2019全球半导体芯片科技创新50企业.pdf

You industry: Trends and Startups 2019Next Global Tech 50未来科技之“芯”2019全球半导体芯片科技创新 50企业 2019全球科技创新 50 系列报告着眼于 11个行业，亿欧公司出品了旨在探索全球创新机遇的系列研究报告。前沿的科技正在最深刻地改变和影响着这些行业的发展，而它们的走向终将塑造未来的全球经济版图。2019年 12月，在北京举行的全球创新者年会 WIM上，本系列报告将统一发布。人工智能 汽车出行 消费科技 教育科技 企业服务金融科技 医疗科技 房 曾经的“一人军队”中央处理器（ CPU）将不可避免地失去其在该行业的大部分影响力，取而代之的是 专用集成电路 （ Application-Specific Integrated Circuits, ASIC） ; 新材料的使用、复杂系统级芯片集成（ System-on-a-Chip, SoC）以及 “超越摩尔” 所带来的其他效应，不仅能推动价值链上不同环节的发展，也能促进曾经互不相通的垂直领域间的交叉互联。6全球半导体芯片科技创新 50不同于欣欣向荣的软件市场，半导体行业没有值得夸耀的大量初创公司去成为颠覆者 因为，创业企业难以适应瞬息万变的经营环境，而大多数细分市场都由巨头主导。但是，我们仍然发现了一批半导体新贵的身影活跃在一些细分市场里。EqualOcean编制了 2019全球半导体芯片科技创新 50榜单，旨在寻找运用最前端技术去赋能各细分行业去成为未来领先者的潜力半导体企业。2019全球半导体芯片科技创新 50企业图谱传感器 无线 其他物联网人工智能 加速器 SMSS* 数据中心芯片汽车*Semiconductor Materials, Services and Solutions，半导体材料、服务和解决方案备注 : 以上分类既不互斥也不穷举，因此，既有垂直行业也有技术概念，归类根据企业的市场定位和主要收入来源。本列表中的公司是 EqualOcean根据包括融资金额、企业估值、技术壁垒等 12个独立指标筛选得出，不因其与潜在或现有商业伙伴的合作关系而转移。黑芝麻智能同样出现在 全球汽车与出行创新 50 榜单中。更多信息可查看附录中的上榜企业名单一人多台设备7行业概况：超越摩尔定律？数据的收集、传输和处理 这三个流程，或者更加准确地，由业内领先芯片制造商在这之中所定义的设计、速度和准确性 定义了很多行业的竞争格局。许多热门的技术被广泛认为将要改变行业游戏规则。虽然它们都共同连接着，但其中有三项技术是直接与上述三个流程连接着：即将到来的第五代无线通信技术 5G会作用到数据传输上；人工智能建立在迭代数据处理基础上，并且因其自身特性 可以让这个过程加速，变得更加智能，最终实现自动化和自我运算的持续；物联网是科技界和投资界又一热门词汇，指将各种设备“智能”地连接起来。在半物理的精巧的数据生态里，物联网是加速数据收集的法宝。所有关于人类科技进步的奇迹般的诗篇都讲述了一个道理。曾经的计算机不仅占地巨大，而且运算四位数都十分吃力，而如今已经有了具有超强计算力的手机和自动机器人 但是，数据的本质并没有改变。虚拟世界依然由 0和 1组成的代码构成 不论人们有没有意识到这一点。并且，正如众所周知的那样，每个晶体管都有一个微小的二进制信号开关。多个晶体管组成了计算机芯片。芯片又是集成电路的一部分，负责电子设备的某一部分功能。最终，电子设备产生、解析、留存各种各样的信息，组成了现代数字化系统里的核心部分 并且撬动全球科技格局。百万十百万亿千十亿?1960 2000908070 10 20 30过去 50年数字世界快速发展三次半导体行业的技术浪潮带来的需求变化备注：加粗的名词为改变了对电子产品本质需求的技术；图表中的缩略词 : IC = Integrated Circuit，集成电路 ; MPU = Microprocessing Unit，微处理器 ; DRAM = Dynamic Random-Access Memory，动态随机存取存储器 ; PC = Personal Computer，个人电脑 ; IoT = the Internet of Things，物联网 ; IoE = the Internet of Everything，万事万物互联来源 : EqualOcean分析IC主机晶体管收音机每个芯片配备晶体管的数量MPUDRAMPC互联网笔记本电脑宽带云计算物联网区块链计算机时代 移动时代 IoE时代多人一台设备 一人一台设备智能手机触摸屏NAND?