Технологические тренды 2021 года

В 2020 году пользователи больше обычного оставляли цифровые следы, а компании смогли собрать еще больше данных. Это отразится на технологических трендах 2021 года. О том, что ожидает ИТ-рынок в наступающем году, рассказывает автор статьи: TrendForce.

В то время, как индустрия DRAM официально вступает в эру EUV, технология стекинга NAND Flash памяти выходит за рамки 150L

Три основных поставщика DRAM (Samsung, SK Hynix и Micron) не только продолжат переход на техпроцессы 1Znm и 1alpha nm, но и официально вступят в эру EUV, и Samsung займет лидирующую позицию в этой области в 2021 году. Поставщики DRAM-устройств постепенно заменят существующие технологии двойного структурирования с целью оптимизации затрат и повышения эффективности производства.

После того, как поставщикам NAND Flash удалось продвинуть технологию стекинга и объединить больше 100 слоев в 2020 году, в 2021 году они будут стремиться к 150 слоям и более, а также к увеличению емкости монолитной памяти с 256/512 Гб до 512 Гб/1 Тб. Потребители получат устройства NAND Flash более высокой емкости благодаря усилиям, направленным на снижение стоимости микросхем. Несмотря на то, что сейчас основным интерфейсом для SSD сейчас является PCIe 3 поколения, 4 поколение начнет завоевывать все большую долю рынка в 2021 году благодаря интеграции в PS5, Xbox Series X/S и материнские платы с новой микроархитектурой от Intel. Новый интерфейс незаменим для удовлетворения массового спроса на передачу данных с высокопроизводительных ПК, серверов и высокопроизводительных центров обработки данных.

Операторы мобильной связи увеличат мощность своих базовых станций 5G, Япония и Корея будут стремиться к 6G

«5G Implementation Guidelines: SA Option 2» – документ, опубликованный GSMA в июне 2020 года, который подробно описывает технические детали по развертыванию 5G, как c точки зрения операторов мобильной связи, так и с точки зрения глобальных перспектив. Ожидается, что в 2021 году операторы в больших масштабах будут внедрять автономные архитектуры (SA) 5G. Помимо поддержки высокоскоростных и широкополосных соединений, архитектуры 5G SA позволят операторам настраивать свои сети в соответствии с пользовательскими приложениями и адаптироваться к рабочим нагрузкам, требующим сверхнизких задержек. Однако, даже во время развертывания 5G, японская NTT DoCoMo и корейская SK Telecom уже сосредоточены на развертывании 6G, так как 6G обеспечивает работу различных приложений в XR (включая VR, AR, MR, и контент в разрешении 8K и выше), реалистичных голографических коммуникаций, WFH, удаленного доступа, телемедицины, и дистанционного образования.

Интернет вещей станет Интеллектом вещей, поскольку устройства с системами ИИ приблизятся к самостоятельности

В 2021 году интеграция ИИ будет основной задачей в области интернета вещей, и ее решение позволит перейти от «интернета вещей» к «интеллекту вещей». Инновации в таких областях, как глубокое обучение и компьютерное зрение, позволят модернизировать программное и аппаратное обеспечение умных устройств. Принимая во внимание динамику отрасли, экономические стимулы и спрос на удаленный доступ, ожидается, что интернет вещей придет в умные производства и умное здравоохранение. Что касается умного производства, ожидается, что внедрение бесконтактных технологий ускорит появление индустрии 4 поколения. Поскольку умные заводы стремятся к отказоустойчивости, гибкости и эффективности, интеграция ИИ позволит сделать критические устройства (вроде коботов и беспилотных летательных аппаратов) более точными и позволит им осуществлять контроль над производством, таким образом преобразуя автоматизацию в автономность. Что касается умного здравоохранения, то внедрение ИИ может преобразовать существующие наборы медицинских данных в инструменты для оптимизации процессов и расширения сферы обслуживания. Например, интеграция ИИ обеспечит более быстрое распознавание ИК-изображений, что может помочь в принятии решений в клинике, телемедицине и оказании хирургической помощи. Ожидается, что эти приложения смогут выполнять тe важнейшие функции, которые выполняет ИИ в медицинских устройствах интернета вещей, причем эти возможности будет доступны в разных учреждениях – от умных клиник до телемедицинских центров.

