世界信息技术产业发展报告

2018-07-15 15:11:24 江苏省企业技术改造协会 16

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综合篇 5

第一章 2017年世界电子信息产业发展态势与特点 

第二章 未来三年世界电子信息产业发展展望 

行业篇 

第三章 2017年集成电路产业发展回顾与展望 

第四章 2017年电子元器件产业发展回顾与展望 

第五章 2017年消费电子产业发展回顾与展望 

第六章 2017年通信产业发展回顾与展望 

第七章 2017年计算机及网络产业发展回顾与展望 

第八章 2017年物联网产业发展回顾与展望 

第九章 2017年传感器产业发展回顾与展望 

第十章 2017年新能源汽车电子产业发展回顾与展望 

第十一章 2017年医疗电子产业发展回顾与展望 


 

世界信息技术产业发展报告

(2017-2018)

综合篇

第一章 2017年世界电子信息产业发展态势与特点



摘要:

在全球经济持续复苏的有利环境下,世界电子产品制造业在恢复增长的基础上,回归较快增长态势,产值增长4.02%,销售额增长3.03%,主要产品门类份额基本稳定,电子元器件成长强劲。发达经济体普遍复苏,新兴经济体快速增长,中国、美国、韩国、新加坡、中国台湾成为拉动产业增长的主要力量,全球领先国家和地区市场普遍实现增长。技术变革持续深入发展,智能化转型和应用需求持续爆发,智能时代已经到来,产业竞争逐渐向围绕智能化应用的技术、创新和生态聚焦。

2017年,世界经济形势继续好转,但不稳定因素依然存在,经济复苏仍不明朗。发达经济体经济增长普遍提速,中国和亚洲新兴经济体经济增长依然强劲,拉美、独联体国家等的经济出现一定的改善迹象,世界经济总体增速有所提升。根据国际货币基金组织(IMF)10月发布的《世界经济展望》,2017年,全球经济增长3.6%,高于此前1月(3.4%)、4月(3.5%)和7月(3.5%)的预测。发达经济体增速预计为2.2%,受经济活动放缓和政策不确定性影响,美国、英国增速下调0.1个百分点,与此同时,欧元区、日本、亚洲新兴国家、欧洲新兴国家和俄罗斯的增速预测值普遍上调,发达经济体总体增速仍比4月上调0.2个百分点。得益于中国更强劲增长预期的推动,新兴和发展中经济体的增速比4月预期上调0.1个百分点至4.6%,中国的增速预期为6.8%,比4月上调两个百分点,超过印度0.1个百分点,重回全球第一的位置,新兴和发展中经济体仍为全球增长的主要驱动力量。

2017年,信息技术产业对经济社会转型发展的基础性驱动作用持续释放,美国、日本、欧盟、中国等主要经济体均出台一系列促进政策,进一步加快布局新兴技术研发和产业化,抢占技术变革先机,推动产业发展。在人工智能、物联网、大数据等革新技术推动下,智能化应用场景迅速拓展,新兴市场需求持续增长,带动产业与技术创新不断涌现。在发达经济体普遍复苏、新兴经济体快速增长的双重带动下,2017年世界电子信息产品产销额均保持较快增长态势,新兴市场国家的高速增长表明其仍是世界电子信息产业增长的重要推动力。

一、世界电子产品加速复苏,电子元器件增长强劲

2017年,全球经济继续保持低速增长态势,增速略有提升,经济增长依然面临不确定性因素的影响,复苏尚不明朗。美、日、欧等发达经济体总体回暖,发展中经济体保持较快增长速度,是推动全球增长的重要力量。2017年,世界电子信息产品制造业持续复苏,在2016年略有增长的基础上,增速提升2.95个百分点,产销值均保持较快增长态势。根据《世界电子数据年鉴2017》(The Yearbook of World Electronics Data 2017)测算,2017年,世界电子产品产值达到17911.37亿美元,同比增长4.02%,销售额达到17561.39亿美元,同比增长3.03%,与2014年相比,产销值恢复较快增速,销售摆脱衰退态势,复苏形势整体向好。

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图1.1 2014~2017年世界电子产品产销值及增速

在各类产品中,电子元器件占据最大市场份额,高达34.37%,其次是电子数据处理设备、无线通信设备、控制与仪器设备,分别占据23.87%、18.13%和8.24%的市场份额。与2016年相比,细分产品门类的市场占比总体保持稳定。其中,电子元器件增幅最大,市场份额同比上升了2.33个百分点,上升态势较为显著;电子数据处理设备降幅最大,市场份额同比下降了1.36个百分点,与上年相比,份额持续下滑,降幅有所扩大。

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图1.2 2017年各类电子产品市场份额

2017年,在智能硬件等新兴市场的带动下,电子元器件成为增长最快的产品门类,控制与仪器设备、无线通信设备保持较高增速,消费电子产品、办公设备同比下滑,其中办公设备的下滑态势最为显著。从产值看,办公设备、消费电子产品同比负增长,其他各产品门类均实现正增长。其中电子元器件产值增速为8.72%,控制与仪器设备、无线通信设备产值分别增长3.46%和3.10%,办公设备、消费电子产品产值分别增长-3.54%和-0.12%,总体产值增长4.02%。从销售额看,除办公设备、消费电子产品同比下滑外,其他各门类产品均实现正增长,电子元器件销售额增速最快,增长6.64%,办公设备下滑最显著,增速为-3.31%,电子产品整体销售额增长3.03%。作为最大产品门类的电子元器件的强势增长带动电子产品整体产销值出现较快增长,其他门类的产销值增速均在平均值以下,仅控制与仪器设备销售额增速略超均值。

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表1.1 2014~2017年世界电子产品产销值统计

二、发达经济体普遍复苏,新兴经济体较快增长

受全球经济增长提速影响,发达经济体和新兴经济体电子产品产销值普遍呈现增长态势。中国、美国、韩国、新加坡、中国台湾成为拉动全球电子产品产销值增长的主要力量,新加坡、越南、中国台湾和韩国增速最快,日本成为排名前十的国家和地区中唯一增速下降的经济体,而墨西哥是唯一未摆脱衰退的国家。

在电子产品产值方面,受全球经济向好影响,2017年世界排名前十的国家和地区中仅墨西哥仍处于衰退中,但降幅有所收缩。中国仍居产值榜首位,2017年产值达到6824.91亿美元,同比增长3.45%,产值规模约为排名第二的美国电子产品产值的3倍,中国作为世界第一大电子产品制造国的地位稳定。韩国超过日本成为第三大电子产品产地,越南取代巴西进入产值榜榜尾。新加坡成为产值规模前十位的国家和地区中增长最快的国家,2017年电子产品产值增速达到14.38%,比上年提高9.25个百分点,产值超过德国。中国台湾电子产品产值增速排名第三位,2017年电子产品产值增长9.36%,比上年提升7.45个百分点。中国、美国、德国、马来西亚摆脱负增长态势,其中马来西亚增速提高了8.5个百分点,墨西哥增速小幅提升,但仍为负增长,日本成为榜单中唯一增速下降的经济体,被韩国超越后位居第四。

表1.2 2017年世界电子产品产值排名前十的国家和地区

单位:亿美元,%

国家和地区

2014年

2015年

2016年

2017年

产值

产值

增长率

产值

增长率

产值

增长率

中国

6675.35

6694.95

0.29

6597.5

-1.46

6824.91

3.45

美国

2345.37

2310.06

-1.51

2294.64

-0.67

2340.51

2

韩国

1154.29

1079.92

-6.44

1116.45

3.38

1217.17

9.02

日本

1258.58

1130.74

-10.16

1159.82

2.57

1163.53

0.32

中国台湾

712.96

676.26

-5.15

689.2

1.91

753.68

9.36

新加坡

592.96

562.82

-5.08

591.7

5.13

676.78

14.38

德国

641.27

555.74

-13.34

553.82

-0.35

565.16

2.05

马来西亚

594.43

518.48

-12.78

502.33

-3.11

529.42

5.39

墨西哥

508.76

497.37

-2.24

494.94

-0.49

493.65

-0.26

越南

291.36

367.18

26.02

403.53

9.9

448.92

11.25

注:2017年为预测值。

资料来源:The Yearbook of World Electronics Data 2017。

表1.2 2017年世界电子产品产值排名前十的国家和地区

在电子产品市场规模方面,世界主要国家和地区市场均呈现增长态势,与上年半数呈现衰退相比,市场复苏迹象明显,前十大经济体排名没有发生变化。中国电子产品市场规模达到4708.00亿美元,同比增长6.02%,继2015年超过美国成为全球最大电子产品市场以来,榜首地位得以进一步稳固。美国市场规模为4252.32亿美元,同比增长1.57%,扭转负增长态势。摆脱衰退的国家和地区还包括英国、墨西哥、韩国、法国,其中英国增速提高14.56个百分点,但仍不足以超过印度进而使排名得以提升。越南持续成为榜单中电子产品市场规模增长最快的国家,增速高达9.47%。印度、中国紧随其后,分别增长7.02%、6.02%。日本是前十大经济体中唯一增速下降的国家,由于与排名第四的德国之间存在巨大的体量差距,其仍保持第三的位置。

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表1.3 2017年世界电子产品市场规模排名前十的国家和地区

三、技术变革开启智能时代,产业竞争聚焦智能应用

当前,世界正处在新一轮科技与产业革命的交汇点,信息技术是当前创新最活跃、带动性最强、渗透性最广的领域,新一代信息技术正处于加速成长期,新产品、新服务不断涌现。在技术变革带动下,产业格局正在发生深刻变化。信息技术对工业的带动作用正在不断释放,随着信息化与工业化深度融合,工业转型升级正成为全球关注焦点,以智能制造为目标的新兴智能产业,如机器人、工业互联网加速兴起,成为智能硬件、物联网等新兴市场的重要组成部分。信息技术的变革产生了一系列智能产品和智能服务模式,增加了人类社会各个领域的智能化需求,交通、金融、医疗、能源、家居、公共服务等领域的智能化水平不断提升,进一步促进了信息经济和智能硬件市场的成长壮大。人工智能成为当前行业发展的热点,围绕深度学习算法的产业生态逐渐形成,基于云端和移动端的应用快速拓展。技术变革强化了信息产业在经济社会发展中的基础性作用,智能化改造和应用需求旺盛并持续爆发,智能时代已经来临。

在智能时代背景下,产业竞争的焦点围绕实现智能化应用的基础设施、技术开发、模式创新、场景拓展、生态布局展开。各国政府纷纷出台引导性政策,加快本国在技术前沿领域的布局,国际巨头企业在工业互联网、物联网、数据中心、人工智能领域展开竞争,通过部署研发、开展并购等手段抢夺未来市场份额。在工业应用领域,瑞士ABB与IBM合作开发数字化解决方案平台ABB Ability;华为开发了基于物联网操作平台的智慧工厂以及可溯源的生产管理系统;微软、亚马逊等互联网巨头依托云服务切入工业垂直行业SaaS领域。在人工智能领域,英特尔以153亿美元收购无人驾驶公司Mobileye;谷歌收购印度人工智能公司Halli Labs;Facebook收购Facebook人工智能初创公司Ozl;百度收购智能语音企业KITT.AI;苹果推出A11 Bionic芯片,内嵌“神经网络引擎”;华为推出麒麟970芯片,内置基于寒武纪NPU的人工智能计算平台。在物联网领域,ARM公司推出首个行业通用构架——平台安全构架PSA(Platform Security Architecture),包含安全固件、可编程安全核心和一条安全调试通道,用于打造安全的互连设备;高通推出Qualcomm Network物联网连接平台,包括面向物联网终端、中枢和网关部署的一系列特性,可集中管理复杂多样的连接技术和生态系统;中国三大运营商启动窄带物联网基站建设,已建成数量达数十万个;华为发布首款窄带物联网芯片Boudica120,并于上半年出货。

 

第二章 未来三年世界电子信息产业发展展望

摘要:

受全球经济持续复苏的影响,预计在未来三年,世界电子产品市场规模将保持稳定增长态势,并在2.3%~2.9%浮动。美、日、西欧等传统发达经济体的市场份额持续下降,亚太地区新兴市场整体份额不断提升,总体上看,亚太地区仍是全球市场增长的引擎。电子产品结构持续小幅调整,但基本保持稳定,物联网、数据中心、智能制造等智能化需求对市场的带动作用逐渐显现,5G、人工智能等新兴应用影响未来细分市场的走向。

展望未来,全球经济持续复苏,但不稳定因素依然存在。美国在政府换届后,政策日趋保守,在美国带动下,传统发达经济体的贸易保护主义进一步抬头。自英国脱欧后,欧盟面临严峻挑战,产业增长不稳定性增加。日本市场在主要发达国家普遍复苏的情况下依然下行。美国、英国增速预期下调,表明发达经济体成长阻力因素不可忽视。新兴经济体保持较强的上升势头,成为推动全球增长的主要力量。在全球宏观经济影响下,未来电子信息产品市场规模将保持稳定增长,以智能化为特征的应用需求的带动性逐渐显现。