过去几年内，测试和验证时间在持续增加迭代调试通常需要一至两年时间缺陷来源的复杂性在增长；低利用率（只超过 80%）资本费用里的30%无法贡献附加值无法在设备级别实现端到端的追踪缺乏完美的反馈系统半导体价值链中存在多重机会半导体价值链现状备注：上面的区块表示半导体产业链的组成部分，虚线框内容表示面临的主要障碍来源：麦肯锡 , EqualOcean分析集成电路设计 调试 晶片制造 封装测试 系统集成及售后 生命周期终止8这个经典的价值链展示了科技的内在构成，并且，这也足以证明半导体行业在这个数据驱动的世界里 甚至是更加数据驱动的世界里 举重若轻的地位。因为半导体不仅是“微米”、“纳米”、“微微米”等的创造者，也是引领“技术“本身从晶体管走向集成电路这条荆棘之路的导航。2018年，半导体芯片产业市场规模约为 4750亿美元 占全球近 5万亿美元信息与通信技术（ ICT）市场的 10%；该市场预计以 4.9%的年复合增长率（ CAGR）在 2023年达到 5200亿美元的规模。半导体芯片行业市场增长的驱动力主要来自广泛的产业和应用市场里对数据的巨大需求。如今，精准而可靠的数据信息是人们最渴求的资产，因为它有助于减少不确定性，而这种不确定性对于定制具有竞争力的业务战略至关重要 未来几年内，世界范围内产生的数据量将必然迎来爆发式的增长。大多数巨头芯片制造商都意识到第四次技术革命的到来并已付诸行动 它们正致力于积累必要的经验，以便在即将到来的技术变革中生存下来，并在经济与技术相互作用的新范式中茁壮成长，占据有利位置。1001505020 21 252017 18 19 22 23 24+427.9%人类机器2019年预计的市场回落之后，全球半导体市场将会回弹并达到新的高点全球半导体市场规模（全球主要芯片制造商销售收入总和）*CAGR (复合增长率 ) 2019-2023来源： IHC Markit, SEMI, Gartner, IC Insights, PwC, EqualOcean分析23e5200475021e173490亿美元20164200471018429019e455020e502022e+4.9%*2025年全球数据量预计达到 175ZB全球生产的数据量，按照数据产生源分类备注： ZB = Zettabyte， ZB来源： IDC, Semicon Europa, EqualOcean分析2018年，人类产生的数据量超过了机器产生的数据量175 ZB2013-2016年间诞生的新一代芯片制造商将有机会撼动一级市场格局过去 10年成立的芯片制造商：成立年数（至 2019年）及其融资情况9尽管面临巨大的资本压力，芯片行业内的私有企业仍然有着比以前更广阔的创新和发展空间。在之后的报告里，我们试图阐述目前半导体芯片行业趋势以及我们对于行业格局的理解 并特别关注以下三个领域：人工智能加速器：专为机器学习等“纯数字（ pure digital）”领域打造的硬件；物联网芯片：用于连接物理世界和数字世界的传感器和其他集成电路；汽车芯片：应用于各种交通工具的尖端硬件。67606830102040705060112004 5 126 7 138 9 10 14 15 1816 17 19e竞争趋向白热化全球前五半导体芯片企业 *资本支出占比*三星，英特尔，台积电， SK海力士和美光半导体来源 : IC Insights, EqualOcean分析行业领袖们投入大量的资金到研发中去。与此同时，随着新兴领先技术的迅速传播和信息通信技术产业规模的不断扩大，越来越多的创业公司抓住机遇成长起来。这些新的“技术推动者”能够获得融资，但仍然还是无法像一些知名软件服务商和互联网公司一样在上市时获得极高的 P/E估值倍数 其中的一个原因是，投资芯片企业的预计回报率在大多数情况下距离一级市场投资者对早期项目的要求相去甚远 。这显然与该行业的高资本费用（ capex）和研发投入有关 即使是该行业的头部公司也难以实现持续盈利。