Интеграция AR-очков и смартфонов запустит волну кроссплатформенных приложений

В 2021 году AR-очки будут работать в связке со смартфоном, который будет служить вычислительной платформой для всей системы. Такая конструкция позволяет значительно снизить стоимость и вес AR-очков. В частности, с развитием сетевой инфраструктуры 5G в 2021 году, интеграция 5G смартфонов и AR-очков позволит последним не только более эффективно обрабатывать AR-приложения, но и обеспечивать более широкий спектр персональных развлекательных мультимедийных функций за счет использования дополнительных вычислительных мощностей смартфонов. Таким образом, ожидается, что в 2021 году бренды смартфонов и операторы мобильной связи выйдут на рынок AR-очков в больших масштабах.

Станут очень популярны системы отслеживания состояния водителя, которые являются важной составляющей беспилотной езды

Технологии автомобильной безопасности эволюционировали от внешних устройств до устройств для салона автомобилей и технологии работы с датчиками тоже не стоят на месте. Таким образом, системы мониторинга состояния водителя интегрированы со сбором данных об окружающей среде. Точно так же эволюционируют и автомобильные приложения с ИИ, которые переросли использование с целью развлечения и стали незаменимым помощником в обеспечении безопасности в автомобиле. В свете череды дорожно-транспортных происшествий, в которых водители игнорировали дорожные условия из-за чрезмерного доверия системам ADAS, которые в последнее время стремительно внедряются в современные автомобили, рынок вновь стал уделять пристальное внимание функциям мониторинга состояния водителя. В будущем основное внимание в области мониторинга состояния водителя будет сосредоточено на разработке активных, надежных и точных систем, основанных на камерах. Обнаружив сонливость водителя и снижение его внимания посредством отслеживания зрачков и мониторинга поведения, эти системы способны в режиме реального времени определить, не устал ли водитель, не отвлекается ли он от вождения или не ведет ли он машину ненадлежащим образом. Таким образом, системы мониторинга водителя стали абсолютной необходимостью при разработке систем беспилотной езды, поскольку они должны выполнять несколько функций сразу: отслеживание состояние водителя и уведомление о его изменении в реальном времени, оценка возможностей водителя, а также, принятия на себя функций управления в случае необходимости. Ожидается, что в ближайшем будущем в массовое производство будут запущены автомобили с интегрированными системами мониторинга состояния водителя.

Складные дисплеи будут внедряться во многие устройства как средство увеличения площади экрана

По мере того, как смартфоны с гибкими экранами переходили от концепции к производству в 2019 году, некоторые бренды последовательно выпускали свои собственные гибкие смартфоны для пробы пера. Несмотря на то, что эти устройства до сих пор остаются посредственными из-за их относительно высокой себестоимости (и, как следствие, высоких розничных цен), они все еще способны пошуметь на зрелом и насыщенном рынке смартфонов. В ближайшие несколько лет, по мере того, как производители экранных модулей постепенно будут расширять свои мощности по производству гибких AMOLED-экранов, производители смартфонов будут сосредотачиваться на производстве гибких устройств. Кроме того, эта функциональность понемногу внедряется и в другие устройства – например, в ноутбуки. Благодаря тому, что Intel и Microsoft занимают лидирующие позиции, многие производители выпустили свои собственные решения для ноутбуков с двумя дисплеями. Точно так же складные устройства с гибкими AMOLED-дисплеями станут следующей горячей темой на рынке. Ноутбуки со гибкими дисплеями, скорее всего, выйдут на рынок в 2021 году. Ожидается, что интеграция гибких дисплеев в ноутбуки, внедрение новых инновационных решений и появление категории продуктов, которые будут использовать эти дисплеи более широко, чем продукты прошлого поколения, расширят производственный потенциал производителей гибких AMOLED-дисплеев.

Mini-LED и QD-OLED станут реальной альтернативой OLED-дисплеям

Конкуренция между дисплейными технологиями, как ожидается, разгорится на рынке топовых телевизоров в 2021 году. В частности, технология Mini-LED позволит ЖК-телевизорам более тонко управлять зонами подсветки, а значит контрастность их изображения будет более высокой по сравнению с нынешними серийными телевизорами. Производимые лидером рынка Samsung, ЖК-телевизоры с подсветкой Mini-LED не уступают своим белым OLED-аналогам, предлагая при этом аналогичные характеристики. Кроме того, учитывая их превосходную экономичность, можно ожидать, что технология Mini-LED станет заметной альтернативой OLED. С другой стороны, Samsung Display (SDC) делает ставку на свою новую технологию QD-OLED как на фактор технологического отличия от своих конкурентов, так как SDC сворачивает производство ЖК-дисплеев. SDC будет стремиться установить новый золотой стандарт в телевизионных технологиях со своей технологией QD-OLED, которая превосходит белый OLED по насыщенности цвета. TrendForce ожидает, что в 2021 на рынке топовых телевизоров проявится бурная конкуренция

