2022芯片短缺将持续，RISCFi6销量将超过5G设备

　　德勤近日发布了《2022科技、传媒和电信行业预测》，该预测指出，2022年芯片短缺将持续，创投资本将在来年继续看好半导体行业，RISC-V也在2022年备受关注。另外，德勤预测，Wi-Fi 6销量将超过5G设备，至少达到25亿台；医疗可穿戴技术也日臻完善。 一芯难求：2022年半导体短缺仍将持续
　　全球对芯片增强型产品的需求不断扩大，芯片用量急剧增长，但整个2022年他们都只能被迫等待，直到供应量赶上持续增长的需求，尤其对于本地制造的芯片。德勤全球预测， 2022年期间许多类型的芯片仍将面临短缺，即紧缺状况将持续24个月才会得到缓解，与2008年至2009年的芯片短缺情况相似。
　　现在说说好消息。虽然紧缺状况将持续到2022年，但不会像2020年秋或2021年那么严重，亦不会波及所有芯片。2021年中期，多种半导体供应出现紧缺，客户不得不等待20-52周的时间，生产被迫延迟甚至停止，收入损失达数百亿美元。德勤预测， 到2022年底，芯片交货周期将接近10-20周；到2023年初，行业将达到基本平衡。
　　从根本上而言，芯片长期短缺的原因可归结为一大因素——在数字化转型的推动下，需求激增，并因疫情而加速扩大。消费电子设备并非推动需求增长的唯一因素，更不是主要因素。工业领域的所有机械产品正日益向数字化转变，同时各个垂直领域都愈发依赖数字化。
　　举例而言：2020年和2021年，电子设备和数据中心对芯片的需求均直线上升。新冠疫情推动2021年初电脑销售额同比增长超过50%。云计算数据中心的芯片采购量亦同时上升了30%。这两个领域的增长虽在2021年的后几个月稍有放缓，但预计2022年的需求将远超长期水平。
　　汽车行业的芯片用量正在快速增长，并很可能将在可预见的未来持续增长。 2010年平均每辆汽车所含微芯片价值为300美元。随着汽车数字化程度不断提升，这一数字在2022年可能会上升到500美元以上，全年规模总计将超过600亿美元。虽有迹象表明汽车行业的芯片短缺情况在2021年夏季有所缓解，但交货周期仍长于往日，且汽车制造商仍在持续减产。
　　医疗行业对芯片用量可能会增长。监管机构正逐步批准血压计和可穿戴设备等联网式家庭医疗保健设备的使用，再加上虚拟问诊的增长，涉及用量可达数亿台设备。
　　未来几年， 所有计算类别的人工智能专用芯片需求预计将以每年50%以上的速度增长，这些芯片大多需要最新、最先进的制造技术。
　　受芯片短缺影响较大的行业中，汽车行业也许是最广为人知的。但并不仅仅只有汽车制造商和其他终端客户关心芯片的短缺问题，整个供应链都极为关注。大多数供应链的设计均旨在整合资源、提高成本效益，但也可能因此而变得极为脆弱。各层级供应商之间可见度有限且缺乏实时沟通，会导致＂长鞭效应＂，即需求的微小变化会被放大，不断累积导致更大的需求波动。
　　芯片制造商在竭尽全力应对需求增长。全球前三大半导体制造商宣布2021年累计年度资本支出超过600亿美元，并可能将在2022年投入更多资金。其中部分用于增加现有芯片厂的产能，但也有部分用于建设新的工厂，如英特尔耗资逾200亿美元在亚利桑那州建设的两座新芯片厂。此外，2021年和2022年对芯片初创企业的创投资本投资总额将达到过去15年年均投资额的三倍以上。尽管这些企业大多专注于芯片设计而非制造，但都将希望占用本就紧俏的产能制造芯片。
　　为防止未来出现短缺，各个国家或地区的政府正在努力推动提高本地供应。截至2020年，半导体代工生产有81%位于中国台湾或韩国。美国、欧盟、和中国大陆都致力于提高本国或本地区的半导体制造能力，即＂本土化＂进程。本土化不仅是为避免出现短缺，亦是为加强国家和地区安全——美国拟议的价值520亿美元的《为半导体生产创造有效激励措施法案》（CHIPS for America Act）便是其《国防授权法》的一部分。
