物联网,被视为继互联网之后的又一次资讯技术革命浪潮,物业,物联网所带来的资产价值将是互联网的数十倍,下一个万亿元级别的资产非其莫属!在资讯时代,以计算机为代表的第一次资产浪潮、以及以互联网、移动通讯网为代表的第二次资产浪潮已经过去,现在人们正面临着以物联网为背景下的第三次资产浪潮。一个万物互联的时代即将到来,各种智能化设备应用,人物感应,都逐步普及到社会各个角落。物联网即将取代互联网,这不是一个趋势,而是一个现实。
物联网的过去、现在和未来究竟如何?物联网对中国来说意味着什么?为什么说物联网是世界给中国的大礼包与机遇?物联网未来有哪些趋势?5月25日,加州大学伯克利博士、深圳市蜂群资产服务集团副总裁、深圳市蜂群物联孵化器有限公司CEO林昕,在深圳市物联网智能技术应用协会、中国网·中国物联网频道、深圳市蜂群物联网公益基金会共同主办的物联网创新应用论坛与社会影响力投资项目发布会上,进行题为“物联网的过去、现在和未来”的主题演讲,为现场嘉宾带来一场思维盛宴。
物联网对于中国有何意义?
林昕谈到,物联网不是一个普通的技术,它是一个重大的技术革命,2000年以来,中国连续得到了四个上天给予的大礼包。第一,中国加入WTO,美国总统特朗普认为WTO对美国来说是个亏本买卖,相反中国加入WTO后,出口贸易占世界份额从0跃居到35%,后来居上。第二,数字经济的红利,可以从两个层面来说:一是欧美国家的电讯基础设施在数字压缩技术出现前已经完成,而中国则是在数字压缩技术出现后开始的,因此我们以较低成本就完成了数字化基础建设。二是中国的数字技术被广泛应用在服务领域,如被称为“新四大发明之一”的移动支付,在欧美国家使用比例非常低。第三,得益于梅特卡夫效应。梅特卡夫效应是说在网络基础设施完成后,网络的价值与用户平方成正比,我国人口基数庞大,带来了巨大人口红利。第四,对中国来说,物联网技术和应用将释放更大的梅特卡夫效应。按照梅特卡夫效应原理,人与人链接的互联网时代,网络价值与13亿平方成正比;而万物互联的物联网时代,网络价值则是500亿台机器链接的平方成正比,价值空间可想而知。
物联网未来将如何发展?
林昕表示,物联网的发展经过了很长时间的变迁和探索,应该从以下几个方面入手,分析物联网的发展趋势。首先,从技术革命的角度来看,在历史演变的进程中,人类经历过很多次革命,比如工业革命、资讯技术革命等……但由于历史、政治、思想等多方面的原因,我国在清朝时期错过了工业革命,这直接导致了我们日后近百年的时间过着被屈辱被奴役的日子。其次,物业天津,从资讯技术革命的角度上来看,我国科技行业起步比较晚,但起步后国家在基础设施上进行了大量投资,促进了资讯技术的飞速发展。“我国现在的资讯技术水平不亚于世界上的任何一个国家,当今世界互联网十大公司有四家属于中国,这足以看出我们国人的实力。现在我们已经步入物联网技术革命时代,紧接而来的将是人工智能技术革命和基因新工程革命时代,在这一点上,美国的媒体就曾断言今后物联网技术革命的赢家会是中国。”
从数字经济的角度看,我国从1967年数字经济开始步入正轨后,先后经历了计算机时代和互联网时代,当下我们面临着数字经济的物联网时代,这也是数字经济的第三个阶段。“我们国家发展数字经济的时机非常好,我们只用了西方国家四分之一的成本就完成了他们之前的工作,也因此数字经济就是上天给予我们的一个大礼包。”
