2021-2022年信息产业十大技术趋势洞察报告.pdf

2021-2022年信息产业十大技术趋势洞察报告 信息产业热点领域呈现新特点新趋势 一、集成电路：多元化、异构化设计提升芯片性能功耗与市场化潜力随着摩尔定律和登纳德缩放定律的放缓和停滞、器件能效和速度需求的日益增长，探寻新物理原理的基础器件、发展多元化、异构化芯片设计成为学术界和产业界关注的前沿热点。芯片异构集成芯片多元化设计通过Chiplet架构与先进封装的高密度互联，实现更低成本提供相同等级效能表现，提升设计弹性、制造良率、是高性能芯片组打开市场化 的有效捷径。随着跨工艺单片集成技术的发展，预期微纳传感器与忆阻器存算一体单元、通信单元等结合将催生出广泛的应用空间，显著提升智能设备、智能传感器等终端设备的计算能力 在Chiplet设计架构及高性能芯片对各芯片间互联表现愈发严格的趋势下，3D堆叠将成为下一代高性能运算芯片不可或缺的解决方案。感存算通一体芯片Chiplet 二、传感器：基于MEMS工艺的新型融合传感器成为主流基于MEMS工艺的新型传感器将采集、存储、计算、传输融为一体，凭借数字化、网络化、系统集成、功能复合等优势，极大满足了市场对智能传感器的要求，在汽车电子、消费电子、工业控制等多个应用场景发展势头迅猛。数字化在传感器中内置微处理器网络化-实现互联互通 通过有线传输或无线通讯技术，将大量单体传感器进行集成； 实现传感器互联互通和实时数据交换。赋予新型传感器一定的编程自动化能力，多功能传感器成为可能。既具备传统传感器数据采集、A/D转换的功能，又具有将采集数据信息进行处理、存储、无线传输的功能。04 0301 2014-2020年中国传感器市场规模（单位：亿元）32000500功能复合功能多样性扩展应用场景系统集成硬件与算法融合 应用场景需要同时测量多种变量，实现综合监测；2510.302具有自动检测、自动补偿、数据存储、逻辑判断、功能计算等功能；2188.81942.32000 1690.81419.3 集成压力、温度、适度、流量、1500 1152.8982.6进一步与人工智能结合，应用微处理器技术、计算机技术，赋予实时感知、决策能力。加速度、化学等不同功能敏感1000元件； 实现多参数综合监测。500 0 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 三、先进计算：云边端协同拓展、灵活部署云边端三驾马车齐头并进，成为推动先进计算产业发展的主要动力。边缘算力部署大面积铺开，用于云端算力的芯片、功耗技术持续演进，支持端侧推理的颠覆性计算技术加速突破。云端芯片方面，助力提升云计算效能的云专用芯片将成为未来发展趋势，用于云端训练和推断市场的HBM技术也将实现广泛应用。边缘资源整合水平提升边缘托管服务将趋向成熟：针对各个节点网络环境、机型及稳定性不一致的资源形态统一建模提供服务。云端架构方面，无服务器计算兴起，使用容器和云托管的通用应用程序为系统管理提供极大灵活性。边缘自治：边缘节点的协同整合、 跨节点迁移、边缘伸缩等能力提升。云服务方面，针对跨应用和服务的互联复杂性问题，自动化云编排和优化技术将成为重要发展方向。底层网络统一：协议栈优化、私有协议以及动态选路和组网技术升级推动底层网络实现稳定可靠体验。云端技术向高可拓展性演进任务部署能力下沉至终端终端虚拟化改造：通过Hypervisor（虚拟机监视器）或Container（容器），使终端上同样大小存储空间支撑更多容器化的应用和业务，从而创新应用分发方式，实现端侧复杂计算的卸载，实现资源动态共享和调度。 四、通信：智能互联释放数据要素，赋能行业发展潜力智能互联将传统通信技术与云计算、大数据应用结合，释放数据要素潜力，赋能农业、工业、零售、医疗、金融等众多行业应用，加速车联网、工业互联网、卫星互联网建设。通信技术发展趋势以数据为核心：智能互联网是互联网的演进形态，其首要表征是互联网的核心价值驱动力由分散化：智能互联网载体分散并且将随着其渗透到各个应用场景而呈现出离散化的特征。