一、市场规模增势稳定,保持较快增速

自金融危机以来,受众多不稳定因素影响,全球经济呈现不稳定特点。受全球经济环境影响,世界电子信息产业增长遭遇起伏,在2013~2014年实现增长后,2015年陷入衰退,2016年恢复低速增长,至2017年重新恢复较快增长态势。伴随全球经济持续复苏,世界电子信息产品市场规模延续当前的增长态势,预计未来三年,世界电子信息产品市场规模将由2017年的17561.39亿美元增长到2020年的18996.55亿美元,2018~2020年,电子信息产品市场规模增速分别为2.91%、2.31%、2.74%。由此可知,世界电子信息产业进入稳定增长周期。

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图2.1 2015~2020年世界电子信息产品市场情况及未来发展预测

二、亚太新兴市场快速成长,传统发达经济体份额下降

未来三年,全球电子信息产业布局在保持基本稳定的同时向亚太地区除美、日以外的市场倾斜,美国、西欧、日本等传统发达经济体的总体量仍然占据主导地位。中国等除美、日外的亚太地区市场保持加速增长,市场份额不断提升。以中国为代表的新兴市场国家在产业格局中所占比重呈上升态势。

从地区层面看,美国、西欧和日本等传统发达经济体受宏观经济活动乏力影响,市场份额将延续小幅下滑态势。美国市场份额将由2017年的24.21%下降到2020年的23.64%,下降0.57个百分点;西欧市场份额将由2017年的14.01%下降到2020年的13.69%,下降0.32个百分点;日本市场份额将由2017年的7.30%下降到2020年的7.04%,下降0.26个百分点。2017年,美国、西欧和日本等传统发达经济体作为整体共占据全球电子信息产品市场45.52%的份额,至2020年,整体份额将下滑到44.37%。传统发达经济体经过长期积累,在全球化过程中处于产业链和价值链的高端环节,整体核心技术占据较大优势,在全球电子信息产业中依然占据主导地位。中国等除美、日以外的亚太地区国家,以及印度、巴西、南非等新兴经济体保持快速增长,在全球市场中的份额呈现持续上升态势。其中,中国市场份额将由2017年的26.81%增长到2020年的27.22%,上升0.41个百分点,相对于美国的领先优势逐年扩大,进一步巩固其全球第一大经济体地位。总体上看,世界电子信息产业格局持续小幅调整,亚太地区和新兴市场的地位和作用愈发凸显。

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图2.2 2017~2020年世界主要国家和地区电子信息产品市场份额

从国家层面看,中国、美国和日本稳居电子信息产品产值与市场规模的前列。产值方面,中国作为第一大电子信息产品制造业国家,继续保持稳固地位,美国和日本紧随其后。在市场规模方面,中国占比持续上升,进一步巩固其第一大市场地位,美国、日本分列第二、三位,未来三年,榜首三强的发展趋势保持稳定。西欧国家中,德国、英国、法国市场规模位列前三,未来三年,均保持增长态势,其中德国的增速更高,但低于新兴市场国家。亚太其他国家和地区(除美国、日本和中国外)市场规模将保持较高速增长,中国、韩国、印度、越南等国家的电子信息产品市场增量贡献位居前列。

表2.1 2017~2020年世界主要国家和地区电子信息产品市场规模预测

单位:亿美元

主要国家和地区

2017年

2018年

2019年

2020年

美国

4252.32

4337.85

4400.77

4490.53

日本

1281.11

1302.15

1321.4

1337.78

中国

4708

4879.3

5007.23

5170.62

西欧

2461.2

2506.95

2555.41

2600.89

亚太其他国家和地区

3874.75

4033.63

4157.81

4309.51

世界

17561.39

18073.01

18489.96

18996.55

注:亚太其他国家和地区指不包括中国、日本和美国的亚太地区。

资料来源:The Yearbook of World Electronics Data 2017。

表2.1 2017~2020年世界主要国家和地区电子信息产品市场规模预测

三、电子产品结构保持稳定,智能化需求带动作用显现

在产品结构方面,未来三年,电子元器件、电子数据处理设备和无线通信设备稳居世界电子产品市场份额前三位,2017年,三大产品门类的份额分别为34.37%、23.87%和18.13%。未来三年,电子元器件增速由最高逐渐回落至中等水平,总体上看市场份额将小幅提升;无线通信设备增速高于电子数据处理设备,两者市场份额差距缩小;控制与仪器设备增速持续领先(除电子元器件外),市场份额将有所提升。2017~2018年电子元器件的高速增长得益于当前以物联网、云计算、大数据、人工智能为代表的新兴技术应用市场需求的快速增长。随着5G、汽车电子、医疗电子、智能制造等的发展,无线通信设备、控制与仪器设备等细分市场快速增长。数据中心、人工智能的发展促使对计算的需求增加,这对电子数据处理设备市场带来利好。随着新兴市场不断成熟,各细分产品门类呈现不同的增长态势,但从总体上看,未来三年,世界电子产品的市场结构仍将保持基本稳定。

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图2.3 2017~2020年世界主要电子产品市场规模及增长率

未来三年,市场规模位列前四的电子产品门类的增速处于2%~5%,电子元器件、控制与仪器设备、无线通信设备、电子数据处理设备、消费类电子产品等细分市场均呈现先减速后加速的增长态势,预计2019年增速低于2018年和2020年,电子元器件市场在2017年出现的强势增长将在未来三年不断放缓,控制与仪器设备市场表现稳定且增速最高,消费类电子产品市场则持续处于衰退中。未来三年,电子元器件、无线通信设备将成为拉动世界电子信息产品市场增长的主要力量。

行业篇

第三章 2017年集成电路产业发展回顾与展望

摘要:

2017年,受益于存储器价格持续高涨和新兴市场需求增长,全球半导体市场迎来全面爆发,市场规模增长20.6%,其中,集成电路市场增长最快,年增速为22.9%,存储器市场同比暴涨60.1%,是整体市场出现大幅增长的关键。三星超越英特尔成为全球第一大半导体企业,自20世纪90年代以来首次榜首易主。在存储器市场的带动下,韩系厂商借势崛起。相比2015年和2016年,企业并购势头显著减弱,但几起关键交易仍然对行业发展带来巨大影响。10纳米工艺稳定量产,多款旗舰机型搭载采用新工艺的移动芯片,人工智能硬件开始应用于智能手机。展望未来,半导体和集成电路市场增速将大幅回落,但仍将保持较高增速,7纳米工艺竞争快速展开,有望在2018年实现量产。

2017年,数据中心、物联网、车联网、汽车电子、人工智能等新兴市场持续成长,集成电路市场持续向好;受益于存储器价格的持续高涨,整体市场呈现爆发性增长态势。领先企业整体业绩提升,三星超越英特尔成为全球最大半导体企业。在市场较快增长的同时,一些关键事件正对行业带来重大影响。东芝拆分引发全球存储器格局变革,结果利好增势强劲的韩系厂商;博通强并高通再次引发行业震动,在5G即将商业化的节点,移动芯片领域走向值得关注。工艺技术继续演进,10纳米工艺芯片面市,新工艺竞争已然显现;人工智能硬件嵌入移动处理器成为行业亮点,并将持续影响整个行业。

一、2017年集成电路产业发展态势

(一)半导体市场全面爆发,集成电路市场增速最快

2017年全球半导体市场呈现全面爆发态势,市场规模增长20.6%,其中集成电路市场增速最快,增速高达22.9%,相比上年的微弱增长(0.8%),本年度彻底摆脱颓势。存储器市场同比暴涨60.1%,是整体市场大幅增长的关键。

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图3.1 2016~2018年全球半导体市场规模和增速

根据WSTS的统计,2017年全球半导体市场规模突破4000亿美元大关,达到4086.91亿美元,同比增长20.6%,摆脱了2015年以来的颓势,并大幅超过2014年9.9%的增速。

从地区上看,各地区均实现高速增长。作为全球最大市场的亚太地区继续保持增长,增速为18.9%,比2016年的3.6%有大幅提升;日本市场保持增势,在上年摆脱衰退(3.8%)后,继续增长12.6%;欧洲市场强势增长16.3%,与上年的衰退(-4.5%)相比,复苏势头明显;美洲市场则成为表现最为强势的地区市场,增速由上年的-4.7%大幅提升为31.9%,创地区市场最快增速,彻底摆脱持续衰退态势。亚太地区凭借巨大的市场体量和较快增速,成为全球半导体市场高速增长的最大来源,美洲市场则凭借强劲的增长势头贡献了30%的增量。

从产品门类上看,各细分门类市场均实现快速增长,三类产品市场增速上双。上年度增长最快的传感器市场增速下滑6.8个百分点,但仍保持两位数增速,为15.9%;光电器件市场摆脱负增长(-3.8%),增速达到7.7%;分立器件市场增速由4.3%提高到10.7%;集成电路市场呈现爆发式增长态势,增速由0.8%大幅提升为22.9%,成为增长最快的细分市场。

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图3.2 2017年全球主要地区半导体市场增量占比

作为规模最大的半导体细分市场,2017年集成电路市场规模为3401.89亿美元,同比增长22.9%。其中,存储器市场暴涨60.1%,增势最为强劲,相比上年的负增长(-0.6%),实现强势复苏,超过逻辑器件成为第一大细分市场;逻辑芯片市场实现加速增长,增速为10.8%,比上年提高10个百分点;模拟芯片增长10.2%,增幅有所扩大;微处理器实现正增长,增速为4.2%,比上年提升5.4个百分点。前两大产品门类的高增速是本年度集成电路市场高速增长的主要驱动因素,而存储器市场的爆发是集成电路市场爆发的关键原因。

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图3.3 2016~2018年集成电路细分市场规模

(二)领先企业排名变革,三星超越英特尔居首

在半导体市场强势增长的形势下,全球领先企业普遍实现高速增长,受细分市场差异化影响,企业排名发生较大变化,特别是长期占据榜首地位的英特尔被三星超越。

自1993年以来,英特尔长期占据半导体企业营收榜首,近十几年来,三星崛起,长期占据第二的位置。根据市场调研机构IC Insights的数据,2016年第一季度,英特尔销售额高出三星40%,至2017年第二季度,三星营收首次超越英特尔跻身榜首,IC Insights 11月的最新数据预测,2017年三星营收将暴涨48.1%,达到656亿美元,英特尔营收增长7.0%,达到610亿美元,三星将超越英特尔成为最大的半导体企业。2017年英特尔营收增速与上年基本持平,但在前十大企业中增速偏低。

另外两家存储器巨头SK海力士和美光营收实现快速增长,增速分别高达75.8%和73.3%,成为前十大半导体企业中增速最快的企业,排名也均超过高通分列第三、四位。东芝营收也凭借存储业务获得23.9%的增速,稳住排名。除上述几家存储器供应商外,受益于数据中心和深度学习训练的拉动,GPU供应商英伟达的崛起十分显著,2017年营收将增长46%,排名跃升6个位次,排名第9,首次进入前十。与此同时,移动芯片企业联发科跌出前十,作为联发科竞争对手的高通虽然获得较高增长,增速为11%,仅高于英特尔和恩智浦,但在半导体市场普遍向好的态势中,并不足以稳住排名,而是下滑3个位次居第6。恩智浦则表现不佳,2017年营收下滑3.2%,成为前十大企业中唯一衰退的企业。此前恩智浦收购飞思卡尔成为全球最大的汽车电子公司,合并营收进入前十,但近两年来业绩持续下滑。博通营收增长15.8%,与2015年的大衰退、2016年的微弱增长相比,业绩实现强势反弹,超过高通位居第5。

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表3.1 2017年全球半导体企业10强

(三)企业并购势头减弱,关键交易影响行业格局

近两年全球半导体并购集中爆发的态势进入2017年后明显减缓。根据IC Insights年中数据,2017年上半年已经宣布的十几起并购案总金额不过14亿美元,即便考虑到未计入统计的英特尔153亿美元并购案,与2015年创纪录的726亿美元相比仍显著回落;进入下半年,虽然贝恩资本等以180亿美元收购东芝闪存业务,但总体上看,并未出现多个大额交易,与2016年相比并购势头减弱。

尽管全年并购额明显下降,但全球半导体领域的并购活动依然频繁,几起关键交易进展极大影响了行业未来格局。3月13日,英特尔宣布以153亿美元收购无人驾驶公司Mobileye,以强化英特尔在无人驾驶汽车领域领先技术供应商的地位,与英伟达、高通等抗衡,该典型交易代表了国际巨头竞相布局无人驾驶等人工智能领域。9月20日,东芝董事会与贝恩资本达成基本协议,将旗下闪存业务以2万亿日元(约合180亿美元)的价格出售给由贝恩资本牵头的财团(包括苹果、戴尔、SK海力士、Hoya集团等),持续了8个月的东芝闪存并购案宣告结束,东芝是NAND闪存领域的领先供应商,工艺技术先进,此次并购将极大影响未来存储器的市场格局。高通收购恩智浦遭遇波折,欧盟宣布对该交易的审核将延续到2018年,打破了高通在本年内完成收购的原计划,高通跨界布局面临挑战。11月6日,高通证实接到收购要约,博通拟以创纪录的1300亿美元收购高通,一周后,高通拒绝了博通的报价,此后博通仍致力于完成收购,该交易一旦成功,将创造年营收超过300亿美元的全球第三大半导体企业,并将极大影响移动芯片、汽车电子、物联网芯片等领域的格局。

