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半導體產業未來的八大關鍵趨勢
 

【作者: 意法半導體】   2025年03月14日 星期五

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鑒於過去數十年科技變革的速度,讓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。


【趨勢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。


推論更類似於思考與推理,指的是將已訓練的模型應用於數據,以導出預測與結論。相較於專注於「學習」的技術,適用於「思考」的晶片將逐漸成為主流,進而提升 AI 推論的準確性。此外,神經處理器(NPU)將比 GPU 更受重視,特別是在貼近數據來源的應用中。


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,進而推動超高速人工神經網路與類神經運算的發展。針對電腦視覺應用,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。


【趨勢2】AI 持續朝向邊緣發展

AI 晶片技術的持續創新,特別是神經處理器(NPU)的發展,將進一步提升連網裝置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裝置中。


將智慧分析能力整合至裝置與感測器內,能使 AI 更貼近數據來源,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 運算可減少裝置向資料中心傳輸的數據量,降低伺服器的運算負擔。使用 TinyML 等輕量 AI 模型的 NPU 也比資料中心內的 GPU 更具能源效率。


當我們考量連網裝置與感測器的數量與類型時,不難看出邊緣 AI 在各個產業與消費市場的廣大應用潛力。這一領域的創新將加速發展,使各種裝置具備更強的智慧化能力。


【趨勢3】矽技術的新方向

如何以更高效的方式提升半導體效能將成為優先課題。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製程的垂直整合—從設計到測試更緊密協作—來提升良率與產品品質。



圖一 :  矽光子技術逐漸成為因應當前與未來運算挑戰的理想解決方案。
圖一 : 矽光子技術逐漸成為因應當前與未來運算挑戰的理想解決方案。

矽光子技術也逐漸成為因應當前與未來運算挑戰的理想解決方案。透過光子(而非電子)來傳輸資訊,矽光子技術能提升數據傳輸效率,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。


【趨勢4】傳統晶片技術推動量子運算發展

量子運算的概念已被討論多年,過去或許更像是科幻情節,而非實際可行的技術應用。然而,量子運算所帶來的運算能力提升幅度極大,顯示出需要全新的運算技術架構。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電腦,這將帶來變革性的影響。


採用成熟的 FD-SOI 半導體製程技術,將加速量子運算邁向實際應用。儘管量子運算並非適用於所有運算任務,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、製藥研發到資安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場域。


【趨勢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控管時,人們將更願意接受持續性的健康指標監測。



圖二 :  生物感測器的應用不再侷限於個人或專業運動領域,將拓展至更廣泛的醫療服務。
圖二 : 生物感測器的應用不再侷限於個人或專業運動領域,將拓展至更廣泛的醫療服務。

生物感測器的應用將不再侷限於個人或專業運動領域,而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在需要時即時提供,且許多情況下無需親自前往診所或醫院。主動健康管理—著重預防而非治療—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。


【趨勢6】電動車重回正軌,比以往更智慧更安全

儘管在部分市場,電動車(EV)的銷售有所下滑,且整體銷售成長率低於預期,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建設也將變得更加普及且高效。隨著越來越多消費者積極投入再生能源轉型,電動車將成為最容易實踐且影響深遠的選擇之一。


【趨勢7】萬物皆可數位雙生

數位雙生技術能為機械、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。


要打造數位雙生,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。



圖三 :  感測技術的創新將使幾乎所有實體物件都能夠擁有數位雙生。
圖三 : 感測技術的創新將使幾乎所有實體物件都能夠擁有數位雙生。

感測技術的創新將使幾乎所有實體物件都能夠擁有數位雙生,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。


我們將能為自己的住家建立數位雙生,運用其來優化能源使用,並作為提升智慧家居自動化的基礎。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雙生。


【趨勢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。


這股成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、高效能通訊網路。


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珍稀礦物,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。


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