芯片制造商（ foundry） 受宏观经济环境和商业周期等多重因素相互影响 是其产业链的一个极端案例，备注：企业范围： 2009年 1月 1日后成立的 175家初创公司来源： EqualOcean基于 Crunchbase数据分析%1 6 72 3 5 84 9 1051015成立年数Y轴表示企业成立至今融资次数，泡沫面积表示融资总额 1亿美元2019全球半导体芯片科技创新 50企业新一代半导体芯片创业公司深受创投机构青睐2013-16深度与精确度 : 人工智能加速器受益于硬件设计，人工智能尽可能满足其细分需求， CPU（ Central Processing Unit，中央处理器）不可避免的将失去其在芯片半导体行业内的影响力。同时，在加速方面， AISC（ Application-Specific Integrated Circuits ，专用集成电路）是专门为特定目的设计的芯片，正致力于对边缘、数据中心的探索，将动摇 CPU的位置成为主流。ASIC制造商的战略也会对 GPU（ Graphics-Processing Units ，图形处理器）和 FPGA（ Field-Programmable Gate Arrays，现场可编程逻辑门阵列）造成破坏。毫无疑问， GPU在数据中心的人工智能训练中很快就会被淘汰，但AISC可重复编程、集成度高且应用较为广泛，在边缘方面还具有一定优势。市场人工智能芯片领域已经出现了几个里程碑事件，可以帮助我们计算其市场规模。英特尔是该领域的无冕之王，据报道，其在 2017年销售了 10亿美元人工智能芯片。然而，英特尔的死敌英伟达夺走了其一定的市场份额，几乎垄断了独立图形显示芯片和其他一些领域。英特尔和英伟达等企业的产品为 Facebook、谷歌等互联网巨头提供了动力。台积电总部位于台湾，是全球最大芯片代工商，市值超过 2500亿美元。 2019年 8月，台积电与总部位于加州洛思阿图斯的初创企业 CerebrasSystems合作推出了有史以来最大的处理器、晶圆级深度学习芯片“ Cerebras Wafer Scale Engine”，拥有 1.2万亿个晶体管，专门设计用于处理人工智能应用程序。2018年，英特尔、英伟达、台积电与其他行业巨头，如三星、 AMD（英伟达之外的又一 GPU巨头）、赛灵思和阿尔特拉（均以 FPGA而闻名），共同形成了 70亿美元的人工智能芯片市场。过去三年，人工智能行业的复合年均增长率为59.5%，其中半导体芯片制造商的价值贡献率不断提升，从 2016年的 8.2%增长至 2018年的 10%。在全球硬件项目投入资金不断加大的刺激下，半导体芯片制造商的价值贡献率将持续增长，预计到 2023年将超过 18%。6002010040802014 15 16 17 18 19人工智能人工智能芯片人工智能（ AI）已经出现在聚光灯下一阵子了。人们对它最初的诉求来自于开发一种可以智能地获取、处理并且创造信息的机器和程序 而这不仅创造了杰出的程序，也刮起了时代的热潮。 AI被初创企业广泛用来吸引早期投资 不管它们的商业模式和核心产品是否真的是与深度学习算法（ DL）有关 而这，才是 AI 的核心。总而言之，尽管期待很高，但前路漫漫。显然，全新一代硬件需要处理日益增长的数据库和运行复杂的迭代学习算法。而微电子部门是这一领域创新的关键来源。人工智能加速器指专门用于加速信息处理的芯片，未来注定会成为“工业 4.0”生态系统中的差异化工具。内存、存储、逻辑和网络是半导体芯片公司调整其设备的主要方向，使其能基于人工智能代码实现更快、更深入、更精准的分析。这一领域预计将发生两大转变：首先，全球领先企业打算完全自助研发人工智能产品，这意味着企业将内部开展芯片研发项目，采取更积极的市场战略。我们预计，未来五年，互联网巨头公司收购低规模、专业化能力强的初创企业数量将大幅增长。在全球消费电子市场出现饱和之前，绝大部分微电子软件都是由传统半导体企业外包，这些新趋势将使得传统半导体企业面临严峻挑战。第二个变化预计是结构性方面的，也可能是迫使半导体芯片产业企业多元化的重要因素。过去五年，人工智能备受关注谷歌趋势：全球关键词搜索量变化趋势指数来源：谷歌， EqualOcean分析关键词： Y轴表示相关搜索热度、指数10