表3.2 2017年全球半导体主要并购案

单位:亿美元

序号

宣布时间

收购方

被收购方

收购金额

1

2月10日

联发科

络达

5.75

2

3月13日

英特尔

Mobileye

153

3

3月28日

TDK

ICsense

4

3月29日

MaxLinear

Exar

4.72

5

4月11日

超微

Nitero

6

9月8日

Littelfuse

IXYS

7.5

7

9月20日

贝恩资本等

东芝闪存业务

180

8

9月23日

Canyon Bridge

Imagination GPU部门

7.5

9

10月10日

Dialog

Silego Technology

2.76

10

10月25日

苹果

PowerbyProxi

11

11月20日

美满

Cavium

资料来源:根据新闻数据整理。

表3.2 2017年全球半导体主要并购案

(四)存储器价格持续上涨,韩系厂商借势崛起

存储器市场的强势表现带动整个半导体市场高速增长,存储器价格的持续上涨是最重要的驱动因素。IC Insights数据显示,存储器平均售价自2016年第三季度开始上涨,2016年第四季度增速达到高峰,进入2017年,虽然增速不断放缓,但全年价格保持上涨态势。2016年第三季度到2017年第二季度,DRAM售价的平均季度增速为16.8%,NAND为11.6%,预计DRAM售价全年增速将达到63%,创自1993年以来增速新高,驱动DRAM市场规模增长74%,预计NAND闪存售价年增长33%。在高价格的支撑下,全球存储器市场实现60.1%的高速增长,达到1229亿美元规模,巩固了第一大细分市场门类地位,与2016年相比,市场增量达到461.5亿美元。作为对比,2017年全球半导体市场增量为697.6亿美元,存储器市场贡献率达到66%。

存储器价格的持续高涨受益于两方面的因素,一方面,智能硬件对存储器的需求持续攀升,造成全球产能紧张,另一方面,三星、SK海力士、美光等企业在适当增产后,通过控制产能增长保持存储器价格高位,以赚取超常利润。数据显示,几大存储器供应商年度营收均实现暴涨,三星更凭借存储器业绩超过英特尔,成为全球最大的半导体企业。三星、SK海力士等韩系厂商借势崛起,随着SK海力士参与的财团收购东芝闪存业务,韩系厂商在存储器市场中的地位进一步加强。

(五)旗舰机型嵌入10纳米芯片,人工智能成亮点

进入2017年,各主要移动芯片品牌采用10纳米工艺的新一代产品陆续量产,第一季度,三星、台积电10纳米产品正式推出,骁龙835、Exynos 8895、Helio X30领先面市,进入9月,采用台积电10纳米工艺的麒麟970和苹果A11 Bionic先后面市。Galaxy S8、Galaxy Note 8、小米6、一加5、LG V30、魅族PRO 7、美图V6、华为Mate 10、荣耀V10、iPhone 8、iPhone X等旗舰机型嵌入10纳米处理器,智能手机正式进入10纳米时代。

随着专用芯片的成熟,人工智能计算硬件在移动端的应用落地成为行业亮点。2017年9月,华为和苹果相继推出新一代手机处理器,麒麟970搭载寒武纪NPU处理器,A11 Bionic内嵌“神经网络引擎”模块,人工智能硬件首次应用于智能手机,如华为Mate10、苹果iPhone X和iPhone 8。苹果A11 Bionic芯片中的“神经网络引擎(Neural Engine)”模块是苹果基于ASIC的深度学习解决方案,实现了高准确率,以及比基于通用芯片(GPU、FPGA)方案更低的功耗。该专用芯片聚焦语音识别和图像识别领域,支持Face ID技术,该技术采用结构光解锁方案,代替了传统指纹解锁的Touch ID,安全性更高,Face ID的错误率为百万分之一,而Touch ID的错误率高达五万分之一。该人工智能芯片还支持AR功能。

二、未来发展趋势

(一)半导体市场持续增长,集成电路保持高增速

随着汽车电子、车联网、物联网、人工智能等新兴市场逐渐成长,以及存储器市场增势的延续,全球半导体市场将继续保持较高增速。但新兴市场需求尚不足以支撑较高增速,而存储器市场的增长势头也将减缓,半导体市场的增速将有较大回落。集成电路市场也将同步进入增速调整期,整体上看仍保持较高增速。

根据WSTS的预测,2018年,全球半导体市场规模将继续增长7.0%,达到4372.65亿美元,增速与2017年相比将回落13.6个百分点。从地区看,预计各主要地区市场增速均呈回落态势,美洲市场保持最高增速,增长10.3%,亚太地区增速回落到6.6%,仍是整体市场保持较高速增长的最大贡献力量。从细分市场来看,2018年,主要细分市场均大致呈回落态势,仅光电器件市场增速进一步提升,提升0.5个百分点,成为增长最快的细分市场。

集成电路市场增长势头大幅放缓,预计2018年增速回落15.9个百分点,到7.0%,市场规模达到3640.34亿美元。从产品门类看,存储器市场增速由60.1%急剧滑落到9.3%,但仍然是整体市场增长的最大来源,其他门类市场增速也不同程度放缓。

(二)工艺竞争持续深入,7纳米工艺即将量产

2017年,采用10纳米工艺的主流芯片不断面市,但10纳米工艺的量产并不顺利,业界普遍认为10纳米仅为过渡性工艺,随着极紫外光刻设备的引入,7纳米工艺的开发提上日程。目前,台积电、三星、格罗方德、英特尔均发布了开发计划,7纳米正成为全球领先半导体厂商对市场主导权争夺的焦点。台积电计划从2017年开始测试7纳米芯片的制造工艺,年中宣布已有12个产品设计定案,赛灵思、Arm、Cadence等企业已与台积电宣布合作开发下一代芯片,并计划在2018年初试产,下半年开始量产;三星的规划图更加激进,计划在2018年年初下一代Galaxy S9上即使用新款7纳米工艺处理器;为追赶主流工艺,格罗方德跳过10纳米工艺,直接研发7纳米,2017年6月推出7纳米工艺平台,预计2018年上半年试产,2018年下半年实现量产;英特尔10纳米工艺芯片将在2018年出货,若能实现较高良率,仍将保持技术优势,其7纳米工艺处理器将在2020年量产。主流芯片品牌的下一代产品有望采用新一代工艺,比如苹果A12、麒麟980、高通840/845等,工艺良率和成本控制将成为量产的关键因素。

 

第四章 2017年电子元器件产业发展回顾与展望

摘要:

2017年电子元器件产值在上年企稳回升后快速上升,中国电子元器件产值仍然领跑全球。摩尔定律走向终结,半导体产业面临拐点,美国联合官产学研多方力量,启动三大项目,布局下一代半导体技术发展。宽禁带器件技术日益成熟,应用领域从军事快速扩展至商用领域,市场将呈现爆发式增长。光子学在项目推进、制造工艺、新型器件等领域获得丰硕成果。硬件安全重要性不断凸显,多个硬件安全研究项目启动,相关技术成果纷纷涌现,从底层保障电子系统安全。

 

2017年电子元器件全球产值在上年企稳回升后快速上升,同比增长高达8.72%,美国、西欧和亚太地区各主要国家和地区均呈现增长态势,新加坡以21.65%的增速领跑全球,中国大陆仍是唯一产值规模超过1000亿美元的国家和地区。随着“摩尔定律”日益临近终结,半导体产业发展面临拐点,美国国防部联合产学研多方力量,启动“跳跃”(JUMP)、“电子复苏”(ERI)和“芯片”(CHIPS)三大项目,以重大应用需求为出发点,从技术创新和产业链重组两方面寻求突破,布局下一代半导体技术发展。光子学在项目推进、制造工艺、新型器件等领域获得丰硕成果,沿着降低成本、提高技术成熟度、推动新型器件研发等方向继续迈进。宽禁带器件技术日益成熟,应用领域从军事快速扩展至商用领域,市场将呈现爆发式增长。硬件安全重要性不断凸显,多个硬件安全研究项目启动,相关技术成果纷纷涌现,从底层保障电子系统安全。

一、2016年电子元器件产业发展态势

(一)全球产值企稳回升,中国大陆地区领跑发展

全球电子元器件产值规模经历了2015年的短暂回落后,在2016年和2017年呈现快速上升态势,如图1所示。2014年、2015年、2016年和2017年产值分别达到5376.99亿美元、5251.61亿美元、5437.09亿美元和5911.23亿美元,2015~2017年同比增速分别为-2.33%、3.53%和8.72%。

图片关键词 

图4.1 2014~2017年全球电子元器件产值规模及增速

从地区来看,2017年美国、西欧和亚太地区各主要国家和地区均呈现增长态势。其中,新加坡以21.65%的增速领跑全球,韩国、中国台湾地区分别以14.57%和12.67%两位数的增速居于增长率的第二位和第三位。中国大陆仍是唯一产值规模超过1000亿美元的国家和地区,2017年产值达到1514.74亿美元,较2016年增加8.69%,在全球总产值规模中的占比达到25%,远超过排名第二的韩国(14%),如图2所示。从2014~2017年复合年增长率(CAGR)看,新加坡和中国大陆分别以10.51%和7.62%位居第一名和第二名,韩国和中国台湾分别以5.79%和4.35%位居第三名和第四名,其他国家和地区则为负增长。全球主要国家和地区产值情况如表1所示。

图片关键词 

图4.2 2017年全球主要国家和地区电子元器件产值占比

表1 2014~2017年全球主要国家和地区电子元器件产值规模

单位:亿美元,%

国家和地区

2014年

2015年

2016年

2017年

2016~2017年增长率

CAGR

美国

593.09

566.88

554.61

574.14

3.52

-1.08

西欧

461.3

400.05

400.48

408.9

2.1

-3.94

中国大陆

1215.3

1315.05

1393.6

1514.74

8.69

7.62

中国台湾

555.09

534.76

559.75

630.69

12.67

4.35

日本

676.89

628.84

634.68

641.09

1.01

-1.79

韩国

698.3

667.1

721.61

826.74

14.57

5.79

新加坡

381.85

367.19

423.6

515.3

21.65

10.51

马来西亚

346.3

310.75

307.41

330.47

7.5

-1.55

世界总和

5376.99

5251.61

5437.09

5911.23

8.72

3.21

资料来源:The Yearbook of World Electronics Data 2017。

表4.1 2014~2017年全球主要国家和地区电子元器件产值规模

(二)美国启动三大项目,布局下一代半导体技术研究

当前,“摩尔定律”走向终结,半导体产业发展面临拐点,下一代半导体技术成为美国产、学、研和军方共同的关注热点。美国半导体研究联盟(SRC)和半导体产业协会(SIA)于2017年3月底共同发布了《半导体产业发展愿景指南》(以下简称《指南》),全面梳理了半导体产业需优先发展的14个技术领域及对应重点、在研机构和项目等。美国国防先期研究计划局(DARPA)一直是美国半导体技术创新的组织推动者,从20世纪80年代起先后启动了“超高速集成电路”、“微波毫米波单片集成电路”和“宽禁带半导体技术”等一系列重大半导体技术研发项目,这次其再次发挥组织创新优势,在《指南》的基础上,从2016年底至2017年8月接连启动了“跳跃”(JUMP)、“电子复苏”(ERI)和“芯片”(CHIPS)三大瞄准不同定位的项目,大胆创新、点面结合,以重大应用需求为出发点,从技术创新和产业链重组两方面寻求突破,力图扫清产业发展面临的技术和经济障碍,开启半导体产业发展新纪元。

“跳跃”项目突出协同创新,设立“二横(基础)四纵(应用)”六个呈网状的研究中心,鼓励围绕下一代半导体技术开展跨校/跨学科创新研究;项目为期5年,年均投资超过0.3亿美元。“电子复苏”项目突出下一代半导体基础技术研究,强调“微系统”发展思路,开展全新器件材料、设计和架构的系统性研发;项目为期4年,年均投资超过2亿美元。“芯片”项目突出系统级封装的灵活特性,大量引入商用先进知识产权和制造工艺,同时推进现有半导体器件的模块化和接口的标准化,实现多种具有先进功能、即插即用的“小芯片”。这些“小芯片”可根据特定军事用途快速、无缝拼接组装成所需“微系统”,将交付时间和成本减少70%,并支持系统的快速升级换代;项目为期4年,年均投资近0.2亿美元。

《指南》、“跳跃”和“电子复苏”项目技术发展重点如表2所示,美国将全面推进下一代半导体技术。基础研究从新器件和新系统架构两个层面同步展开。应用研究优先发展传感器和通信系统、分布式计算和网络、认知计算、智能存储系统等领域。“芯片”项目则着重完成现有器件/微系统的模块化及在未来系统中的最大程度复用,设计、验证和制造等传统产业链中的重要环节或可因此省略,还可实现商用先进技术和军用安全保障手段的优势互补,以及继续推进商/军用半导体产业链的深层融合。