物联网实际就是互联网的下一个阶段,互联网时代,各个国家都走在增速的道路上,中国进步的速度更是令国外媒体咋舌。林昕坦言,基于我国的人口基数大,其实更加为互联网商业时代的发展提供了巨大的机遇。有人曾预计,中国物业搜索,物联网在2025年全世界会接500亿个点,西方的媒体认为,这500亿点80%-90%都会在在中国。“物联网,它是一个大号的梅特卡夫效应,500亿的连接正在发生,2020年以后会有一个更大的飞跃。”最后,林昕博士对中国物联网的未来进行了一个精彩的总结。
物联网的发展前景很不错,具体如下:
1更安全的保护措施。在新技术出现之初,它的技术力量几乎都集中在创新上,导致监管水平低下,这就使业界的兴奋、激进和政策、监管的滞后常常形成鲜明的对比。由于物联网设备和基础设施的价格下降,企业在物联网设备上的应用也越来越普遍,这种创新和应用一旦普及,各种新技术的风险也突显出来。
2更普遍使用智能消费品设备。IoT所覆盖的行业人群广泛,从智慧交通、智能物流、医疗、农业、能源等行业应用,到私人智能家居、个人、智能汽车等应用,无论是降低成本,还是提高中国居民的生活质量,都将是中国居民生活质量的巨大提升。
2017年中国半导体封装测试技术与市场年会已经过去一个月了,但半导体这个需要厚积薄发的行业不需要蹭热点,一个月之后,年会上专家们的精彩发言依然余音绕梁。除了“封装测试”这个关键词,嘉宾们提的最多的一个关键词是“物联网”。因此,将年会上的嘉宾观点稍作整理,让我们再一起思考一下物联网时代的先进封装。
智能手机增速放缓
半导体下游市场的驱动力经历了几个阶段,首先是出货量为亿台量级的个人电脑,后来变成十亿台量级的手机终端和通讯产品,而从2010年开始,以智能手机为代表的智能移动终端掀起了移动互联网的高潮,成为最新的杀手级应用。回顾之前的二三十年,下游电子行业杀手级应用极大的拉动了半导体产业发展,不断激励半导体厂商扩充产能,提升性能,而随着半导体产量提升,半导体价格也很快下降,更便宜更高性能的半导体器件又反过来推动了电子产业加速发展,半导体行业和电子行业相互激励,形成了良好的正反馈。但在目前, 智能手机的渗透率已经很高,市场增长率开始减缓,下一个杀手级应用将会是什么?
物联网可能成为下一个杀手级应用
根据IHS的预测,物联网节点连接数在2025年将会达到700亿。
从数量上来看,物联网将十亿量级的手机终端产品远远抛在后面,很可能会成为下一波的杀手级应用。但物联网的问题是产品多样化,应用非常分散。我们面对的市场正从单一同质化大规模市场向小规模异质化市场发生变化。对于半导体这种依靠量的行业来说,芯片设计和流片前期投入巨大,没有量就不能产生规模效应,摊销到每块芯片的成本非常高。
除了应对小规模异质化的挑战, 物联网需要具备的关键要素还包括 :多样的传感器(各类传感器和Sensor Hub),分布式计算能力(云端计算和边缘计算),灵活的连接能力(5G,WIFI,NB-IOT,Lora, Bluetooth, NFC,M2M…),存储能力(存储器和数据中心)和网络安全。这些关键要素会刺激CPU/AP/GPU,SSD/Memory,生物识别芯片,无线通讯器件,传感器,存储器件和功率器件的发展。
物联网多样化的下游产品对封装提出更多要求
物联网产品的多样性意味着芯片制造将从单纯追求制程工艺的先进性,向既追求制程先进性,也最求产品线的宽度发展。物联网时代的芯片可能的趋势是:小封装,高性能,低功耗,低成本,异质整合(Stacking,Double Side, EMI Shielding, Antenna…)。
