芝能智芯出品半导体行业深度洞察（上）：现状与未来趋势分析
在半导体行业整体发展格局下，存储芯片、汽车半导体、AI 芯片等细分领域展现出独特的发展轨迹。
本部分将深入分析这些细分领域的技术演进、市场动态及面临的挑战，探讨其未来发展方向。
● DRAM 技术演进与市场格局
DRAM 作为存储芯片关键类型，在技术进步和市场需求推动下持续演进。从早期用于个人计算和数据中心，到如今在 AI、机器学习和云计算等新兴领域发挥重要作用，其对高带宽、高速度和大容量的需求不断增长。
HBM 的出现是 DRAM 技术的重要突破，具有超宽接口和高数据传输率，在 AI 驱动的内存应用中表现出色。预计到 2028 年，HBM 市场价值将与数据中心 DRAM 相当，其在市场份额和增长速度方面的表现凸显了 AI 应用对内存需求的巨大推动作用。
随着技术发展，HBM 规格快速演进，产品质量和 TSV 良率成为确保性能和可靠性的关键因素。DRAM 市场整体受成本和规模驱动，产品接口标准化，但 HBM 因技术需求独特，在封闭生态系统中发展，进入壁垒较高。
● NAND 闪存市场动态与技术趋势
NAND 闪存作为非易失性存储技术，在固态驱动器（SSD）等设备中广泛应用，其市场发展受多种因素影响。过去十年，NAND 闪存位增长显著，主要得益于智能手机、PC 和服务器等设备对数据存储需求的增长，以及通信技术和处理器性能提升的推动。
随着 AI 应用的扩展，对高容量 SSD 的需求加速，特别是在训练和推理等需要大量存储容量的工作负载方面。NAND 闪存市场经历了波动，2023 年第三季度达到最低点后开始复苏。供应商通过调整晶圆生产策略稳定价格，预计 2025 年市场将迎来复苏，可能开启超级周期。
在技术方面，NAND 芯片存储层数量不断增加，面临技术挑战的同时，QLC 技术有望提升存储密度，满足 AI 驱动的大容量存储需求，尽管其在性能和耐久性方面面临权衡，但通过技术手段可缓解挑战。
电动汽车的发展为功率半导体带来广阔市场机遇。功率半导体在电动汽车的主逆变器、DC - DC 转换器、车载充电器（OBC）和电池管理系统（BMS）等应用中不可或缺，其价值在电动汽车中显著高于内燃机汽车（ICE）。
随着电动汽车的普及和电池技术的进步，对功率半导体的创新需求持续增加。WBG 半导体材料（如 SiC 和 GaN）因其出色的能源效率、功率密度和高温运行能力，在电动汽车功率转换系统中具有明显优势，可实现更快的开关速度和更好的热管理，有助于减小组件尺寸和重量，提升车辆性能和续航里程。
领先的功率半导体供应商纷纷聚焦 WBG 技术，推动其在汽车功率市场份额的增长，预计到 2028 年其市场份额将显著提升。
SDV 趋势改变了汽车半导体的需求格局。随着车辆功能通过软件实现，硬件和软件的解耦使汽车电子架构向区域和中央计算架构转变，对高性能处理器的需求增加。
汽车 SoC 作为 SDV 的核心，集成多种功能，负责管理复杂软件任务，如实时数据处理、ADAS 控制、安全模块和信息娱乐系统等。同时，对 GPU 和神经处理单元（NPU）的需求也在增长，以支持自动驾驶和其他高级功能的机器学习算法。
微控制器（MCUs）在处理特定控制任务和外设接口方面仍然至关重要，其在发动机控制、嵌入式传感器和电池管理系统等领域发挥关键作用，并支持先进的连接选项。
内存解决方案对于存储和访问 SDV 产生的大量数据不可或缺，高容量、高速内存有助于车辆实现实时数据处理和决策。随着 SDV 的发展，汽车 SoC、MCU 和内存市场预计将持续增长。
● 汽车半导体市场竞争格局与挑战
汽车半导体市场竞争日益激烈，传统半导体企业和新兴汽车电子企业纷纷布局。