图片关键词 

表4.2 美国下一代半导体技术发展重点

(三)光子器件持续成为研究热点,突破电子发展瓶颈

光子器件将有力推动光互联、光通信、光信号处理等器件的发展,数据传输速度有望达到每秒太比特,突破现有计算机、超大容量和超高速信息传输处理的发展瓶颈,带动从网络基础设施到数据中心,再到超级计算机的全方位发展,其发展受各国重视。2017年,光子学在制造工艺、器件、项目等多方面都取得了大量进展。以下为2017年取得的部分重要成果。

在制造工艺方面,2017年10月,美国麻省理工学院研究人员开发出硅光子与层状二碲化钼集成新方法,根据新方法制备的器件既可以作为发光二极管,又可以作为光电探测器。该技术首次将二维材料实现的电光源集成在无源硅光子晶体波导上,二维光源和探测器单元有望提高光子器件的通信速率。二钛化钼的辐射波长不在硅吸收波长范围内,从而大幅减少硅的吸收损耗。将光源与有效片上调制器结合,有望进一步提高光耦合效率,还有利于实现波分复用。与传统Ⅲ-V族半导体光源相比,二碲化钼与硅集成制备出的器件尺寸更小。

在器件方面,2017年3月,比利时微电子中心(IMEC)成功研制毫米级896Gb/s硅光子收发器,朝未来TB级互联超紧凑型多通道光纤收发器的实现迈进一大步。该双向896Gb/s硅光子收发器将高密度56Gb/s锗硅电吸收调制器阵列、锗硅波导探测器和多芯光纤接口集成到了一起。硅光子收发器内包含一个由16个锗硅电吸收调制器和16个锗硅光电探测器组成的阵列,该阵列的通道间隔为100μm,阵列排布在单一的硅芯片上实现。锗硅电吸收调制器和锗硅光电探测器都是通过单一的锗硅外延生长工艺制造的,大大简化了硅光子收发器的加工方案。该芯片还集成了光功率分配器,并通过此方式实现了用单一激光源为多个发射通道提供光照。同时还集成了一个由美国Chiral光子公司生产的密集光纤光栅耦合器阵列,并与一个减距光线阵列(PROFA)相连接。

在项目方面,2017年7月,欧盟硅光子学供应链开发项目——“光子库与制造技术”(PLAT4M)项目完成,在欧洲建立了硅光子学供应链。该项目于2012年启动,目标是提高现有硅光子学制造技术,实现从技术研究到商业化生产的无缝过渡。该产业链基于三个特征不同但互补的技术平台,分别来自法国电子信息研究院(CEA-LETI)研究中心、意法半导体公司和IMEC。CEA-LETI研究中心在高电阻率硅衬底上的800nm掩埋氧化物上开发了基于1310nm硅膜的新型硅光子平台及专门用于多项目晶片(MPW)硅片光子技术的3种专业开发套件(PDK),满足O波段收发器和接收机的目标应用。意法半导体公司创建了结合最先进互补金属氧化物(CMOS)制造工具的先进光子纳米级环境,并开展功耗管理、降低光学超额损耗、信号复用和更高波特率器件实现更高数据速率传输等多种研究。比利时微电子研究中心巩固并进一步开发了基于200mm试验线的硅光子技术平台,以支持各种应用和市场的工业原型。

二、未来发展趋势

(一)市场规模持续增长,中国大陆仍领跑全球

对比2014~2017年全球电子元器件产值规模和2014~2020年已有和预期市场需求可以看出,如图3所示,产业规模一直未能有效满足市场需求。未来,在物联网、电子信息产业技术的持续发展下,电子元器件的市场规模将持续增长,预计在2020年达到6650.34亿美元,2017~2020年CAGR达到3.28%。

图片关键词 

图4.3 2014~2020年全球电子元器件市场和产值规模对比

就地区来看,中国大陆市场规模仍领跑全球,2020年达到2744.8亿美元,2017~2020年CAGR将达到3.71%;美国位居第二,在2020年达到924.31亿美元;马来西亚超越中国大陆成为增速第一的国家,2017~2020年CAGR将达到5.41%,2020年市场规模达到188.17亿美元。中国大陆和韩国分列增速第二和第三位,2017~2020年CAGR将分别达到3.71%和2.59%。除中国大陆加速上涨外,全球主要国家和地区市场规模增长呈现总体平稳上涨的态势,如图4所示。

图片关键词 

图4.4 2014~2020年全球主要国家和地区电子元器件市场规模

图片关键词 

表4.3 2014~2020年全球主要国家和地区电子元器件市场规模

(二)宽禁带器件继续受各国重视,市场保持超高速增长

随着技术快速成熟,以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)为代表的宽禁带半导体在实现更高工作温度、更高功率、更小尺寸、更低成本功率器件方面扮演更重要的角色,在军事、电力、消费类电子等领域得到越来越广泛的应用,市场规模将迅速增长,带动全产业链的发展。

各国持续重视和推动宽禁带器件的发展。2017年4月,美国功率电子产业联盟(PEIC)在美国国家标准和技术研究院先进制造技术协会(NIST AMTech)的资金支持下开展功率电子产业研究并发布报告,指出宽禁带半导体器件是美国重要的竞争优势,要保证美国在该领域的领导地位还需要在宽禁带半导体的技术研发方面开展更多的工作,包括SiC、处于商品化初期的硅基氮化镓(GaN-on-Si)和性能处于探索阶段的GaN,以及氧化镓(Ga2O3)、铝镓氮(AlGaN)和金刚石等。2017年8月,美国能源部先期研究计划局(ARPA-E)启动“使用创新的拓扑结构和半导体创造新型可靠电路”(CIRCUITS)项目,投资3000万美元资助21个子项目,通过聚焦新型电路拓扑结构和系统设计,实现宽禁带器件性能的最大化,形成对现有硅功率器件的替代。2017年7月,印度科学研究院也初步获准投资5亿美元建立硅基氮化镓制造厂,满足军事和工业发展需求。

对于碳化硅市场,法国市场研究公司悠乐(Yole)在2017年8月发布数据,预测碳化硅功率电子器件市场将在2019年出现爆发,2020~2022年CAGR达到40%,2022年市场规模超过10亿美元。电源仍然是碳化硅最大的应用领域,光伏转换器、电动汽车及充电基础设施、轨道交通等都是重要的应用领域。目前碳化硅分立器件仍占市场主导位置,但全碳化硅模块已开始进入市场,并获快速发展。

对于氮化镓市场,悠乐公司在2017年10月发布数据,预测氮化镓功率电子市场将在2017~2022年迎来爆发式增长,CAGR达到84%,产值在2022年底将达到4.5亿美元。GaN器件的最大应用领域为功率电源,激光雷达、电动/混动汽车等将成为GaN应用增长最快的领域。

(三)电子元器件硬件安全担忧凸显,多种安全技术将不断涌现

电子元器件一旦被发现存在硬件漏洞,或遭受硬件攻击,将出现比软件攻击更大的危害,且无法像软件漏洞一样通过补丁或升级的方式来弥补,只能替换,耗时耗力。2017年2月,美国国防科学委员会(DSB)发布了名为《国防科学委员会网络空间供应链特别小组》的报告,指出美国国防电子元器件供应链面临严峻安全形势,不仅有伪冒元器件的大举泛滥,还可能出现软硬件漏洞的植入。

2017年各国继续加强电子元器件硬件安全的研究。美国DARPA分别于2017年4月和2017年11月启动“通过硬件和固件实现系统安全集成”(SSITH)和“配置安全”(ConSec)等项目。SSITH项目目标是设计出直接在硬件架构层级上保障安全的技术,能够保护硬件和电路级不受网络空间入侵者的攻击,而不再仅仅依赖基于软件的安全补丁。ConSec项目目标是提高军事领域可负担和通用商用现货电子器件和子系统的可信计算能力,以及减少网络空间攻击的薄弱环节。美国空军于2017年10月发布“可靠和可信的微电子解决方案”(ATMS)项目公告,保证商业代工厂制造的微电子产品可信、可获和受保护,使更广泛的商用现货电子元器件能够用于军事系统。2017年11月,英国也依托贝尔法斯特女王大学安全信息技术中心(CSIT)成立了新的安全硬件和嵌入式系统研究所(RISE),以改进包括元器件在内的硬件安全,以及减少可实施网络空间攻击的薄弱环节。

在技术进展方面,2017年3月,法国CEA-LETI研发出“盾牌”技术,可帮助保护芯片不受来自芯片底面由红外激光器、聚焦离子束(FIB)、化学和其他方式实施的侵入式或半侵入式物理攻击,保护内嵌在联网设备、智能卡和其他系统中的芯片,为用户带来更多隐私、人身安全和财产安全保障。10月,美国空军研究实验室研发出嵌入式“迷你加密”(Mini Crypto)模块,可保卫无人机和爆炸军械处理机器人等系统间的通信和数据传输。该“迷你加密”是一个加密引擎,能够自主产生用于会话的“密钥”,设计小而轻,所需功耗与助听器相当,仅有400mW,符合美国国家安全局标准和最高加密标准,可保护最高秘密数据,可嵌入到多种通信设备中,用于保护数据和对通信设备的用户进行认证。未来,在各国的高度重视下,更多新型安全加密技术将不断涌现,以保障电子元器件硬件安全。

 

第五章 2017年消费电子产业发展回顾与展望

摘要:

消费电子是面向个人和家庭消费需求,以提高生活便捷度、舒适感、娱乐性为目标的一类电子产品的总称,是电子信息产业中创新最为活跃、市场竞争最为充分的领域,具备迭代周期快、时尚设计感强等典型特征。当前,全球消费电子市场处于下行态势,增长乏力。消费者的基本使用需求已被满足,产品的创新空间显著减少,技术之争愈演愈烈,传统消费电子行业亟待寻找新的增长点,智能硬件、虚拟现实、可穿戴产品等新兴业态仍需加快培育。

受贸易前景的不确定性影响,全球消费电子市场依旧处于下行态势,市场增长乏力,部分产品出现下滑局面。智能手机是消费电子产品销售额最大的产品类别,占比接近一半。智能手机由增量市场转为存量市场,市场格局逐渐趋于稳定,中国品牌的市场占有率不断攀升。产品创新空间显著减少,机身薄化、大屏幕、大内存容量、高像素摄像镜头、指纹辨识、大容量电池等都是主流高端智能手机硬件搭载趋势。受上游面板和元器件价格上涨的影响,整个电视市场重返低迷态势,市场从价格竞争回归到价值竞争。电视显示技术呈现多元化的趋势,OLED、量子点、8K电视、激光电视等大量涌现,电视产品朝着更大、更清晰、更轻薄、画质更出色的方向不断进步。可穿戴设备市场稳健增长,智能手表和健康指数监测是主要增长点。可穿戴设备领域投资较为活跃,交易一直呈上升趋势。各种可穿戴设备的设计更加像传统产品(如手表、眼镜)的同类,使得可穿戴设备需求得到释放。

一、2017年消费电子产业发展态势

(一)消费电子市场依旧下行,智能手机占消费电子产品支出近五成

美元升值及英国“脱欧”等因素将加大全球贸易前景的不确定性,不利于消费电子产品销量增长。全球消费电子市场2017年以来都在出现不同程度的下滑,消费电子核心产品,如PC、平板电脑、智能手机、电视和相机等产品市场增长乏力,甚至出现下滑局面。受智能手机市场挤压,平板电脑和PC市场销量预计下滑6%。据《世界电子数据年鉴2017》(The Yearbook of World Electronics Data 2017)统计,2017年,消费电子产品产值预计为1061.37亿美元,比2016年的1062.67亿美元微幅下滑0.12%。从市场情况来看,2017年,消费电子产品销售额为1012.68亿美元,同比下降1.56%。据美国消费技术协会数据,从产品类别看,2017年智能手机消费额将达4320亿美元,占全球消费电子产品支出的47%。其中,新兴市场智能手机消费额占全球的近60%;电脑产品(平板电脑、便携式电脑和台式电脑)的销量2017年将下降6%至3.8亿台;平板电脑销量预计降至1.36亿台,同比下滑10.3%。

图片关键词 

图5.1 2012~2017年消费电子产品产值与销售情况

(二)智能手机由增量市场转为存量市场,创新空间显著减少

智能手机由增量市场转为存量市场,市场格局逐渐趋于稳定。据Trendforce预计,2017年全球智能手机产量将达14.6亿部,同比增长7.35%。位列前三名的品牌是三星、苹果和华为,产量分别为3.22亿部、2.16亿部和1.52亿部,市场占有率分别达22.1%、14.8%和10.4%。中国智能手机品牌表现突出。华为、OPPO、VIVO和小米合计占全球市场份额达31.6%。据IDC数据预计,2017年智能手机的平均售价将增长7%以上,这要归功于三星Galaxy Note 8、苹果iPhone周年纪念版、全新的Google Pixel和Essential手机等新品上市。5.5英寸以上屏幕的设备增长将超过34%。OLED面板日益受到智能手机行业的青睐,预计2017年OLED在整体智能手机市场的搭载率达到28%。18∶9全面屏推广迅速,在智能手机市场的渗透率达到9.6%。