5G：升级用户体验，深化垂直行业应用融合将是2021年5G技术发展的两个重要方向。以增强覆盖、小包传输、DC-CA等代表的技术，进一步提升网络基本能力。光通信：400Gbps全光网商用实验完成，产业链厂商正积极研发800Gbps技术。连接到数据的发展。工业互联网：多维技术的融合加深与5G R16标准的冻 结，使得5G工业互联网融合作用实现“加法”向“乘法”转变，融合应用落地加速实现。大数据与小数据：既包括作用于产业与行业的横向数据，也包括以某一具体指向为单位的纵向数据；两者都属于超出人脑可处理范围的数据。智能价值：智能互联网价值链条的主要表现为数据输出决策，决策提高效率，效率作用于资源利用和时间成本。卫星互联网：我国在卫星制造、火箭发射、卫星通信、5G等方面有良好的技术积累和产业基础。数据层基础设施技术设施消费层 IoT边缘计算、云计算 大数据、人工智能行业应用：数据的智能价数据源与数据采集 数据存储与计算力 数据转换智能价值值转换商业价值/社会价值 五、新型显示：以LCD为主，OLED为辅，多点演进多种技术并行发展LCD供不应求，OLED产能放量随着三星、LG等品牌相继退出液晶市场，产量转移到国内，国内厂商产能不足以弥补外企退出后的市场需求，2021年的液晶面板市场仍然供不应求。2021年，大型庆祝活动及线下体育/演艺需求有望进一步刺激超大尺寸Mini LED显示市场上行，预计2021年，全球MiniLED1.5显示面板市场规模将达到 亿美元。VR智能可穿戴设备、 头显等设备的升级迭代，中小尺寸Micro LED面板的需求量逐年增加，预计2021年，全球Micro LED目前，我国已建成OLED产线13条。据WitsView预测，2021年， 我国OLED产线月产能将超过45万片，占全球产能的26%。显示面板市场规模将达到 亿美元。2.7激光显示产业链核心元器件成本降低，激光显示技术瓶颈有望突破；柔性显示技术的发展，促进电子纸等柔性显示的普及。2021年，多种显示技术将齐头并进，为下游终端差异化发展提供可能性。 六、人工智能：布局呈现算法、算力双重心演进态势一方面，随着人工智能应用场景的复杂性和多元化，打造与硬件相匹配、面向特定应用场景算法优化体系愈加重要；另一方面，算力是未来AI应用取得突破的决定性因素，全国各省市加速区域算力的培育与提升。算法层面：（1）GPT-3等大规模自监督预训练方法快速演进，未来基于大规模图像、语音、视频等多模态数据及跨语言的自监督训练模型将进一步发展；（2）深度学习算法向深度网络和全局性方向不断突破，并与统 计学、机器学习和数据科学等方法进一步结合；（3）基于因果学习的信息检索成为重要方向，为海量数据检索复杂问题提供解决方案。算力层面：（1）据IDC数据，预测到2022年全球人工智能市场用于计算力的投资将超过176亿美元，复合增长率超过30%。中国人工智能市场投资中，70%以上为以计算力为核心的基础架构硬件市场投资。（2）各省出台的新基建专项政策中纷纷提出建设超算中心、高性能计算、新型数据中心等算力基础设施。山东表示2022年前在用数据中心机柜数达到25万架，浙江表示要建成25个大型、超大型数据中心。算力建设提速软硬结合 七、软件：技术开源的应用服务成为发展重点开源社区汇集全球海量开发者的力量，共同攻克技术难点、优化开源应用。与此同时，加速提升服务水平，完善运营体系，健全保障机制，为企业和开发者提供一个自由创新的开源技术平台。开源项目数量持续攀升龙头企业、个人开发者共同推动开源社区的建设，共享技术、数据、代码、工具和开发环境。全球开源项目数量呈指数级增长。中国开发者在亚洲地区具有较高开源活跃度。开源服务开源社区为开发者提供技术孵化、项目运作、法务咨询、标准研制、评价监测等一体化服务。推动创新模式向开放化、协作化演进。