Продвинутые технологии упаковки чипов расцветут в областях HPC и AiP

Продвижение технологий упаковки чипов не замедлилось даже несмотря на последствия пандемии COVID-19… Поскольку различные производители выпускают модули c HPC-чипами и антеннами в корпусе, полупроводниковые компании, (такие как TSMC, Intel, ASE и Amkor), также стремятся занять свое место в этой развивающейся индустрии. Что касается упаковки высокопроизводительных чипов, то в связи с увеличением спроса на эффективность ввода/вывода, соответственно увеличился и спрос на интерпозеры, которые используются при упаковке чипов. TSMC и Intel выпустили новые архитектуры упаковки микросхем, фирменную трехмерную матрицу и гибридное соединение соответственно. Таким образом компании постепенно развивают свои технологии упаковки третьего поколения (CoWoS у TSMC и EMIB у Intel) и выпускают CoWoS и Co-EMIB четвертого поколения. В 2021 году эти компании будут искать возможности для удовлетворения спроса на высококачественную 2.5D и 3D упаковку чипов. Что касается установки AiP-модулей, то после того, как в 2018 году компания Qualcomm выпустила свои первые QTM-продукты, MediaTek и Apple впоследствии сотрудничали со смежными OSAT-компаниями, в том числе с ASE и Amkor. MediaTek и Apple надеются, что благодаря этому сотрудничеству они добьются прогресса в исследованиях и разработках в области относительно недорогой технологии упаковки флип-чипов. Ожидается, что с 2021 года AiP будут интегрироваться в устройства с поддержкой 5G. Стремясь удовлетворить спрос на 5G-соединения и подключение к сети, модули AiP, как ожидается, сначала будут выпущены на рынок смартфонов, а затем и на автомобильный рынок и рынок планшетных компьютеров.

Производители чипов будут стремиться занять место на рынке умных устройств посредством стратегии ускоренной экспансии

С быстрым развитием интернета вещей, 5G, ИИ и облачных/граничных вычислений, производители чипов перешли от разработки отдельных продуктов к созданию продуктовых линеек и продуктовых решений, таким образом создавая комплексные и гранулированные экосистемы своих чипов. Если взглянуть на развитие основных производителей чипов в последние годы с более широкой точки зрения, то можно увидеть, что непрерывная вертикальная интеграция этих компаний привела к появлению олигополистической отрасли, в которой локальная конкуренция остра как никогда. Кроме того, поскольку коммерциализация 5G выдвигает многочисленные требования к различным областям применения, производители чипов теперь предлагают вертикальные решения с полным набором услуг, начиная от проектирования чипов и заканчивая интеграцией программного обеспечения/аппаратных платформ. Компании придерживаются такой стратегии в ответ на огромные коммерческие возможности, обусловленные быстрым развитием индустрии умных устройств. С другой стороны, производители чипов, которые не смогли вовремя сориентироваться в соответствии с потребностями, скорее всего, могут оказаться в ситуации чрезмерной зависимости от одного рынка.

ЖК-телевизоры с активными Micro-LED матрицами дебютируют на рынке бытовой электроники

Выпуск крупногабаритных Micro-LED дисплеев Samsung, LG, Sony и Lumens в последние годы ознаменовал начало интеграции технологии Micro-LED в процесс разработки крупногабаритных дисплеев. Поскольку применение Micro-LED в крупногабаритных дисплеях постепенно развивается, компания Samsung, как ожидается, первой в отрасли выпустит телевизоры с активной Micro-LED матрицей, таким образом, закрепив 2021 год как первый год интеграции технологии Micro-LED в телевизорах. Активная матрица адресует пиксели, используя объединительную TFT-плату, а поскольку конструкция активной матрицы в микросхеме относительно проста, то данная схема адресации относительно нетребовательна с точки зрения маршрутизации. В частности, микросхемы драйвера активной матрицы требуют функциональности PWM и MOSFET-переключателей для стабилизации электрического тока, обеспечивающего работу Micro-LED-дисплеев, из-за чего возникает потребность в новом и чрезвычайно дорогостоящем процессе разработки таких микросхем. Именно поэтому у производителей Micro-LED-устройств наибольшие трудности при выходе на рынок конечных устройств на данный момент связаны с технологией и ее стоимостью.

Автор оригинала: TrendForce

Александр Григорьев ЦСО "Крокус"