智能手机产品的创新空间显著减少,机身薄化、大屏幕、大内存容量、高像素摄像镜头、指纹辨识、大容量电池等都是主流高端智能手机硬件搭载趋势。迭代产品的突破点主要在更精致的外观、双摄像头的技术以及更智能的语音助手和应用系统。此外,快充技术和无线充电技术不断成熟,更高的防护等级,VR、AR的适配成为2017年的新趋势。综观2017年各大智能手机品牌搭载的新技术,苹果在新机iPhone X上运用了人脸识别和无线充电等技术;华为率先发布了全球首款人工智能手机芯片——麒麟970,并用于Mate10上;三星Note 7搭载虹膜识别技术;LG也正在研发虹膜识别技术;诺基亚申请可折叠屏幕手机的专利;华硕推出AR手机。

(三)电视市场重返低迷态势,显示技术成为厂商竞争焦点

受上游面板和元器件价格上涨的影响,主打价格战的互联网电视丧失了价格优势,呈现疲软态势,整个电视市场重返低迷态势。据WitsView统计,2017年全球电视出货量约为2.1亿台,同比减少4.2%。从品牌出货量来看,三星电子和LG电子出货量依然位居前两名,2017年前三季度,二者合计出货量达4945万台,占全球市场份额达33.8%。据CTA预计,4K UHD电视是电视机行业增长最快的部分之一,2017年4K超高清电视销量将达到1670万台(同比增长59%),将创造146亿美元的收入(同比增长45%)。

电视市场从价格竞争回归到价值竞争。全球彩电业技术之争愈演愈烈,显示技术呈现出多元化的趋势,包括OLED、量子点、8K电视、激光电视、壁纸电视等在高端市场大量涌现,电视产品朝着更大、更清晰、更轻薄、画质更出色的方向不断进步。

OLED电视渗透率稳步提升。以韩国LG电子、日本索尼和中国创维为代表的企业不断发力于探索OLED显示技术,让OLED电视快速实现市场化。OLED市场正逐渐形成完整的产业链。荷兰的飞利浦、德国的美兹、丹麦的Bang & Olufsen,以及日本的松下、索尼等国外家电巨头也纷纷研发和推出OLED电视产品。根据Digitimes数据,预计OLED电视全球出货量将达200万台,同比翻番。

量子点技术关注度日益增加。以韩国三星电子和中国TCL为代表的企业将量子点技术应用于彩电领域。苹果公司也积极投入量子点应用相关专利研发,从近期量子点相关专利的获得情况来看,苹果公司正积极研究量子点技术导入消费电子产品的可能性,将量子点技术作为强化显示效果的关键技术。量子点广色域技术产品的研发日益受到重视,加速了材料和产业链的发展,三星斥资7000万美元收购了美国量子点材料公司QDVision,同时三星还是拥有超过300项量子点技术专利的德国Nanosys公司的主要投资人。

(四)可穿戴设备市场稳健增长,智能手表和健身监测是主要增长点

可穿戴设备市场正随着智能手表、健身追踪设备以及其他一系列产品,从初期概念阶段演进为更加成熟的产品类别而加速发展,每年都有大量可穿戴新产品问世,从运动手环、智能手表到各种基于虚拟现实、增强现实技术的头戴设备。可穿戴设备领域投资较为活跃,交易一直呈上升趋势。据CB Insights预计,2017年,可穿戴设备领域将实现150宗交易,投资额约为6.28亿美元。

受益于智能手表添加了蜂窝通信功能,以及各种可穿戴设备的设计更加像传统产品(如手表、眼镜等)的“同类”,而不是作为一种电子设备形态出现,例如大量传统手表厂商参与到智能手表市场中,研发的智能手表在外观上看起来与传统机械表无异,可穿戴设备需求得到释放。据Gartner预计,2017年全球可穿戴设备销量将达3.1037亿台,同比增长16.7%;销售额将达305亿美元,同比增长17%。其中,全球智能手表销量将达到4150万件,同比增长19.3%,销售额将达93亿美元;头戴显示器销量将达2201万台,同比增长36.8%;穿戴式摄像机销量将达105万台,同比增长517.6%;蓝牙耳机销量将达1.5亿支,同比增长16.7%;智能手环销量将达4410万支,同比增长26.1%;运动手表将达2143万件,同比增长9.1%;其他健身监测器将达3028万台,同比增长0.5%。

二、未来发展趋势

(一)全球贸易前景不确定,消费电子领域增长依然乏力

全球经济增长势头受诸多因素的制约和负面影响,如经济发展失衡严重、贸易保护主义蔓延、石油等(刚需)日用品价格上涨、各国通胀压力加大和全球利率普遍上调等因素,增加了全球贸易前景的不确定性,导致消费环境不利于消费电子需求增长。预计2020年消费电子产品销售额将实现979.93亿美元,较2016年下滑4.74%,降幅有所收窄。中国、印度等亚洲新兴市场在消费电子领域仍然存在巨大潜力。

图片关键词 

图5.2 2016~2020年世界消费电子产业销售额变化趋势

(二)智能手机市场将持续增长,中国品牌市场地位更加稳固

全球智能手机市场将持续增长,IDC的数据显示,至2021年年均复合增长率约为3.3%。2018年全球智能手机普及率将达66%,全球五个国家和地区的智能手机普及率将超过九成,分别是荷兰(94%)、中国台湾(93%)、中国香港(92%)、挪威(91%)和爱尔兰(91%)。

智能手机市场格局将被改写。三星电子在高端市场受苹果挤压,在中低端市场受中国手机品牌围剿,市场占有率下滑。据Strategy Analytic公司预测,2018年三星智能手机的出货量约为3.15亿部,市场占有率将会下降到19.2%。中国的华为、小米、VIVO以及OPPO等手机厂商的市场地位将愈加稳固。

(三)彩电将恢复增长趋势,大屏高端彩电需求激增

随着各大液晶面板厂产能陆续释放,面板供应紧张局面得到改善,面板价格进入回落区间,预计2018年电视市场进入调整期,世界杯、冬奥会都会引发彩电换机潮,电视市场将恢复增长趋势。4K、曲面、超薄产品在未来仍是市场的主流产品。消费能力的提升推动消费结构升级,大屏高端彩电的需求量正在激增。越来越多的8K产品开始出现,目前各面板厂商在产或在研中的8K面板产品多达40余款,尺寸范围从65寸覆盖到110寸,显示了市场对于8K面板产品前景的乐观态度。2017年人工智能初见成效,带有人工智能功能的电视将进入市场。

OLED、量子点、激光电视未来几年将出现大幅度增长。随着越来越多的电视品牌进入OLED电视市场,目前包括LG显示、索尼在内的13家电视厂商推出了OLED电视,加上显示器良品率提升,预计2018年OLED电视在高端电视市场的出货量有望持续翻番。据IHS预计,到2020年OLED电视出货量将达到520万台,份额约为2.1%,销售收入将达到64亿美元,市场份额约为7.4%。量子点电视在三星、TCL、海信等厂商的大力推动下,未来增长潜力巨大。NPD DisplaySearch的数据显示,到2020年全球量子点市场规模将达到25亿美元。激光电视将占领超大尺寸市场,据奥维云网数据,预计到2020年,激光电视销量23.2万台,年复合增长率达51%,销售额43.1亿美元,年复合增长率达27%。

(四)可穿戴设备市场前景广阔,智能手表市场规模不断扩大

随着社会经济的发展和大数据时代的到来,以及传感器、柔性电子、太阳能电池等技术的不断改进,可穿戴设备应用范围将越来越广泛,市场前景广阔。医疗保健和健康被视为可穿戴设备在下一个阶段的主要驱动力。可穿戴设备公司不仅关注健身和活动跟踪领域,还针对慢性病进行健康管理,如糖尿病和心脏问题。随着AI、VR、AR等技术的逐渐普及,可穿戴智能设备在生物识别、安全和数字支付等领域也将扮演越来越重要的角色。

智能手表将成为最大的可穿戴设备类别,紧跟其后的是健身追踪器和身体传感器。据Gartner预计,到2021年,全球可穿戴设备销量将达5.05亿台,其中智能手表销售量将接近8100万支,占整个可穿戴设备市场的16%;到2021年,全球可穿戴设备的销售收入将达到550亿美元,其中智能手表销售收入将高达174亿美元,是所有可穿戴设备中最具潜力的类别之一。儿童智能手表将成为增幅最明显的产品,在2021年将占整个市场的30%。

 

第六章 2017年通信产业发展回顾与展望

摘要:

2017年全球通信产业保持平稳增长态势,产值及市场规模较上年均有所提升。欧美厂商发展呈现疲软态势,中国通信企业快速发展。全球LTE网络的建设进程持续加快,商用网络数量大幅增加。通信技术不断取得新突破,带动了行业的全面发展。未来三到五年,通信技术将继续快速演进,相关应用持续拓展,产业总体规模也将稳定增长。

2017年,全球通信产业保持平稳增长态势,总体产值与市场规模均较2016年实现提升。其中,欧美通信企业销售情况不佳、利润大幅下滑,中国通信企业发展势头良好。在LTE网络建设方面,全球相关进程持续加快,2017年11月全球移动供应商联盟(GSA)发布的数据预计,到2017年底,全球将有680~700张LTE网络实现商用。与此同时,第五代移动通信(5G)、光通信等技术不断取得新突破,引领了行业更多的创新与变革。

预计未来通信产业将呈现以下三大特点:一是受到全球人工智能、大数据及物联网高速发展的带动,行业将实现持续增长;二是在网络传输速率及容量需求大幅增长的带动下,通信技术将持续快速演进;三是5G、智能传感器、虚拟现实(VR)、射频识别(RFID)、近场通信(NFC)等技术的日趋成熟,有望推动通信产品应用的持续延伸。

一、2017年通信设备产业发展态势

(一)产业持续快速增长,市场规模不断扩大

全球通信设备市场在2017年保持扩张态势,打造了促进产业发展的优良环境。《世界电子数据年鉴2017》的数据预计,2017年全球无线通信与雷达设备的市场规模将达到3184.14亿美元,同比增长1.6%;电信设备的市场规模将达到806.38亿美元,同比增长2.0%。

表6.1 2014~2017年世界通信产品市场情况

单位:亿美元

年份

2014

2015

2016

2017

无线通信与雷达设备

3230.06

3134.99

3134.33

3184.14

电信设备

837.57

786.22

790.91

806.38

总计

4067.63

3921.21

3925.24

3990.52

注:2017年数值为预测。

资料来源:The Yearbook of World Electronics Data 2017。

表6.1 2014~2017年世界通信产品市场情况

从产品的产值情况分析,2017年全球无线通信与雷达设备的产值将为3823.12亿美元,较2016年增长3.1%;电信设备产值达到784.16亿美元,较2016年同比增长2.8%,如表2所示。

表2 2014~2017年全球通信产品产值情况

单位:亿美元

年份

2014

2015

2016

2017

无线通信与雷达设备

3663.59

3675.4

3708.05

3823.12

电信设备

764.2

738.65

762.79

784.16

总计

4427.79

4414.05

4470.84

4607.28

注:2017年数值为预测。

资料来源:The Yearbook of World Electronics Data 2017。

表6.2 2014~2017年全球通信产品产值情况

(二)欧美企业呈现疲软态势,中国厂商势头良好

2017年欧美通信设备厂商的发展呈现疲软态势,销售额及利润均大幅下滑,中国通信企业则快速发展,营业收入及利润均实现增长。

欧洲通信设备厂商方面,爱立信公布的财报显示,受市场经济环境不佳、企业处于转型周期等因素影响,爱立信2017年前三季度销售额为1441亿瑞典克朗,较上年同期降低8.5%;与此同时,在大规模4G网络部署后市场趋于平稳,2017年前三季度爱立信净亏损163亿瑞典克朗,较上年同期17亿瑞典克朗的净利润同比转亏,这也是爱立信自2016年第三季度首次出现亏损以来连续五个季度出现亏损。而诺基亚发布的2017年第三季度业绩报告显示,受通信设备业务下滑的影响,其于2017年第三季度实现销售额55亿欧元,同比下降7%,净亏损为1.9亿欧元,较上年同期的净亏损1.19亿欧元增长60%。

美国通信设备厂商方面,受制于业绩的疲软以及转型的步伐缓慢,思科公司的业绩呈现下滑态势。思科发布的2017财年全年业绩报告显示,2017财年公司实现净销售480亿美元,较2016财年的492亿美元下降2.4%,实现净利润96亿美元,较2016财年的107亿美元下降10.3%。

中国企业方面,全球最大的通信设备生产商华为公司,2017年上半年实现销售收入2831亿元人民币,较上年增长15%,营业利润率约11%。中兴通讯凭借对海外市场的持续拓展,实现营业收入和利润的双提升。中兴通讯公布的财报显示,2017年上半年,公司实现营业收入540.11亿元人民币,同比增长13.09%;实现营业利润32.94亿元,同比增长564.83%;实现净利润22.94亿元,同比增长29.85%。