汽车电子的封装需求: 汽车电子目前的热点在于ADAS系统和无人驾驶AI深度学习。全球汽车2016年产销量约为8000万台,其中中国市场产销量2800万台,为汽车电子提供了足够大的舞台。ADAS汽车系统发展前景广阔,出于安全考虑,美国NHTSA要求从2018年5月起生产的汽车需要强制安装倒车影像显示系统。此外,车道偏离警示系统(LDW),前方碰撞预警系统(FCW),自动紧急刹车系统(AEBS),车距控制系统(ACC),夜视系统(NV)市场也在快速成长。中国一二线城市交规越来越严格也使得人们对ADAS等汽车电子系统的需求提升。ADAS,无人驾驶,人工智能,深度学习对数据处理实时性要求高,所以要求芯片能实现超高的计算性能,另外对芯片和模块小型化设计和散热也有要求,未来的汽车电子芯片可能需要用25D技术进行异构性的集成,比如将CPU,GPU,FPGA,DRAM集成封装在一起。
个人移动终端的封装需求: 个人消费电子市场也将继续稳定增长,个人消费电子设备主要的诉求是小型化,省电,高集成度,低成本和模块化。比如个人移动终端要求能实现多种功能的模块化,将应用处理器模块,基带模块,射频模块,指纹识别模块,通讯模块,电源管理模块等集成在一起。这些产品对芯片封装形式的要求同样是小型化,省电,高集成度,模块化,芯片封装形式主要是“Stack Die on Passive”,“Antenna in SiP”,“Double Side SiP等。比如苹果的3D SiP集成封装技术,从过去的ePOP & BD PoP,发展到目前的是HBW-PoP和FO-PoP,下一代的移动终端封装形式可能是FO-PoP加上FO-MCM,这种封装形式能够提供更加超薄的设计。
5G 网络芯片的封装需求: 5G网络和基于物联网的NB-IOT网络建设意味着网络芯片市场将会有不错的表现。与网络密切祥光的大数据,云计算和数据中心,对存储器芯片和FPGA GPU/CPU的需求量非常大。通信网络芯片的特点是大规模,高性能和低功耗,此外,知识产权(IP)核复杂、良率等都是厂商面临的重要问题。这些需求和问题也促使网络芯片封装从Bumping & FC发展到25D,FO-MCM和3D。而TSV技术的成功商用,使芯片的堆叠封装技术取得了实质性进展,海力士和三星已成功研发出3D堆叠封装的高带宽内存(HBM),Micron和Intel等也正在联合推动堆叠封装混合存储立方体(HMC)的研发。在芯片设计领域,BROADCOM、GLOBAL FOUNDRIES等公司也成功引入了TSV技术,目前已能为通信网络芯片提供25D堆叠后端设计服务。
上游晶圆代工厂供应端对封装的影响
一方面,下游市场需求非常旺盛,另外一方面,大基金带领下的资本对晶圆代工制造业持续大力投资,使得上游的制造一直在扩充产能据SEMI估计,全球将于2017年到2020年间投产62座半导体晶圆厂,其中26座在中国大陆,占全球总数的42%。目前晶圆厂依然以40
nm以上的成熟制程为主,占整体晶圆代工产值的60%。未来,汽车电子,消费电子和网络通信行业对芯片集成度、功能和性能的要求越来越高,主流的晶圆厂中芯和联电都在发展28nm制程,其中台积电28nm制程量产已经进入第五年,甚至已经跨入10Xnm制程。
随着晶圆技术节点不断逼近原子级别,摩尔定律可能将会失效。如何延续摩尔定律?可能不能仅仅从晶圆制造来考虑,还应该从芯片制造全流程的整个产业链出发考虑问题,需要 对芯片设计,晶片制造到封装测试都进行系统级的优化。 因此, 晶圆制造,芯片封测和系统集成三者之间的界限将会越来越模糊。 首先是芯片封测和系统集成之间出现越来越多的子系统,各种各样的系统级封装SiP需要将不同工艺和功能的芯片,利用3D等方式全部封装在一起,既缩小体积,又提高系统整合能力。Panel板级封装也将大规模降低封装成本,提高劳动生产效率。其次,芯片制造和芯片封测之间出现了扇入和扇出型晶圆级封装,FO-WLP封装具有超薄,高I/O脚数的特性,是继打线,倒装之后的第三代封装技术之一,最终芯片产品具有体积小,成本低,散热佳,电性能优良,可靠性高等优势。
