。预计在2017年年中时，美国运营商Sprint就会推出全球首个支持 PC2 的商用化产品，到2018年中国移动也将推出PC2的商用化产品。

与PC3相比，PC2的最大发射功率增加了3dB(即最大发射功率翻倍)，最大输出发射功率为26dBm±2。江雄表示，增加3dB的发射功率以后，覆盖范围几乎可以增加30%，这样改善用户体验，增加覆盖率就不需要像以往一样增加很多基站了，“这对运营商来说是非常有吸引力的。”但增加3dB的发射功率并不容易。需要整个射频前端模块的配合，既要提高功放(PA)的输出功率，又要保证线性度和效率，还要提升滤波器的性能，并做好匹配以降低插入损失。

而提高输出功率以后，射频部分的耗电是否会增加，从而影响移动设备的续航时间?江雄解释，如果用旧技术，那么提高输出功率耗电量一定会成比例增加。但Qorvo通过提升砷化镓(GaAs)工艺，使得新器件在功率得到提升，与旧技术相比电流增加也不多。

我们其中的一个方案就是说我们是整个的工艺的提高，这个工艺提高背后实际上是GaAs技术的提升，功率提升的时候实际电流并不会增加很多的，包括线性度，这是某种工艺，我们现在有HBT5，这个新的工艺来保证能够功率输出的更高，其它参数表现很好。“虽然最终产品还在制作中，但根据我们对测试样品的现场试验，电流表现很好。因为采用的是TDT技术，所以并没有看到电流明显增加。另外我们还会采用ET技术应对电流提高的问题，以达到省电的目的。”

可穿戴与高速连接

2016年，人眼前一亮的可穿戴产品并不多。但据ADI公司亚太区医疗行业市场经理王胜介绍，IDC公司的数据显示，2016年可穿戴设备全球增速达32.8%，中国增速达52.9%。IDC估计，广义可穿戴设备在中国的出货量，接下来了三四年将达到8000万-1亿。预测2020年全球出货量会达到2.37亿，中国出货量会达到0.83亿。

ADI公司亚太区医疗行业市场经理王胜

王胜认为，可穿戴设备发展将经过三个阶段。第一阶段是单一应用，包括基础的运动及体征数据采集收和处理;第二阶段是外在环境数据的融合，从而产生更多有价值的数据，这是接下来发展的必然趋势。第三阶段是人工智能，可穿戴设备将扮演重要角色，用户将可以无感知的和世界互联。

目前，ADI公司在运动、心率等传感器，低功耗解决方案等具体方案设计领域均有深度参与，并在外在环境数据融合方面做了大量工作，也就是说，ADI公司正在医疗可穿戴设备领域的第二阶段“大做文章”。

虚拟现实(VR)设备发展得不尽如人意原因众多。但视频信号如何传输也是一个大问题。以HTC VIVE为例，定价高端以及线缆复杂，体验好、价格贵、便捷性较差、拖线也较沉。虽然HTC推出了无线版VIVE，则有可能由于干扰而出现图像抖动甚至断续的问题。现在，USB Type-C有可能解决这个问题。

硅谷数模(Analogix)半导体产品经理胡伟宁就提出了这样的观点。“只用一根线就可以实现VR体验。”胡伟宁说。他表示，USB Type-C接口可以简化并延伸PC VR，简化VR头盔跟PC的连接方式，不用再拖HDMI接口和USB等多根线，一根线就可以兼顾传输视频信号、数据信号和充电，并且能够提供更高清的分辨率和更快的传输速度，最好的一点是还可以互融互通。例如主流厂商采用DisplayPort Type-C的VR头盔，可以接到LG的G5手机上使用。

他认为，基于目前一些硬件的限制，VR头盔想要实现无线还有一定的距离，比如技术不够成熟、功耗达不到需要的要求。而用智能手机，通过USB Type-C接口去连接VR头盔会是更快普及的方案，因为手机很普及，相应的VR头盔价格较便宜，便携性也高。目前已有主流手机厂商和硅谷数模合作研发，相应的产品可能在2017年推向市场。

未来，在支持VR领域，USB Type-C接口也可能会有相应的行业标准，支持VR的应用，包括DP1.4 with HBR3 (8.1Gbps)and DSC Compression的版本，可以支持刷新率到120Hz，达到单眼3K*3K的分辨率，未来4K的分辨率也可以实现。

USB Type-C接口肯定是未来智能手机的一个趋势，而对于VRAR设备，胡伟宁认为也需要跟手机端相对应，因此肯定是也要用USB Type-C接口。以连接手机的VR头盔为例，VR头盔本身可以是简单的处理器+PCB+屏幕，还可以用手机通过USB Type-C为头盔供电，因此设计也不需要考虑电池的分量，因此重量会比较轻。

2017年，半导体市场究竟是风平浪静还是波澜起伏，让我们拭目以待。