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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 0 3 01 2 014-2020年中国传感器市场规模(单位:亿元) 3 2 000 500 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 ; 2 510.3 02 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; 2188.8 1 942.3 2000 1 690.8 1 419.3 集成 压力、温度、适度、流量、 1500 1 152.8 982.6 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 1 000 元件; 实现多参数综合监测。 5 00 0 2 014 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。 5 G: 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 Mini LED 1.5 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。 2 021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 2 020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!
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