　　这些本土化举措均旨在降低芯片制造行业历来高度集中于极少数地区所带来的风险——过去是硅谷，近来则是中国台湾和韩国。在稳定时期，集中制造可提升效率、周转时间和盈利能力，但正如我们所见，集中制造亦会进一步加剧风险。按照当前趋势，如果多个地区决定通过建设自身制造能力来减缓这种风险，那么整个行业的产能利用率虽然可能会保持高度波动，但与过去几十年相比将呈下降趋势。长远而言，这可能意味短缺将会减少，但代价是效率降低。
　　然而，本地化进程需要时间。提高芯片制造能力是一个缓慢的过程，并且无可厚非——尖端芯片被称为有史以来制造的最复杂的设备，全球最专业的芯片制造商也要耗费数十亿美元、数年时间并投入其所有专业知识才能使一个新工厂建成投产。
　　芯片制造的隐性关键部件也面临短缺，这使得问题进一步复杂化。 其一是封装基板，即封装芯片的微型介层。这一部件的短缺对芯片制造的限制已有时日，交货周期为一年甚至更长。19此外，要制造芯片，制造商不仅需要层板和晶圆，还需要其他多种设备，如光刻机和焊线机，分别用于在半晶圆上刻制纳米级图案和对封装芯片进行细线连接。这两种设备无论新品或二手均供不应求。光刻机交货周期超过10个月，而以往供应充足的焊线机交货时间也超过6个月。 投资盛宴：创投资本芯片投资创历史新高
　　随着创投资本加大对无厂半导体初创企业的投资，创新生态系统发展势在必成。
　　创投资本芯片投资飞速增长。德勤全球预测，2022年全球创投机构将向半导体企业投资超过60亿美元。这虽可能仅占2022年3,000多亿美元全球创投预期投资总额的2%，但也仅次于2021年令人瞩目的80亿美元总额，亦是2000年至2016年平均每年投资总额的三倍以上。
　　据近期趋势显示，这些投资中很大一部分将进入中国企业。2019年至2020年，对中国半导体企业的投资总额翻了三番。仅在2021年上半年，中国境内外创投资本便向中国芯片企业投资了38.5亿美元，相当于甚至超过整个行业在过去20年中的19年的全球投资总额。
　　全球创投资本芯片投资呈上升趋势 来源：德勤
　　必须清楚，创投资本投入这些资金并非为了建设新的芯片制造厂。虽然2022年到2023年将有许多新的芯片工厂（＂晶圆厂＂）开工建设，但建成一家新的晶圆厂需要成百上千亿美元的成本，且这些项目均由政府和芯片制造商提供资金。 相反，大部分创投投资将进入＂无厂＂半导体企业。 这些企业通过多轮融资从创投资本获取数十亿美元资金，同时也有大型芯片公司视无厂芯片企业为战略投资，不定期注入资金。无厂芯片企业并不制造任何实体芯片（因此而得名）。其业务包括雇用工程师和其他主要员工、购买芯片设计和验证工具，以及为所拟定的芯片制作电子设计。之后将自己的设计发送给第三方晶圆厂按设计制造出实体芯片进行处理、测试及（若正常运行）封装。有时芯片运行良好，而有时则需重做。
　　对创投资本而言，这种方式不仅入场成本更低——以百万美元计，而非十亿美元——且效益也远远更大。创投资本投资于一个芯片初创企业组合，遵循的首要原则是部分投资将通过上市——与特殊目的收购公司合并或被另一家芯片公司收购——获得丰厚的利润并退出。过去数年，此类事件发生的频率不断上升，估值也持续增长，进一步增强了半导体对创投资本的吸引力。
　　此外，2020年芯片行业有相当大部分投资来自企业创投资本（148宗交易，总额43亿美元）和私募股权公司（30宗交易，总额43亿美元）。2021年上半年，企业创投资本和私募股权公司共计投资了52亿美元，全年有望超过2020年的水平。我们预计企业创投资本尤其将保持活跃——半导体超大宗并购交易打造出的新公司对开展此类交易具有更强烈的意愿。同时，几乎可以肯定，未来数年我们将见证比过去20年更多的芯片取得巨大突破。