全球最大开源代码库GitHub全域事件日志数量总计约8.6亿条，活跃项目数量约5,421万个，活跃开 发者账号约1,454万个，分别较2019年增长了36.4%与21.8%。开源应用集中全球力量实现技术突破，引导前瞻性技术创新。开源应用从Linux、Apache、MySQL、Firefox、OpenOffice、GCC在全球大范围的应用，到LibreOffice、Dia、Gimp、FreeCAD等众多成熟的开源软件在制造、能源、金融、政务等领域得到推广应用。我国也在加速融入国际开源生态，开源贡献度逐步提升，在国际开源创新中的影响力进一步提高。在全球开源商业模式日益成熟的市场环境之下，建设和发展开源基金会，打造共享互惠的中国开源生态体系意义重大。 八、计算生态：基于ARM架构的市场阵营将加速壮大01 02 ARM生态日趋完备03 市场规模庞大ARM技术发展ARM架构发布了移动旗舰核心Cortex-A78和新的服务器核心Cortex-X1。ARM在软件方面制定了SBBR规范标准。广大厂商加速合作开发，基础软件、应用软件、中间件等已 实 现 多 领 域 覆 盖 。Intel、谷歌、微软、华为等众多国内外厂商加大投入共建ARM生态。2020年第四季度，全球基于ARM IP的芯片出货达到了67亿颗，超越了X86 、 ARC 和 Power 等其他架构的总和，截至A78相较于前代实现了22%的性能提升。X1更2021年2月，全球累积出是打破了功耗枷锁，专注于获得最高性能。货1800亿颗ARM处理器芯片。企业布局 ARM生态建设加速ARM架构服务器生态应用苹果M1芯片推出后，ARM架构将突破X86亚马逊：Graviton2服务器芯片；谷歌：与三星合作开发ARM处理器；华为：推出自主研发的麒麟芯片；微软：联合芯片企业为Surface打造ARM架构处理器。架构对PC整机市场的统治，为其赢得PC市场推广机会，吸引全球硬件、软件厂商齐力推动ARM生态建设。华为推出ARM架构服务器，开展华为沃土计划，联合行业合作伙伴、产业联盟、开发者共同打造ARM应用及生态。 苹果：推出M1处理器，在部分领域实现性能ARM架构PC反超。 九、信息安全：网络安全防护、威胁应对能力大幅提升2020年，新冠肺炎疫情加快了耗时数十年的数字化变革过程，数字技术的应用和发展加速产业数字化进程，也导致了网络安全问题的泛在化和复杂化。突破新兴领域数据安全技术为加强车联网、工业互联网等融合业务的数据安全检测和防护，同态加密、多方安全计算、差分隐私等数据安全关键技术将实现创新突破。健全网络安全技术标准体系 新型网络安全技术的出现，促使我国健全相对应的安全防护、风险评估、检测认证等标准。 为加强人工智能、区块链等重点领域网路安全防护，将出台网络数据分类分级指南、重要数据识别、网络数据安全评 估规范等重点标准。为保护行业关键信息基础设施，基于边缘计算、网络虚拟化、网络切片等新技术特性的网络安全防护技术将出现。推进网络安全大数据资源汇聚整合为提升对安全事件研判分析的基础数据支撑能力，将构建网络信息安全资源数据库，加强态势感知、风险监测、应急响应等网络安全技术能力整合。推进网络安全指挥大脑建设，实现网络安全领域信息自动监测识别、分析研判和预警处置。 十、自主可控：部分领域底线保障能力初步形成芯片制造设备材料14nm提升良率，并降低成本。28nm成熟工艺拓展产品族。新型显示领域，核心面板模组、光学材料、导光板、偏光片、掩膜版、靶材等配套体系继续完善。集成电路领域，高密度封装基板等材料设备的配套能力将得到改善。存储颗粒 提升现有64层三维闪存颗粒性价比，加快安防监控等行业应用，构建内循环。RISC-V我国在RISC-V的商业化参与度高，正在获得良性化生态支持。开源、开放、灵活的 RISC-V 架构，我国将有机会参与核心知识产权构建，建立差异化的竞争力。加快192层3D NAND闪存颗粒研发，信创工程推动试产。随着产业链条逐渐完善，相关产品将在金融、电力水力等重点行业领域推广应用，第二平面加速形成。 谢谢聆听！