在功率半导体领域，Infineon、STMicroelectronics、Onsemi、ROHM 和 Nexperia 等企业凭借其技术优势和市场经验，在 WBG 技术研发和市场推广方面占据领先地位。同时，中国企业的进入加剧了市场竞争，超过 50 家供应商进入 SiC 市场，挑战现有格局。
然而，SiC 技术面临成本高、加工难度大等挑战，尽管价格有望下降，但 200mm SiC 晶圆生产的技术复杂性和设备限制导致产能提升延迟，影响市场供需平衡。
GaN 因其与现有硅晶圆制造基础设施的兼容性，在成本降低和特定应用方面具有潜力，但也面临技术提升和市场整合的挑战。汽车半导体企业需要应对技术创新、成本控制和市场竞争等多方面挑战，以在快速发展的市场中保持竞争力。
AI 应用的快速发展推动 AI 芯片市场增长，为半导体行业带来新机遇。
AI 芯片市场增长主要源于预测性 AI 应用（如自动化质量检测和供应链优化）和生成性 AI 应用（如文本、图像和音乐生成）的需求增长。预测性 AI 应用市场规模预计到 2028 年将达到 1350 亿美元，生成性 AI 应用市场规模预计将达到 580 亿美元，且从早期采用向大众市场普及速度加快。
在市场竞争方面，英伟达在数据中心 GPU 市场占据主导地位，但谷歌的 TPU 等定制 ASIC 芯片也在逐渐崭露头角，挑战其地位。其他企业如 Marvell、Broadcom 等也通过与云服务提供商合作或自主研发，积极参与 AI 芯片市场竞争。
随着 AI 应用需求的多样化，对 AI 芯片的性能、能效和定制化要求不断提高，促使企业加大研发投入，提升产品竞争力。
AI 芯片技术创新是推动市场发展的关键因素。为满足 AI 计算需求，芯片架构不断演进，从传统的 CPU - GPU 架构向更高效的 AI 加速器架构转变。AI 加速器和 HBM 的结合成为提高 AI 计算性能的重要趋势，HBM 提供高带宽内存支持，解决 AI 模型训练和推理中的内存瓶颈问题。
AI 芯片技术仍面临挑战，如 Transformer 模型架构对内存带宽要求高，导致能耗增加，提高能效成为关键问题。此外，AI 芯片初创企业面临软件生态建设的难题，缺乏软件开发者支持导致产品难以落地，这为芯片制造和 ASIC 合作伙伴提供了整合软件服务的机会。
未来，AI 芯片技术可能会出现新的突破，如探索替代 Transformer 模型的架构，以降低内存需求和提高计算效率，行业参与者需要密切关注技术发展趋势，保持创新能力。
AI 在边缘计算领域的应用不断拓展，为半导体行业带来新的增长点。智能手机是 AI 边缘计算的早期采用者，苹果和高通等企业早在 2017 年就将 AI 加速器核心集成到系统芯片中，到 2023 年，大部分智能手机具备 AI 加速功能，且价格亲民的设备也逐渐普及。
PC 领域也在加速 AI 功能集成，英特尔、AMD 和高通等企业推出的 PC CPU 具备 AI 加速能力，使 PC 在 AI 边缘计算中发挥更大作用。
AI 在边缘计算领域的发展有助于实现实时数据处理、降低数据传输延迟和提高设备自主性，在智能安防、工业物联网、自动驾驶等领域具有广阔应用前景。
随着 AI 算法的优化和芯片性能的提升，AI 边缘计算设备将能够处理更复杂的任务，推动边缘计算市场的增长。
半导体行业的细分领域在技术创新和市场需求的双重驱动下，展现出各自独特的发展路径和潜力。
存储芯片领域的技术演进满足了不同应用场景对数据存储的需求，汽车半导体领域在电动汽车和 SDV 趋势下迎来新机遇与挑战，AI 芯片领域则在 AI 应用的蓬勃发展中不断创新竞争。
企业应深入理解各细分领域的发展趋势，把握市场机会，应对技术挑战，通过持续创新和战略布局，在半导体行业的细分赛道中取得优势，共同推动半导体行业在数字化时代不断向前发展。