　　部分原因在于，半导体行业每年交易数量及整体价值一直在不断增长。2004年至2016年期间，创投资本平均每年开展的交易仅不到150宗，而在2020年及2021年则一跃上升至每年约380宗，主要是因为每家公司获得了更大的资金投入。2004年至2016年间，每宗交易的平均投资额仅不到900万美元，而到2020年数字则上升至1,400万美元，2021年上半年再次升至2,600万美元。2021年每笔交易平均投资额较本世纪以来大部分年份的平均投资额几乎翻了三倍，芯片初创企业得到更加充分的资金支持，可以在创新方面投入更多资金，并帮助他们渡过难关。
　　2021年上半年半导体交易规模直线上升 来源：德勤异军突起：巨头之下，开放式芯片标准RISC-V能否立足？
　　这一开源芯片架构成本更低且更易获取，但其未来市场发展前景仍未可知。RISC-V是一个用于芯片设计的开源指令集架构，其增长势头可能将影响未来行业发展趋势。德勤全球预测，随 着RSIC-V处理核心的潜在可服务市场持续扩大，2022年RISC-V处理核心市场规模将较2021年增长一倍，2023年将再度翻番。
　　从开源解决方案的发展可以预料，收入增长将会比较缓慢。尽管如此，2023年RSIC-V的收入规模很可能将达到近8亿美元， 而2021年的规模仅不到4亿美元，预计到2024年将接近10亿美元。
　　RISC-V收入规模有望呈指数级增长 来源：德勤
　　RISC-V正迅速发展，同时亦面临阻碍。从传统上看，处理核心——最为人所熟知的是电脑、数据中心和手机使用的中央处理单元（CPU）——一直采用封闭架构，且受到专利保护。近来全球范围内部署的CPU中，几乎全部都采用英特尔和ARM公司的专有指令集架构（ISA）。而相比专有指令集架构，RISC-V的开源特性可带来多重优势。
　　首先，它是免费的。 这可为企业节省上千万美元的授权许可费，对于处在发展初期的企业而言，这尤其重要。其次，它不受制裁限制。RISC-V是开源的，不会受到进口限制的影响。对于已经受到或担心受到进口限制的企业——尤其是中国企业——而言极具吸引力。在更专业的技术层面，RISC-V设计相比传统的指令集架构更易于修改，因此能实现更大的灵活性，同时亦兼容范围广泛的应用程序。尽管仍有少数人不断质疑RISC-V在跨生态应用中会面临挑战，许多企业已着手扩大RISC-V核心的应用，覆盖人工智能图像传感器、安全管理、人工智能计算及机器控制系统等5G智能手机的所有领域。还有企业正计划将其应用于不同的存储、图形和机器学习等应用程序之中。甚至英特尔的芯片代工业务部门亦正在与RISC-V芯片公司SiFive合作。
　　诚然，这一技术仍相对较新，且RISC-V还不能普遍适用于所有市场或客户。该技术有缺点，同时也有优点——相对较新，获得多项知名设计大奖，缺少ARM或英特尔x86指令集架构的部分特性，和未向设计者提供同等水平的支持等。此外，相比传统的基于封闭式指令集架构的芯片，芯片代工厂制造一枚RISC-V芯片本质上并不会更加容易或速度更快，工艺也没有任何差别——两者均采用相同的制造技术。即使到2025年，英特尔（尤其是x86芯片）和ARM的芯片销量预计仍很可能数倍于这一刚刚起步的 ＂菜鸟＂。
　　那么，有谁关注RISC-V的发展呢？利益相关方不同，答案也各不相同：
　　中国。受近期美国制裁措施的影响，中国制造商或已失去或担心将会失去英特尔x86及ARM指令集架构的使用权。即便贸易政策发生改变，中国企业仍会认识到，其目前坐享的指令集架构使用权可能会在未来某个时点被收回。转向RISC-V架构可为这些企业提供解决这一可能局面的方法，帮助中国达成减少芯片进口依赖的宏大目标。多年来，尽管面临不少挑战，中国一直努力在芯片制造领域实现更大的自主保障。RISC-V基金会成员中有约三分之一来自中国，同时多家大型中国企业已经发布了RISC-V芯片。