(三)LTE商用持续较快布局,运营商力推5G发展

2017年,全球LTE商用部署范围持续扩大。GSA发布的统计数据显示,截至2017年9月底,全球已经有644张LTE网络在200个国家实现商用。GSA预计到2017年底,全球将有680~700张LTE网络实现商用,如图1所示。

图片关键词 

图6.1 2010年至2017年9月全球LTE网络数量

在LTE商用网络快速布局的同时,5G的发展日新月异。GSA发布的数据显示,截至2017年9月初,全球已有42个国家的81家运营商开展了5G相关的测试和试验。这些测试和试验主要涉及5G关键技术,如网络切片技术、大规模多输入多输出(MIMO)技术、复杂波束赋形技术、边缘计算技术等。与此同时,更多的运营商开始公布明确的5G或pre-5G商用时间表,如俄罗斯MTS宣布将于2018年世界杯期间在莫斯科提供5G服务;韩国KT宣布将于2018年在平昌冬奥会推出5G的外场试验,并计划在2019年实现正式商用;日本KDDI、软银和NTT DoCoMo都计划在2020年实施5G商业部署;美国T-Mobile和Sprint均计划在2019年实施5G商业部署;Telefonica将于2020年或2021年在英国开始提供5G服务,德国和西班牙的服务也会随后开展。

(四)通信技术持续发展,迎来更多创新与变革

2017年通信技术不断取得新突破,带动行业全面提升。在智能手机领域,OLED屏幕与人工智能逐渐成为各大厂商聚焦重点。三星公司2017年发布的S8系列和Note 8均搭载OLED面板,利用材料优势,可实现弯曲屏幕、裸眼3D屏幕、屏内指纹识别等功能,同时,还具有虹膜识别、防尘防水等功能及全新的Bixby人工智能助手。苹果公司2017年推出的iPhone X搭载了最新的A11仿生芯片,拥有一个每秒运算次数最高可达6000亿次的神经网络引擎,中央处理器的四个能效核心速度较A10 Fusion最高提升70%。华为公司2017年发布的Mate 10以及Mate 10 Pro采用华为首款人工智能处理器麒麟970,麒麟970芯片采用10nm工艺制程,其最大的特征是内置独立神经网络单元(NPU),专门处理海量AI数据。此外,麒麟970采用了HiAI移动计算架构,在处理同样的AI应用任务时,新的异构计算架构能够提高25倍的CPU性能和50倍的能耗表现。

在5G领域,2017年爱立信、华为、中兴通讯等厂商积极开展相关研究与测试试验,取得了良好成效。爱立信与西班牙运营商Orange在室外环境中完成了5G测试试验,使用一个重达300公斤的基站,以及多用户MIMO(MU-MIMO)和波束形成技术来模拟街道上的客户体验,该测试成功实现了12Gbps到17Gbps级别的传输速率。华为公司与日本电信公司NTT DoCoMo合作开发了全球首个4.5GHz系统,也是全球首个针对超可靠低延迟通信(URLLC)的5G移动技术的室外测试试验,测试的数据包传输成功率超过了99.999%,实现了小于1ms的空中延迟。中兴通讯与日本电信运营商软银在日本长崎的商用网络上,通过使用预标准的5G TDD大规模MIMO技术成功验证了24流的空分复用技术(24-stream space division multiplexing technology)。

在光通信领域,100G产品已经普及为市场主流,400G/600G成为厂商新的关注焦点。2017年3月,NeoPhotonics公司展示其400G及更高速率的可插拔相干CFP2-ACO模块,产品隶属ClearLight CFP2-ACO平台,可以帮助数据中心实现200G/400G/600G跨城域传输互联。2017年9月,Oclaro公司推出了针对400G/600G光子集成的相干发射器ICT和内差相干接收器ICR,这些高性能的器件可以支持多种速率,支持从DCI到超长距离传输各种应用。与此同时,SiFotonics公司正式发布其基于硅光集成技术的100G/200G相干接收器(Micro-ICR),此款产品可满足高速增长的骨干网、城域网、DCI市场100G/200G DWDM端口对小尺寸、低成本、高性能器件的需求,其400GICR芯片也已全面就绪,将满足400G/600G DCI市场应用的需求。

二、未来发展趋势

(一)行业保持平稳增长

伴随着物联网、大数据、人工智能的普及和发展,传统通信行业逐渐向综合信息服务业转型升级的趋势将进一步明显,全球下一代移动通信网络建设的步伐将继续加快,5G商用网络有望在未来3~5年内开展广泛部署。届时,全球5G网络的覆盖率有望快速提升,5G终端市场也将出现强劲的爆发。在相关趋势的带动下,预计未来通信行业将继续保持平稳增长。《世界电子数据年鉴2017》的数据显示,到2020年全球通信市场规模有望达到4335.29亿美元,如图2所示。

图片关键词 

图6.2 2017~2020年通信行业市场情况

(二)技术创新持续加快

随着网络传输速率及容量需求的大幅提升,通信技术也将继续快速发展与演进。比如,在光通信方面,受到用户未来多样化需求的带动,100G系统将很难满足数据流量的快速发展规模,超100Gb/s技术将逐渐发展普及,可以预见的1~2年内Pbit多芯空分复用以及光子轨道角动量复用将成为研究热点,高级正交幅度调制、相干接收、数字信号处理、多载波技术和光电集成工艺等新技术将逐步引入、普及并持续优化,不断提升光传输性能,降低光传输成本,相关产品也有望在性能、体积、功耗等方面持续改进和优化,规模化商业应用的速度也将进一步加快。再如,在移动通信领域,当前的5G技术仍处于发展初期,以测试研究为主,未来5G的相关核心技术将实现全面突破,特别是在大规模阵列天线技术、高频段传输技术、极密集网路技术等核心领域,全球的各大通信设备厂商、相关研究机构及行业组织都有望取得一批突破性研究成果。

(三)相关应用持续拓展

持续的创新将进一步推动通信产业纵向耦合与横向融合的进程。未来的通信网络将支持更加广泛的覆盖,提供不受制于时间、地点的接入,并实现多业务系统的并行支持。与此同时,现有的系统将实现空口接入的优化、协议栈与流程的适应性修改以及接入架构的扩展等,从而高效支持机器对机器(M2M)、公众保护与救灾通信(PPDR)以及三维地图(D2D)等领域的规模化应用。随着MEMS传感器、人工智能、VR等技术的日趋成熟,智能硬件的应用也将逐步扩展,并向更多领域延伸渗透,从而打造出前所未有的新型化智能硬件产品,如将高性能计算和5G通信等技术融合,应用于日常生活中,向可穿戴、智能化等方向延伸。通信网络也将在智能硬件应用的带动下,孕育新一轮的创新与变革。移动教育、移动医疗、移动工业、移动生活等将逐渐普及,通信行业与传统产业的融合随之进一步深入。新技术、新产业、新业态、新模式、新应用、新产品和新生态也将不断涌现。

 

第七章 2017年计算机及网络产业发展回顾与展望

摘要:

2017年全球PC市场出货量再创新低,服务器市场则出现回暖迹象,受人工智能等因素影响,整个计算机行业有望进入低速增长阶段。中国在高性能计算领域成果显著,绿色环保将成为超级计算机领域的重要衡量指标。受云服务、大数据等影响,以太网设备市场持续稳定增长。

2017年,计算机行业整体仍处在调整期,PC市场持续低迷,预计全年出货量仅为2.63亿台,是近几年出货量最低的一年;在中国市场的带动下,服务器市场出现回暖迹象,x86架构设备在市场上仍占有绝对优势;高性能计算技术增速稳定,神威太湖之光为中国赢得了全球超级计算机500强排行榜的十连冠;受工业互联网、大数据、云计算、物联网等快速发展的影响,以太网交换机与路由器市场稳步增长。

一、2017年计算机产业发展态势

(一)PC行业持续低迷,出货量继续向大厂集中

2017年,全球PC市场持续下滑。截至2017年第三季度,由于组件短缺导致价格上涨等原因,整个PC市场出货量呈现低迷态势。研究机构Gartner预计,2017年全球PC出货量将从2016年的2.70亿台降至2.63亿台。不过,随着越来越多的公司升级至搭载Windows 10系统的PC,整个PC市场有望在2018年恢复增长态势。

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图7.1 全球PC产品出货量统计与预测

PC市场持续向大厂集中的现象更加明显。前六大厂商(惠普、联想、戴尔、华硕、苹果、宏碁)的PC出货量在2017年第三季度达到了全球总出货量的84%,创下历史新高,而这一数字在2016年同期为78%。惠普超过联想成为全球最大的PC厂商,2017年第三季度其出货量占全球PC市场的21.8%以上,联想以21.4%的占比紧随其后。

Windows仍是PC市场的主流操作系统,研究机构Net Applications 2017年12月的统计数据显示,Windows操作系统占据着PC市场88.39%的份额,比上年同期的90.89%略有下降,苹果Mac操作系统的市场份额为由上年同期的7.50%增至9.05%。从具体操作系统的版本看,年初Windows 7的市场份额为45.75%,11月底则降至43.12%,年初Windows 10的市场份额为24.19%,11月底则增至31.95%,Windows 10的这一增长趋势仍将持续。

(二)服务器行业回暖,中国市场增速明显

2017年,全球服务器市场出现回暖迹象。受全球范围内市场需求不振的影响,2017年第一季度市场仍是下滑态势,出货量为260.2万台,同比下滑4.14%,中国市场的需求仍较稳定,全年共出货57.9万台,销售额达到23.2亿美元。进入第二季度,受数据中心升级改造与扩建等影响,世界各地市场均表现出不同程度的增长,收入同比增长2.8%,出货量则同比增长2.4%。第三季度,虽然各地区市场增长情况不同,但云基础设施的扩建等推动了全球整体出货量和收入的持续增长,收入同比增长16%,出货量则同比增长5.1%。

惠普与戴尔仍是全球最大的两个服务器厂商,其市场份额均超过21%,IBM在大型服务器市场仍占有非常重要的位置,浪潮则保持超过100%的增速,成为市场增速最快的厂商。

整个服务器市场的收入仍然主要来自x86市场。2017年前三季度,x86服务器的出货量和收入继续保持增长,其中第三季度分别增长了5.3%和16.7%。RISC/Itanium Unix服务器市场处于下滑阶段。大型服务器市场在上半年持续下滑,进入第三季度后,整个市场的收入同比增长了54.5%。

(三)高性能计算能力稳定增长,中国实现十连冠

全球高性能计算能力持续大幅增长。在2017年11月发布的全球超级计算机500强排行榜中,上榜的超级计算机总的计算能力达到了每秒845千万亿次,同比增长了25.7%。

由国家并行计算机工程技术研究中心研制、位于国家超算无锡中心的神威太湖之光第四次居于全球超级计算机500强排行榜首位,实现了中国超算在500强的十连冠,其峰值性能达到了每秒125.43千万亿次,持续性能为每秒93.01千万亿次。

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表7.1 超级计算机500强排行榜前十名

中国进入超级计算机500强的数量大幅增加,在11月的榜单中,中国以202套超过美国的143套排名第一,而在6月的排行榜中,美国有169套超算入围,而当时中国仅有160套入围。排在第三到第六位的依次是日本、德国、法国和英国,上榜数量分别为35套、20套、18套和15套。

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图7.2 全球超级计算机500强的国家与地区装机数量分布

英特尔处理器在排行榜中仍占有绝对优势,500强中使用了英特尔处理器的个数由上年同期的462套增至471套,使用了IBM处理器的个数由上年同期的22套降至15套,使用了AMD处理器的个数由上年的7套降至5套,使用了Sparc处理器的有7套,还有两套使用了神威处理器。值得注意的是,本次500强中全部使用了Linux操作系统。采用加速器/协处理器技术的系统有102套,其中86套使用NVIDIA GPU,12套使用英特尔Xeon Phi协处理器技术,5套使用PEZY计算加速器,不过,其中有两套系统组合使用了NVIDIA GPU和英特尔Xeon Phi处理器,另有14套系统使用Xeon Phi芯片作为主处理单元。

网络连接方面,本次500强中使用10G以太网的有204套,使用InfiniBand技术的系统有163套,使用英特尔Omni-Path技术的是35套,使用25G/40G/100G以太网的有23套。

惠普共有122套系统,相比上年同期的140套再次下降,但仍是500强中最大的供应商;联想从上年同期的96套降至84套,排名第二;浪潮以56套排名第三;克雷则由上年同期的56套降至53套,排名第四;曙光有51套。

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图7.3 全球超级计算机500强的供应商分布

与超级计算机500强同时发布的还有绿色500强,世界各国更加重视超级计算机的能耗与环保,在这一领域,日本的成绩较为突出。2017年11月,在绿色500强中排名前三位的系统均部署在日本,分别是Shoubu system B、Suiren2和Sakura,均由日本ExaScaler/PEZY公司建造,前十位中有八套都来自日本。另外,在超级计算机500强中第四名的Gyoukou在绿色500强中排第四位。