先进封装的发展现状
先进封装形式在国内应用的越来越多,传统的TO和DIP封装类型市场份额已经低于20%,
最近几年,业界的先进封装技术包括以晶圆级封装(WLCSP)和载板级封装(PLP)为代表的21D,3D封装,Fan Out WLP,WLCSP,SIP以及TSV,
2013年以前,25D TSV封装技术主要应用于逻辑模块间集成,FPGA芯片等产品的封装,集成度较低。2014年,业界的3D TSV封装技术己有部分应用于内存芯片和高性能芯片封装中,比如大容量内存芯片堆叠。2015年,25D TSV技术开始应用于一些高端GPU/CPU,网络芯片,以及处理器(AP)+内存的集成芯片中。3D封装在集成度、性能、功耗,更小尺寸,设计自由度,开发时间等方面更具优势,同时设计自由度更高,开发时间更短,是各封装技术中最具发展前景的一种。在高端手机芯片,大规I/O芯片和高性能芯片中应用广泛,比如一个MCU加上一个SiP,将原来的尺寸缩小了80%。
目前国内领先封装测试企业的先进封装能力已经初步形成
长电科技王新潮董事长在2017半导体封装测试年会上,对于中国封测厂商目前的先进封装技术水平还提到三点:
SiP 系统级封装: 目前集成度和精度等级最高的SiP模组在长电科技已经实现大规模量产;华天科技的TSV+SiP指纹识别封装产品已经成功应用于华为系列手机。
WLP 晶圆级封装 :长电科技的Fan Out扇出型晶圆级封装累计发货超过15亿颗,其全资子公司长电先进已经成为全球最大的集成电路Fan-In WLCSP封装基地之一;晶方科技已经成为全球最大的影像传感器WLP晶圆级封装基地之一。
FC 倒装封装: 通过跨国并购,国内领先企业获得了国际先进的FC倒装封装技术,比如长电科技的用于智能手机处理器的FC-POP封装技术;通富微电的高脚数FC-BGA封装技术;国内三大封测厂也都基本掌握了16/14nm的FC倒装封装技术。
首先要加上去的当然就是行业知识。不同的行业对物联网的可能应用都会不同。最基层的只是收集资料,了解状态。例如家电公司可以在冰箱上加侦测器,掌握冰箱的状态,这样的应用价值有限。
比较高级的是由状态信息结合其他相关信息,为用户解决问题提出好的方案。例如,冰箱可以侦测食物新鲜度,代为订货等。更有价值的则是整合相关信息创造全新的商业或生活模式。例如,除了自动订货之外,冰箱提供的信息可以如何跟医疗信息结合,提高平均的健康水平,透过这样的整合,才能够创造出更高的价值。
其次要加上去的是数据的分析。只有对象的数据并不能产生价值,能产生价值的是让数据找出更好的问题解方。由几百年前,数据分析就以数学及统计的名义成为一门学问,而现在面临快速暴增的数据,要如何找出有用的,并透过分析创造出价值,也是未来创新的一个重要方向。而在这个方向上,结合量化的统计与质化的人工智能是最有潜力的。
最后,物联网要加上的是和人所构成的互联网之间的信息整合。只有物物相连或是人人相连都无法掌握问题的全貌,如何让物联网所能收集的数据可以跟互联网上面的电子商务,以及社群媒体等人际互动的生活产生链接,更是创新模式能否成功的关键,否则科技如果无法融入人性,将无法真正提升人们的幸福。
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