　　初创企业
　　从2020到2022年的年间，创投机构将向各类初创芯片企业投资约220亿美元。就此而言，这一金额高于其在2005到2016年整整11年间投资的210亿美元。更多的资金意味着更多的芯片将被制造出来——但是，初创企业对此通常须制定预算计划。上百万美元的专利许可费对于全球最大的智能手机企业可能无足轻重，但对于现金相对较少、每月消耗大量资金的初创企业而言却足可救命。据一项2020年的调查，来自初创企业的专用集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FPGA）新芯片中，有超过23%包含至少一个RISC-V处理器——这并不令人意外。
　　人工智能
　　许多新型人工智能芯片设计似乎正逐步采用RISC-V架构。有趣的是，此前业界预期这一技术在短期内不会应用于数据中心，而如今有人推测人工智能芯片将使RISC-V较预期更早打入数据中心市场。
　　汽车与物联网市场。2020年RISC-V在汽车行业的可服务市场规模为400万个核心，预计2022年将增长至1.5亿个，到2025年将达到29亿个。为挖掘这一潜在市场，一家领先的RISC-V公司与一家领先的汽车芯片制造商于2021年宣布建立战略合作关系，旨在针对多个汽车应用开发高端解决方案。汽车芯片的性能往往低于个人电脑或数据中心的中央处理器，因此在汽车领域的成功应用将预示RISC-V在其他物联网市场的良好发展。
　　个人电脑芯片制造商，至少当前较为关注。举个例子，个人电脑市场短期内不太可能大规模向RISC-V转变。尽管中国计划利用这一技术制造支持各类开源浏览器的笔记本电脑，但其目标是到2022年末制造出2000台笔记本电脑，而2020年全球个人电脑市场规模约为3亿台。
　　俄罗斯亦有相关计划，但其到2025年销售60,000套系统的目标同样影响甚微。话虽如此，RISC-V应用于笔记本电脑的可服务市场潜力巨大——2022年有望达到近3亿个处理核心。
　　芯片代工厂，但仅稍微关注。尽管指令集架构对芯片的实际制造厂商而言影响不大，但成本更低、灵活性更大的RISC-V架构有可能会引发新型芯片设计领域的＂寒武纪大爆发＂。代工厂可能需要制造数百或数千枚新芯片，一开始数量可能较少，但若新型芯片设计迎来爆发式增长，亦能成为推动半导体制造厂商增长的一大助力。 Wi-Fi 6：藏器于身，不露锋芒；企业互联，赋能关键
　　企业运用先进网络技术开展创新活动，新一代Wi-Fi将发挥关键作用。虽然公众的关注焦点主要聚集在5G，但实际上第六代无线网络（Wi-Fi 6）设备的销量远超5G设备，且至少在未来几年内这一情况仍有可能延续。
　　据德勤全球预测， 2022年Wi-Fi 6设备的出货量将超过5G设备，至少达到25亿台； 相比之下，2022年5G设备的出货量大约为15亿台。和5G一样，Wi-Fi 6对于未来的无线连接具Wi-Fi 6和5G的结合应用随着媒体和广告对5G的大肆宣传，人们可能会认为企业的下一代无线网络将几乎完全围绕5G展开，Wi-Fi 6最多只是起到辅助作用。但德勤的调研结果证明，这一观点与事实并不相符。德勤以九个国家的437名网络高管为对象，开展了＂2021年全球先进无线技术调研＂。该调研显示，45%的企业正在同步测试或部署Wi-Fi 6和5G，推进其先进无线技术计划。几乎所有受访对象（98%）都表示所在企业将在三年内应用两种技术。
　　预期投资也反映了应用两种技术的情况：从受访高管的反馈来看，企业未来三年的无线网络支出中，预计平均将有48%用 于Wi-Fi，52%用于蜂窝技术。这并非完全出人意料，毕竟Wi-Fi 6和5G在功能上不仅有相似之处，同时也存在着差异性和互补性。两种技术都能够提高速度、降低时延，并提高设备密度和网络容量，但它们在范围、移动性支持以及成本等方面存在差异。