(四)市场需求持续增长,以太网设备市场增速稳定

在大数据、工业互联网、云计算等技术与相关产业的推动下,以太网设备市场仍然需求旺盛。市场研究机构IDC的数据显示,2017年,全球2~3层以太网交换机市场增速稳定,前三季度的销售收入分别达到了56.6亿美元、64.3亿美元和67.5亿美元,同比增长分别为3.3%、7.8%和9.4%。

100Gb以太网设备已经成为大型云服务商和大型企业等的采购重点。2017年第三季度,100Gb以太网交换机的出货量达到了近120万个端口,销售收入为6.08亿美元,占市场总收入的9.0%,高于2016年同期的3.6%。25Gb/50Gb以太网交换机产品也开始获得推动,并且在2017年第三季度出货量超过75万个端口,销售收入达到8500万美元。25Gb、50Gb、100Gb设备市场的增长对40Gb部分产生了负面影响,第三季度40Gb出货量同比下降36.7%,收入同比下降20.0%。另外,10Gb交换机出货量同比增长49.6%,收入同比增长5.2%;1Gb交换机作为企业与产业园区和分支机构部署的主要连网技术,继续占据以太网交换市场的大部分份额,三季度的出货量达到1.059亿端口,同比增长10.6%,占三季度全部端口的66.6%,销售收入同比增长2.4%,占三季度全部端口的42.6%。

2017年前三季度以太网路由器市场基本稳定,第一季度的销售收入为33.5亿美元,同比增长-3.7%;第二季度的销售收入为39.2亿美元,同比增长6.7%;第三季度的销售收入为39.1亿美元,同比增长9.4%。路由器的市场增长主要来自运营商部分,同比增长14.8%,而企业市场部分则同比下降6.4%。

思科仍然是全球最大的以太网设备商。根据市场研究机构IDC的统计,思科在2~3层以太网交换机领域,其市场份额仍超过60%。

二、未来发展趋势

(一)计算机市场有望进入低速增长阶段

受企业更新设备等的带动,以及中国市场等区域增长的推动,全球计算机行业有望止跌回暖,进入低速增长阶段。PC市场在持续了几年的低迷状态后,2018年的出货量将会出现微量增长。惠普、联想、戴尔、华硕、苹果、宏碁等PC大厂的出货量总和仍会继续增加,全球范围内的并购仍将继续。在数据中心升级改造等因素的推动下,服务器市场将继续保持增长,x86设备作为主流产品仍会继续巩固其相对于其他架构服务器的领先地位。随着世界各国对节能环保的要求不断提高,绿色高性能计算仍是未来几年的关注热点,计算机行业也将会迎来新一轮的创新发展,尤其是在高性能计算等领域,绿色节能等将成为衡量综合计算能力的重要指标,中国、日本、美国等将继续加大在这一领域的科研投入。

(二)人工智能将成为计算机行业创新发展的突破口

人工智能快速发展,为计算机行业带来了机遇。深度学习是人工智能的重要组成部分,大规模的深度学习对数据的收集、处理、分析与应用都提出了更高的要求,由此带来了巨大的计算能力的需求。目前,各大IT巨头都在通过处理器产品等,以提高智能计算为突破口迅速切入人工智能领域。2017年5月,英伟达发布了Volta架构产品,该产品的峰值性能为120TFLOPS/S,谷歌同期发布的TPU二代产品,其峰值性能更是高达180TFLOPS/S,IBM的AlphaGo2.0计算机战胜围棋选手柯洁,其所用的计算量仅有AlphaGo1.0的十分之一。此外,IBM最新发布的POWER 9处理器也提高了通用AI框架的性能。在人工智能大量计算的需求下,处理器的计算能力仍将持续大幅提升,并进一步推动计算机领域的创新发展,为整个产业的发展带来新的机遇。

 

第八章 2017年物联网产业发展回顾与展望

摘要:

2017年,全球物联网市场规模持续扩大,物联网连接设备数保持增长,全球物联网支出稳步上升。各国积极发布物联网相关规划,部署物联网信息基础设施,推进物联网相关通信技术发展,为物联网的发展营造良好的产业生态。未来数年,物联网技术将被广泛应用于电子产品,相关电子信息产业将稳步增长,各通信技术可能在不同的物联网应用场景中被应用。目前,物联网在产业界扩张的同时缺乏充分及正确的风险评估方法,难以保障部分物联网产品在未来的安全性,这将成为未来物联网安全支出大幅增长的原因之一。

2017年,全球物联网市场规模预计达到798亿美元,全球物联网连接设备数预计达到84亿,全球物联网支出超过8000亿美元,并有逐年增长的态势。各国持续推进物联网发展:美国发布《物联网信任框架》作为未来物联网认证计划的基础,俄罗斯计划部署人造卫星作为物联网信息基础设施,韩国电信与研华科技合作进军工业物联网领域,我国发布物联网相关规划并持续推进物联网相关通信技术的发展。到2020年,物联网技术将被广泛应用于95%的电子产品中以实现产品的新型设计,相关电子信息产业将稳步增长。更多新兴物联网—通信技术得到关注,未来可能在不同应用场景中互补。随着跨行业安全方案在物联网安全架构中越来越成熟,物联网安全支出将大幅增长。

一、2017年物联网产业发展态势

(一)市场规模持续扩大,全球物联网支出保持增长

全球物联网市场规模持续扩大。根据IC Insights 2017年数据分析,2017年全球物联网市场规模预计达到798亿美元,同比增长14%;2018年全球物联网市场规模将加速扩大,以30%的增长率突破千亿美元。同时,全球物联网连接设备数正逐年上升,Gartner预计到2020年这一数字将达到204.15亿。2016年,全球物联网连接设备数为63.82亿,此后将保持稳步上升态势。2017年全球物联网连接设备数预计达到83.80亿,同比增长31%。其中,消费类设备一直保持为占比最大的一部分,预计在2020年全球204.15亿物联网连接设备中有128.63亿是消费类设备。据移动通信商爱立信的数据分析,2015~2021年,全球物联网设备增长速度预计约为传统移动业务的7倍,基于蜂窝物联网和非蜂窝物联网的物联网设备增长率分别将达到27%和22%。

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图8.1 2016~2020年全球物联网设备数

2017年全球物联网支出超过8000亿美元,并有逐年增长的态势。IDC数据显示,2017年全球在物联网方面的支出预计超过8000亿美元,同比增长16.7%,到2021年,这一数据将达到1.4万亿美元,包括全球企业在物联网软硬件、服务及连接解决方案上的投资。在应用方面,生产制造、货运监控和生产性资产管理将成为投资最多的细分领域,智能家居、新能源汽车等细分领域的投资将大幅增加;在技术方面,物联网硬件将成为投资最多的细分领域,这部分投资将集中于物联网网络模块和传感器。

(二)各国稳步推进物联网发展,力争营造良好产业生态

2017年,各国持续推进物联网发展。美国产业联盟发布的《物联网信任框架》可作为未来物联网认证计划的基础,俄罗斯计划部署人造卫星作为物联网信息基础设施,韩国电信与研华科技合作进军工业物联网领域,我国发布物联网相关规划并持续推进物联网相关通信技术的发展。

美国在线信任联盟(The Online Trust Alliance,OTA)于2017年1月发布新版《物联网信任框架》,为未来物联网认证计划奠定基础。这一版《物联网信任框架》是在2016年3月发布的第一个版本的基础上进行了更新,包含了大量公共及私有部门在物联网设备的保护方面取得的成果,并对美国政府机构如美国商务部、国土安全部等在物联网安全方面的建议进行了整合。该框架不仅可以作为物联网设备开发商、采购商和零售商的产品开发与风险评估指南,还有助于消费者作出物联网设备的购买决策。

俄罗斯计划到2025年在近地轨道部署约200颗人造卫星,用于保障物联网地面用户的数据通信,并承担将数据传输至控制中心的任务。这项信息基础设施被命名为“脉冲星”,现已引起俄罗斯航天集团公司和俄罗斯电子公司的关注,建成之后,预计能保障多达5亿地面用户的终端连接。这项工作的最终目标是建立一个全球信息基础设施,为物联网相关应用和服务的爆炸式增长提供保障。

韩国电信(Korea Telecom)与中国台湾地区的研华科技(Advantech)于2017年6月签订合作备忘录,进军工业物联网。韩国电信与研华科技计划合作推出支持LTE-M通信技术的物联网闸道器,不仅可应用于智慧城市、智慧环境等领域,还可适用于各种严苛的工业自动化领域,如工业资产管理、状态式监控及预测性维护等,并可直接连接韩国电信的物联网平台“IoT Makers”,进一步开展设备连接、数据收集等物联网服务。

我国发布物联网相关规划,并持续推进物联网相关通信技术的发展。2016年12月,工业和信息化部(以下简称“工信部”)发布《信息通信行业发展规划(2016~2020年)》,该规划包含《物联网分册》,提出了未来五年我国物联网发展的方向、重点、路径和目标。2017年2月,工信部召开发布会,表示将加快5G等重点频率的规划进度,包括提出5G在6GHz以下频段的规划方案、做好5G技术试验毫米波段用频协调等工作。2017年6月,工信部办公厅发布《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》以推进窄带物联网的部署和物联网行业应用的拓展。

二 物联网产业未来发展趋势

(一)物联网技术将被广泛应用于电子产品,相关电子信息产业将稳步增长

据Gartner 2017年预估,到2020年,物联网技术将被广泛应用于95%的电子产品中以实现产品的新型设计。包含物联网解决方案的产品不仅能降低设备的管理维护成本,还可以为用户提供附加的功能和服务。相关由智能手机启用的物联网电子产品很可能在2019年初出现。一旦支持物联网应用的产品出现,用户对产品功能的兴趣和需求将迅速增长,进一步促使大部分供应商将物联网技术应用到产品中,届时,在相关电子产品中使用配套的物联网设备将会是一种非常经济的选择,且大部分产品很可能被设计为采取软件如智能手机应用程序来启用,部分电子产品如咖啡机、洗衣机、空调等将很快受到物联网技术的影响。

随着全球物联网架构越来越完善,大规模物联网应用服务将部署在城市环境中,相关电子信息产业将获得稳步增长。据IC Insights 2017年数据分析,2016~2020年全球物联网用半导体销售额将保持10%以上的年增长率。在经历2017年16%的增长后,全球物联网用半导体销售额在2017年预计达到213亿美元。到2020年,全球物联网用半导体销售额预计达到311亿美元。其中,智能汽车领域的物联网用半导体在2015~2020年的复合年增长率在所有细分领域中最高,达到32.9%。

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图8.2 2016~2020年全球物联网用半导体销售额

(二)更多新兴通信技术得到关注,将在不同应用场景中互补

物联网解决方案及终端设备以定制化为主,协议标准尚未统一,更多新兴通信技术正受到关注。根据Gartner 2017年发布的《物联网标准协议成熟度曲线》(Hype Cycle for IoT Standards and Protocols 2017),LoRa、窄带物联网(NB-IoT)、Sigfox这3种低功耗广域网通信技术处于2017年物联网标准协议成熟度曲线的顶峰,正受到产业界的关注,被各厂商竞相营销炒作。据Gartner预估,LoRa的市场份额将在2018年达到峰值,占低功耗广域网市场总量的1/3,在未来10年内,通过LoRa连接物联网的设备数将保持增长态势;NB-IoT到2022年将至少占低功耗广域网市场总量的1/3。

在物联网领域,目前尚无某一种低功耗广域网通信技术能够完全取代其他技术,未来各通信技术可能形成互为补充之势。NB-IoT适于部署运营商级网络,在未来可与其他部署企业级或行业级网络的低功耗广域网通信技术互为补充。目前,已有在非授权频段的广域网通信技术如LoRa在智慧城市、行业或企业中得到应用,其产业规模和技术成熟度均高于NB-IoT。LoRa在非授权频段能够满足个性化的专用需求,可以快速进行热点覆盖,形成低功耗广域网络。截至2017年6月,Sigfox的网络部署已覆盖美国100多个城市,预计2017年底将占美国网络覆盖率的40%。NB-IoT在授权频段,在处理干扰和网络重叠方面特性更好,能够提供与蜂窝协议网络一样的服务质量,在主流运营商和设备厂商的积极推动下,NB-IoT有望具备部署全国性广覆盖网络的技术和产业基础。基于现有产业发展态势,各低功耗广域网通信技术无法完全被替代。在多样化的物联网应用场景中,NB-IoT可以主攻运营商级网络,而以LoRa、Sigfox为代表的非授权频段广域网通信技术可在企业级或行业级网络中灵活部署,共同完善物联网的网络层。

(三)安全支出将大幅增长,半数预算将用于产品修复或召回

物联网安全解决方案还没有完全成熟,安全问题持续发生。2017年2月,美国一所大学遭到DDoS攻击,攻击源自校内多达5000台的贩卖机、路灯等物联网装置;2017年3月,俄罗斯银行的自动取款机在恶意程序的攻击下自动吐钞。种种事故表明物联网被入侵后将危害系统运行和数据安全,保障物联网安全已成为物联网持续发展的必要条件。

