В ближайшем будущем ожидается развертывание сверхскоростных сетей 5G, которые существенно сократят сетевые задержки и улучшат качество передачи данных. Однако прежде, чем человечество войдет в мир высоких скоростей и контента для экранов с рекордным разрешением, полупроводниковой отрасли потребуется совершить рывок, внедряя новые архитектуры, бизнес-модели и материалы, утверждают авторы отчета GlobalData «Tech, Media, & Telecom Trends 2020». Главная задача состоит в том, чтобы процессоры и другие полупроводниковые элементы могли обрабатывать огромные объемы данных, причем намного быстрее и с гораздо меньшим энергопотреблением на бит хранения, обработки и перемещения, чем их предшественники.

В отчете также говорится, что в будущем данные, которые генерируют бортовые системы автомобилей, роботов, дронов и «умных» устройств, будут все чаще обрабатываться внутри самих устройств, что поможет уменьшить нагрузку на сети и снизит вероятность киберугроз.

Ниже перечислены основные технологические тенденции, которые ожидают полупроводниковую отрасль в этом году.

Рост отрасли

По сравнению с двумя предыдущими годами 2019-й оказался провальным для индустрии. Основные причины замедления связаны с неопределенностью, вызванной американо-китайской торговой войной, избытком производственных мощностей для производства схем памяти, слабеющим спросом на процессоры в глобальных ЦОДах и снижением продаж смартфонов. В целом в 2020 г. отрасль сможет показать умеренный рост на уровне 4%. Что касается роста продаж самых передовых процессоров для ЦОДов, то они не обнадеживают и скорее всего в краткосрочной перспективе покажут лишь скромный рост.

Искусственный интеллект и алгоритмические чипы

Системы ИИ должны обрабатывать огромные объемы данных, причем делать это быстро. За последние годы производительность чипов общего назначения выросла до такой степени, чтобы дать толчок новому поколению технологий ИИ, однако они не могут идти в ногу с экспоненциальным увеличением объема данных, обрабатываемых ИИ-системами. Это привело к появлению процессорных архитектур для аппаратного ускорения с помощью алгоритмически специфичных чипов.

Интернет вещей

Полупроводниковая индустрия готовится к информационному цунами, которое накроет наш мир с ростом количества IoT-устройств. Вендоры инвестируют средства не только в новые процессорные архитектуры и материалы, но и в такие области, как кремниевая фотоника. Количество IoT-устройств, которые будут оснащаться собственными микроконтроллерами и аналитикой, будет расти. Такие устройства с чипами на борту более защищены, чем IoT-гаджеты, которые передают трафик в облако.

Беспилотные транспортные средства

Современные автомобили с усовершенствованными системами помощи при вождении — это сетевые суперкомпьютеры на колесах. Полупроводники обеспечат 80% инноваций, необходимых для перехода автомобильной промышленности на полностью автономные автомобили пятого уровня (level 5). В ближайшие пару лет обострится конкуренция между ключевыми OEM-производителями. Каждый из них будет стремится, чтобы именно его дизайн беспилотного автомобиля стал индустриальным стандартом.

RISC-V

В настоящее время в фонд RISC-V входят более 300 активных участников, которые изучают возможности разработки шаблонов процессоров RISC с открытым кодом, без лицензионных платежей и роялти для широкого спектра приложений. Можно ожидать, что в ближайшие два года они приступят к широкомасштабному внедрению архитектуры RISC-V, особенно в Китае. Немаловажно, что разработки Alibaba на базе RISC-V в области IoT и логических чипов были завершены до момента, когда Huawei отказалась от американских комплектующих.

Безопасность чипов

Развертывание устройств IoT значительно расширяет возможности потенциальных атак со стороны спецслужб и хакерских группировок. Уязвимости Meltdown и Spectre, которые были выявлены в процессорах в 2018 г., показали их слабость перед кибератаками. В течение следующих двух лет ожидается лишь незначительный прогресс в области защиты чипов. Полупроводниковой отрасли нужно усилить ее по всей цепочке поставок, включая услуги по тестированию и упаковке, производство, производителей оборудования и поставщиков средств автоматизации электронного проектирования (EDA).

Разработка кастомизированных процессоров

Пресс конкуренции вынуждает технологических гигантов искать пути, чтобы обойти соперников. Создание собственных проприетарных дизайнов (in-house chip design) — лучший способ настроить чипы под выполнение специфических задач, что приведет к частичному отказу от услуг традиционных поставщиков. В этом году техногиганты продолжат смещать акцент от процессоров общего назначения к специфическому, точно подобранному оборудованию, ориентированному на оптимизацию программного обеспечения и алгоритмов.

Перспективы производителей процессоров

Независимые контрактные производители чипов получат множество заказов от компаний и технологических гигантов, занимающихся созданием кастомизированных процессорных архитектур (но не самим выпуском процессоров). Значительная часть fabeless-компаний находится в Китае, но пока что неизвестно, смогут ли они на протяжении ближайших пяти лет добиться прорыва в создании самых передовых чипов. Ожидается, что в ближайшие пару лет инвестиции в новые проекты по выпуску чипов составят 50 млрд. долл., причем половина из них будет нацелена на Китай. Производители процессоров по-прежнему будут сталкиваться со сложностями в освоении техпроцессов, что связано с уменьшением размеров транзисторов, плотностью упаковки 3D-архитектур, развернутых за пределами флэш-памяти, и стандартными функциональными чиплетами, разрабатываемыми в виде наборов микросхем для конкретных приложений.