　　Wi-Fi 6及其前身往往应用于较小且成本较低的局域网，通常支持家庭和办公室内部的网络连接；而5G等蜂窝网络则用于室内和室外广域网，通常支持大范围移动的设备（例如，用于智慧城市应用、港口和机场以及互联汽车的设备）。决策制定者综合考虑了多种使用场景，因此他们会对两种技术进行评估，以判断哪种结合方式最能满足他们的实际需求。
　　和以前的无线技术不同，Wi-Fi 6和5G可顺畅地协同运作。设备能够安全、无缝切换不同类型的无线网络，这似乎已成为无线行业的未来发展趋势。行业协会和标准机构正联手制定未来网络标准，以支持蜂窝技术和非蜂窝技术的融合，促进Wi-Fi 6应用于核心5G网络。7行业协会和标准机构正联手制定未来网络标准，以支持蜂窝技术和非蜂窝技术的融合，促进Wi-Fi 6应用于核心5G网络。集成式无线网络结构将有望改善工厂车间的交通控制，提高为智慧城市和边缘应用提供不间断服务的能力。
　　可以明确的是，上述网络布局并不仅仅是战术选择。受访企业将先进无线技术视作战略重点。80%的网络高管预测，到2023年，所在企业将利用先进无线技术实现大幅转型，包括改变运营方式、开发新产品和业务模式，以及加强与顾客的互动。作为决策制定者，他们认为Wi-Fi 6和5G无线技术对所在企业的业务发展具有关键作用。65%的受访网络高管预测，到2023年，Wi-Fi 6将成为对其业务最为关键的三大无线技术之一；76%的受访者认为5G将是对其业务最为关键的三大无线技术之一。9受访高管表示，未来几年，随着无线网络基础设施的建设和更多设备的推出，Wi-Fi 6和5G将发挥更重要的作用。
　　虽然Wi-Fi 6和5G在构建解决方案方面具备同等功能，可结合使用，但我们的研究发现， 企业对Wi-Fi 6的试用和布局超过了5G。 这在我们调研涉及的所有国家都一样，且部分地区甚至出现了两位数的差距。这种差距可能会缩小，但我们预测企业更多采用Wi-Fi 6的情况将一直持续到2022年（甚至更久）。成本或许是造成这一局面的原因之一。
　　相比5G设备，Wi-Fi 6设备成本更低且更为普及。在一些国家，获得合适的频谱也并非易事：Wi-Fi 6使用免费、未经许可的频谱，而5G则通常需要企业获得网络供应商或政府机构的频谱许可。在全球许多主要市场，政府留出特定的频谱，可分配给某一特定领域的企业，例如制造园区或机场，通常只需名义成本。但不同国家的政策、频谱宽度、条件和成本均存在差异。部署的便捷性可能也是Wi-Fi 6占得先机的原因之一。Wi-Fi网络已广泛普及，同时还有大量的Wi-Fi设备作为基础。企业升级到Wi-Fi 6网络后，他们可以利用向后兼容的优势，避免一次性更换所有旧的Wi-Fi设备。
　　对相关领域的熟悉度或许也是推动企业运用Wi-Fi 6的因素之一：虽然4G LTE专用蜂窝网络已遍布全球，但企业Wi-Fi部署的数量远远超过了这些网络。这意味着许多企业的IT部门已具备部署和运营Wi-Fi网络的专业技能。与之相对的是，搭建5G网络（无论是单独搭建还是与运营商合作搭建）通常需要学习可能更为复杂的新知识和技能，适应尚不完善的标准规范，可能还需要与新涉足5G领域的组织机构合作。值得注意的是，Wi-Fi 6试用和部署水平最高的国家（德国、巴西、英国、中国和澳大利亚）也是5G试用和部署水平最高的国家。这再次证明，两种技术均在实际应用中受到重视，且都在先进无线技术计划中占有一席之地。
　　在一些国家，获得合适的频谱也并非易事：Wi-Fi 6使用免费、未经许可的频谱，而5G则通常需要企业获得网络供应商或政府机构的频谱许可。 医疗可穿戴技术：日臻完善，步履不停
