2025年及未來半導體產業的八大趨勢

關鍵字 :人工智慧AI神經處理器NPU

來源:意法半導體

 

Eight semiconductor sector trends for 2025 (and beyond)

 

鑑於過去數十年科技變革的速度,使得趨勢預測看似一項充滿變數的挑戰。然而,我們認為擁有前瞻視野仍然至關重要。因此,以下是我們對未來一年乃至更長時間內,可能持續影響並重塑產業發展的關鍵趨勢預測。

 

1. 讓機器「思考」得更精確

 

近年來,機器學習、深度學習與人工智慧(AI)技術快速發展。過去的重點多集中在訓練 AI 服務所依賴的模型,如今發展方向正從訓練轉向推理。

 

推理更類似於思考與推理,指的是將已訓練的模型應用於數據,以得出預測和結論。相比於專注於「學習」的技術,適用於「思考」的晶片將逐漸成為主流,從而提升 AI 推理的準確性。此外,神經處理器(NPU)將比 GPU 更受重視,特別是在貼近數據源的應用中。

 

光子積體電路(PIC)的技術發展將提升數據傳輸的速度與容量,從而推動超高速通信的發展。高速人工神經網路與類神經運算的發展。針對計算機視覺應用,卷積神經網路(CNN)將大幅提升機器對影像與視覺資訊的解析與理解能力。

 

2. AI 持續向邊緣發展

 

AI晶片技術的持續創新,特別是神經處理器(NPU)的發展,將進一步提升連網設備與感測器的智慧化能力,推動邊緣AI的應用,使AI功能能夠直接內建於網路邊緣的設備中。

 

將智慧分析能力整合到設備和感測器中,可以使 AI 更貼近資料來源,降低延遲,同時提升資料安全性與隱私保護。此外,在邊緣進行 AI 運算可減少設備向資料中心傳輸的資料量,降低伺服器的運算負擔。微型機器學習等輕量 AI 模型的 NPU 也比資料中心內的 GPU 更具能源效率。

 

當我們考量連網設備與感測器的數量與類型時,不難看出邊緣AI在各個行業與消費市場的廣泛應用潛力。這個領域的創新將加速發展,使各種設備具備更強的智慧化能力。

 

3. 矽技術的新方向

 

如何以更高效的方式提升半導體性能將成為優先課題。碳化矽(SiC)就是一個典型例子,其在功率電子領域的表現與優勢已廣為人知,並在車用、能源與工業應用領域展現出巨大潛力。

 

然而,SiC 半導體的製造過程充滿挑戰。未來的技術創新將透過工藝的垂直整合——從設計到測試更緊密協作——來提升良率與產品品質。

 

silicon carbide

矽光子技術也逐漸成為應對當前與未來計算挑戰的理想解決方案。透過光子(而非電子)來傳輸資訊,矽光子技術能夠提升資料傳輸效率,並大幅降低延遲,相較於傳統電子半導體更具優勢。因此,它特別適用於 AI 資料中心內部的高速連接,但其應用潛力遠不止於此。

 

4. 傳統晶片技術推動量子計算發展

 

量子運算這個概念已經被討論多年,過去可能更像是科幻情節,而不是實際可行的技術應用。然而,量子計算所帶來的計算能力提升幅度極大,顯示出需要全新的計算技術架構。但事實上,只需進行相對較小的調整,現有的半導體製造技術便能應用於量子計算機,這將帶來革命性的影響。

 

採用成熟的FD-SOI半導體製程技術,將加速量子計算邁向實際應用。儘管量子計算並非適用於所有計算任務,但我們將看到各個產業領域積極探索其潛在應用,從金融服務、藥物研發到網路安全防護與氣候模型模擬等,都可能成為量子技術發揮影響力的關鍵領域。

 

5. 生物感測技術從運動愛好者拓展至日常健康管理

 

數以百萬計的運動愛好者已經透過穿戴式裝置監測生理指標,以追蹤運動狀態並提升體能。

 

隨著生物感測器的進步——涵蓋更多類型的生理指標、更小型化的設計、更低成本以及更高的能源效率——這些技術將被整合至更多元的裝置與材料中。當監測內容、資訊共享對象及時機能夠適當管控時,人們將更願意接受持續性的健康指標監測。

 

the use of biosensors

生物感測器的應用將不再侷限於個人或專業運動領域,而是將進一步拓展至更廣泛的醫療服務。結合邊緣AI,醫療建議與診斷將能夠在需要時即時提供,並且在許多情況下無需親自前往診所或醫院。主動健康管理——注重預防而非治療——將變得前所未有的可行,並有望大幅減輕全球醫療體系的負擔。

 

6. 電動車重回正軌,比以往更聰明、更安全

 

儘管在部分市場,電動車(EV)的銷售有所下滑,且整體銷售增長率低於預期,但從全球來看,電動車的銷量仍持續增加

 

撇開銷售數據不談,電動車技術的創新仍在持續進行。加速發展半導體、感測器與軟體在提升車輛體驗與行車安全的影響將持續擴大,這已是不爭的事實。

 

消費者對電動車的採用將受到更高效的電池與電源管理技術的推動,同時,各國與各地區的充電基礎設施也將變得更加普及且高效。隨著越來越多消費者積極投入可再生能源轉型,電動車將成為最容易實踐且影響深遠的選擇之一。

 

7. 萬物皆可數位孿生

 

數位孿生技術能夠為機械、建築乃至整座城市建立數位模型,透過虛擬建模來測試預定的改良方案,並加速實體環境的優化進程。

 

要打造數位孿生,關鍵在於精確的實體數據流,通常由物聯網(IoT)與支援邊緣AI的感測器提供

 

enabling virtual modeling

 

感測技術的創新將使幾乎所有實體物件都能擁有數位孿生,透過數據分析獲得的關鍵資訊,推動設計、監測與流程優化。從溫度、壓力到空氣品質與聲音,各類感測器都將發揮重要作用。

 

我們將能夠為自己的住家建立數位孿生,利用其來優化能源使用,並作為提升智慧家庭自動化的基礎。交通系統、醫院、機場、工廠、運動場館等,各種設施都將擁有數位孿生。

 

8. 無限延伸,超越極限

 

我們正處於前所未有的太空衛星部署時代。目前地球軌道上約有9,000顆衛星,但預計在本世紀末將增至60,000顆。

 

這股增長趨勢主要來自低地球軌道(LEO)「巨型衛星星座」的發展,這些衛星群正在打造全球性的低延遲、高性能通信網路。

 

放眼地球軌道之外,許多國家正積極推動太空探索計畫。在未來幾年內,人類極有可能再次踏上月球。其中一項重要目標是尋找並分析稀有礦物,這些資源或將開啟新一輪科技創新時代。

 

從近年的發展來看,未來一年乃至更長時間內,科技領域將迎來令人驚豔的突破,技術演進的速度也將持續加快。文中提及的趨勢有些可能成真,有些或許仍是樂觀預測,但可以確定的是,還有許多尚未浮現的創新即將到來。

 

時間會告訴我們答案,但我們很期待找到答案。

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參考來源

ST: https://blog.st.com/eight-semiconductor-sector-trends/

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