　　智能手表和可穿戴医疗设备可帮助用户全天候监测自身健康状况。若其功用得到医生信赖，数据安全性也受到认可，则其影响力或将进一步扩大传感器和人工智能技术的进步正帮助数百万用户监测并管理自身慢性病症。从可戴上手腕的小型设备，到硬币大小的贴片，用户可通过这些设备免受重大疾病的侵袭。德勤全球预测，2022 年全球健康和保健可穿戴设备的出货量将达到3.2亿台。
　　截至 2024 年，随着新产品陆续上市及医疗人员接受度的提升，出货量可能进一步攀升至4.4 亿台。这些数据既包含面向消费者销售的智能手表，也包含医疗级可穿戴设备（通常被称为＂智能贴片＂）——后者多由医疗人员开具处方，但非处方类产品也在日益增多。
　　全球健康可穿戴设备市场已颇具规模，扩张势头如火如荼 资料来源：德勤
　　智能手表和智能贴片让健康管理更加智能化——且应用愈发广泛尽管医疗行业公司也推出了各种帮助患者定期监测健康指标的产品，比如血压袖带和心电图监测器等，但我们的分析主要聚焦迅速受到消费者接纳的智能手表和智能贴片。
　　德勤 2021 年互联和移动趋势调查发现，39% 的受访者已拥有智能手表。其最常见的用途是帮助用户健身、减重，或在运动竞赛中突破个人最佳成绩。但随着新兴硬件、软件和应用程序业将智能手表变为个性化健康诊所，越来越多的人已开始利用智能手表监测自身健康情况，而非仅仅局限于测量跑步速度等功能。心率监测功能现已是多数智能手表的标配，其中一些还得到了 食品药品监督管理局批准，用于监测各类心率异常，包括心房颤动这种导致中风的重要因素。随着这类设备越发精密复杂，借此管理慢性病和监测重症症状的消费者比例有望日益增加。
　　新冠疫情进一步突显了智能手表在健康监测方面的价值。随着新冠疫情的蔓延，能测量血氧饱和度(SpO2) 的智能手表日渐普及。这项功能可在用户血氧饱和度过低时发出警报，因为这一症状可能危及生命，但又很难被用户自行发现。在拥有智能手表的美国消费者中，超过 10% 的人正在使用智能手表监测新冠症状。疫情大流行甚至可能推动了智能手表的销量：拥有智能手表的美国消费者中，有15% 的人是在疫情爆发后购买的。受传感器、半导体和人工智能技术的进步所推动，智能手表的创新突飞猛进。例如，有些智能手表现已配备光学传感器，可通过光电容积脉搏波 (PPG) 技术持续监测血液容积和成分变化。基于机器学习且不断改进的算法可运用这些传感器数据，深入了解用户的活动水平、压力、心脏模式异常等更多信息。
　　又比如，借助PPG、拉曼光谱和红外分光光度计等技术，各大企业也在逐步赋能智能手表监测血压水平。用袖带量血压既不方便，也不舒适。最重要的是，仅阶段性血压测量可能忽略慢性高血压的迹象，而慢性高血压可导致心脏病发作和中风。不动声色地持续、精准测量血压有助于扩增智能手表的市场规模，毕竟全球现有 13 亿成年人罹患高血压，血压测量需求较大。诚然，当前智能手表传感器技术在不附着于或不植入皮肤的情况下，仍存在一定的局限性。而这恰好为智能贴片提供了用武之地。智能贴片多由医疗科技公司开发，通常小巧而不显眼，可直接贴在人体皮肤上。一些＂微创＂智能贴片还将无痛穿透皮肤的微型针头作为生物传感器，甚至以此实现给药。
　　不同于智能手表可提供多维健康数据与洞察的特性，智能贴片通常只适用于某一项特定适应症，例如糖尿病管理、患者监测和给药。不过，智能贴片广泛采用了多重技术。例如，测量心率变异性的智能贴片通常使用心电图技术，可比智能手表更直接、更准确地追踪心电活动。智能手表和智能手机同样发挥着至关重要的作用。
　　来自智能贴片的数据会与智能手表和智能手机应用程序进行整合，从而将数据传送至这些设备中予以显示和分析。借助适当的技术，包括互操作性功能，医生可在患者健康档案中查看可穿戴终端的健康数据，从而获取更全面的信息，为诊疗提供支撑依据。（来自：半导体产业纵横）