物联网在产业界扩张的同时缺乏充分及正确的风险评估方法,未来半数安全预算将用于产品修复或召回。物联网技术在楼宇自动化、汽车系统、工业流程等物理安全至关重要的环境中的使用将会大幅增加;物联网在商业、工业等领域的快速扩展将会超过变更补丁等系统支撑的能力。其中,嵌入式物联网设备将会出现更多缺口,企业将不得不召回那些无法通过网络进行补丁修复的组件。在涉及生产、运营和安全的工业物联网用例中与涉及物理系统和网络系统整合的商业物联网用例中,一旦出现问题,数百万台设备将需要被更新。在低成本消费领域中,物联网的扩张同时引入了大量多样化无线网络,这些网络充满着被用以进行拒绝服务攻击的风险,一旦更新无法顺利进行,大量产品将被召回。据Gartner预估,到2022年,半数物联网安全预算将用于产品故障修复、召回等弥补措施而非预防保护措施。

随着跨行业安全方案在物联网安全架构中越来越成熟,物联网安全支出将大幅增长。根据Gartner 2017年提出的十大热点战略预测(Top Strategic Predictions for 2018 and Beyond:Pace Yourself,for Sanity’s Sake),从2016年到2020年,物联网安全市场将以24%的年复合增长率(CAGR)持续扩大,到2020年,物联网安全市场总额预计达到8.405亿美元。物联网安全支出预计在2020年之后以超过50%的年复合增长率(CAGR)增加。届时,预估和管理风险方法的改进,一方面会使物联网在安全上的支出增长,另一方面会吸引更多针对物联网基础设施和系统的攻击。包括物联网安全服务、安全系统和物理安全保障,以及对物联网攻击的修复,企业在物联网安全方面的支出将出现爆发性增长,这一数字在2020年底将超过50亿美元。

 

第九章 2017年传感器产业发展回顾与展望

摘要:

2017年,传感器在物联网快速发展和巨大需求的推动下,继续保持高速发展态势。在基础研究领域,新原理、新材料和新工艺带来了更多的新型传感器;在现有传感器类型领域,光电传感器和低功耗传感器成为研究热点。下一步,随着物联网产业整体保持快速增长态势,以及在消费类电子、汽车电子等领域的大力推动下,运动传感器和指纹传感器市场将实现快速增长。大量传感器应用进一步带来了对架构开发、安全保障的巨大需求。

2017年,物联网持续向各应用领域深入发展,在此带动下传感器产业继续保持高速发展。在基础研究领域,新原理、新材料和新工艺带来了更多的新型传感器,如加入石墨烯材料、引入3D打印技术、借助植物实现监测等。在传感器传统类型的发展上,光电传感器和低功耗传感器成为研究热点,以满足高精度、大面积、长时间、低功耗无线传感网络铺设的需要。下一步,在物联网产业的带动下,传感器产业将保持高速增长,其中指纹传感器和运动传感器增速最快,进而有力地推动和扩展其在消费电子、汽车等领域的应用。而大量的传感器的应用也进一步带来了对开发架构、安全保障的巨大需求。

一、2017年传感器产业发展态势

(一)新原理、新机制、新工艺助力新型传感器发展

为了满足未来更多的发展需求,除了针对特定类型进行开发外,产业界和学术界还积极采用新材料、新原理和新工艺等方式探索前沿传感器技术,如实现超高工作温度、引入3D打印技术和借助自然界无处不在的植物等。

1.可工作在超高温的传感器

2017年5月,德国夫琅禾费研究所硅酸盐研究分所(ISC)的研究人员通过实现能够在高温部件上维持超声传感器运行的标准压电晶体,以及可耐高温和耐高温差的玻璃焊剂,成功开发出可在900摄氏度高温下持续工作的耐高温压电传感器,如图1所示,在所有应用中可至少稳定工作两年,而在部分领域寿命还可进一步达到数十年。当使用多个传感器用作发射器和接收器,缺陷的位置可精确至数毫米,或覆盖数米的监测范围。

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图9.1 可耐受900摄氏度的超声传感器

2.借助3D打印技术的传感器

2017年7月,英属哥伦比亚大学—奥肯那根分校的研究人员采用3D打印技术设计了一款小型化水质传感器,可实时、不间断监测多种水质参数,如浑浊度、pH值、电导率、温度和余氯等;制作成本低,可连续操作,并部署在供水系统的任一节点;无论水压或温度如何,都能提供精准的读数;支持无线功能,可独立工作并将数据报告传回测试站;即使其中一个传感器停止工作,也不会牵连到整个系统;采用3D打印技术,具有快速、便宜且易于制造的特性。

3.植物变身传感器

2017年10月,美国国防先期研究计划局(DARPA)拟启动“先进植物技术”(APT)项目,寻求将看起来简单的植物作为下一代情报搜集工具。该项目将通过修改植物的基因组,设计出健壮、基于植物的传感器,利用植物的自然机制来实现对环境刺激的感知和反馈,并拓展其来检测化学物质、病原体、辐射和出现的电磁信号,且不会对植物的生存能力造成损伤。这些传感器在其生存环境中可自持续,并可使用现有硬件进行远程监控。

(二)石墨烯材料赋予传感器更多能力

石墨烯是一种碳原子排布形成厚度仅为一个原子的准二维材料,在电子元器件、材料等多个领域都显示出巨大的应用前景。石墨烯具有良好的化学和生物分子检测能力,非常适合做传感器。研究人员通过在传感器中加入石墨烯材料,推动传感器的创新发展。

2016年12月,日本富士通公司宣布开发出了基于石墨烯的新型传感器。研究人员通过使用石墨烯替代硅晶体管的绝缘栅部分,开发出了全球首款超灵敏气体传感器。研究人员发现,当气体分子附着于石墨烯时可改变后者的功函数,进而引起了硅晶体管的阈值变化,而当气体分子脱离后,石墨烯又恢复其原始状态,从而实现高精度测量。图2(左)为新开发的石墨烯绝缘栅传感器示意图,图2(右)为传感器扫描电镜显微照片。该传感器能够探测浓度低于10ppb(ppb表示十亿分之一)的二氧化氮和氨气,实现实时环境气体监测,有望以此为基础进一步开发出能够快速、灵敏监测特定气体的气体传感器,满足大气污染、人体呼吸的有机衍生气体等领域的探测需求,有助于快速发现疾病。

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图9.2 基于石墨烯绝缘栅的传感器

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图9.3 具有高检测灵敏度的石墨烯电极

2017年2月,阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)使用一种激光划线技术,将柔性聚酰亚胺聚合物的局部加热至2500℃或更高,以在贴片表面形成碳化图形而开发出了一种新型石墨烯电极。这些黑色的贴片厚度约为33μm,多孔特性能够使被测分子充分渗透材料,如图3所示。研究团队利用这款石墨烯电极开发了一款针对三种重要生物分子的传感器,包括抗坏血酸维生素C、多巴胺以及尿酸。当被测分子到达电极表面时会释放出电子,产生与其浓度成比例的电流。每种分子的电化学响应具有不同的电压,传感器能够无干扰地同时测量多个被测分子的浓度,其灵敏度和检测下限均优于市面上的竞争产品。

2017年5月,西班牙开发出首个石墨烯—互补金属氧化物晶体管(CMOS)单片集成图像传感器。该图像传感器易于在室温和环境条件下制造且成本低廉,无需复杂的材料处理或生长工艺,可轻松集成到柔性基板及CMOS集成电路上,可同时成像紫外线、可见光和红外光,应用于夜视、食品检验、消防、极端天气条件下可视等多个领域。

(三)光学传感器应用领域继续延伸

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器,具有精度高、响应速度快、无需接触、可测量多个参数、结构简单、形式灵活等优点,并在2017年获得高速发展,应用领域不断延伸。

2017年4月,美国集成光子制造创新中心(AIM Photonics)宣布获得美国国防部新项目,开发可用于环境监测、化学武器和生物武器检测、疾病诊断、食品安全等领域的光子传感器,通过对多个光子传感器的集成,可同时扫描多个生物和化学试剂,扩大化学或生物目标的探测范围。这种方法也将催生出更多的新技术,如“片上实验室”可帮助研究人员和临床医生在单一血液样本中扫描几种不同的蛋白质,也能持续监测饮用水中的危险毒素等。该项目也是美国国防部推进经济增长战略的一部分,强调光学、光电和成像领域的产业集群,以促进就业与产出。

2017年9月和10月,英国Teledyne e2v公司先后获得欧空局(ESA)和美国国家加速器实验室(SLAC)的合同,将分别为ESA的荧光探测器(FLEX)卫星任务和SLAC的美国大口径综合巡天望远镜(LSST)提供定制电耦合器件(CCD)图像传感器。Teledyne e2v公司为FLEX提供的CCD具有自定义的帧传输设计,符合ESA FLORIS设备的具体要求,定制封装设计紧凑,并且与其热性能紧密匹配,满足热机械要求,还具有两个柔性电缆,用于电连接以及与FLORIS焦平面阵列中传感器的精确对准。Teledyne e2v公司为LSST提供的CCD通过极其平坦的焦平面实现优异的灵敏度和稳定的性能,表面平整度精度设计为人头发直径的二十分之一,每次曝光可提供3200万像素的图像数据,189个CCD250传感内置在一个定制封装中,通过紧凑的马赛克形式形成三个千兆像素阵列,具有16个输出通道,图像读取速度达到几秒,并能进行高速率图像采集。

2017年11月,美国宾夕法尼亚州立大学研发出一种回音壁模式光学谐振腔,能够使光线围绕微小球体周围旋转数百万次,从而为多种应用提供一种超灵敏的基于微芯片的传感器。这种类型的传感器由固体球体组成,与微细加工方法不兼容,但宾州州立大学的研究人员开发了一种创新的方法来生长片上玻璃微球体,具有超高灵敏度,可用于运动、温度、压力和生化传感。中空的硼硅酸盐玻璃球体是从密封和加压的圆柱形腔体上吹入硅基体上的,采用玻璃吹制技术,在高热和外部真空压力下,薄玻璃晶圆形成了一个几乎完美的气泡。研究人员将球体阵列的直径从230微米增加到1.2毫米,壁厚在300纳米至10微米之间。这项技术带来多项可能性,如化学、蒸气、生物物理、压力和温度传感等。

(四)低功耗传感器待机功耗降至接近于零

现行传感器依赖有源电子器件探测振动、光、声或其他信号。电子器件持续耗能,并耗费大部分电能于时间处理和所需探测信号不相关的数据。在现行电池供电时,该能耗将传感器有效寿命限制在数周或数月,阻碍了新型传感器技术和能力的发展。发展超低功耗传感器成为满足物联网快速发展的先决条件。

2017年7月,加利福尼亚大学圣地亚哥分校使用“栅极泄漏”晶体管构建了一种超低功耗电流源,以及使用直接将温度数字化并节省能量的创新系统,开发出了一种温度传感器,其运行功率仅为113皮瓦。该温度传感器采用65纳米CMOS工艺制造,芯片面积为0.15×0.15平方毫米,如图4所示,工作温度范围为-20℃到40℃。该传感器的响应时间约为每秒更新一次温度,稍慢于现有温度传感器,但已足以用于人体、家庭和温度不会迅速波动的其他环境中运行的设备。这种近零功率温度传感器可从人体或周围环境等低能量源获取能量,可以延长智能家居监控系统、物联网设备和环境监控系统的可穿戴或可植入设备的电池寿命。

图片关键词 

图9.4 温度传感器芯片阵列

2017年9月,美国东北大学在DARPA“近零”项目的支持下,研发出一款零功耗红外探测器,本质上是基于一种微机械光开关技术,被美国东北大学的研究人员称为“等离子体增强微机械光开关”。该款零功耗红外探测器巧妙地利用了等离子体超材料、光学、热传导、力学、微机械加工等物理原理和工程技术,能够在有意义的被测信号出现前,保持零功耗的休眠状态,在红外特征信号到达器件后利用其本身携带的能量来驱动一个热敏微机械开关,进而接通负载电路开始工作,以实现整个传感器节点仅在特定红外光谱出现时被“唤醒”。

二、传感器产业未来发展趋势

(一)产业持续快速增长

在智能制造、工业互联网、物联网等技术快速发展的背景下,全球传感器产业保持高速发展态势。伴随着在电子、材料等多个领域不断取得的突破,特别是微机电系统(MEMS)工艺技术的快速发展和引入,集成了更多功能的微型化、网络化、智能化传感器大量问世。

根据美国市场研究公司IC Insights在2017年5月发布的数据,2016年传感器销售额创纪录地达到73亿美元,比2015年所创新高的64亿美元继续上涨14%,利润上涨3.7%;在未来5年,整个传感器市场的复合年增长率(CAGR)将达到7.5%,并在2021年达到105亿美元。在细分领域,运动传感器、磁场传感器、驱动设备这几大类年销售额保持两位数的增长。除了减缓价格侵蚀外,受益于智能嵌入控制、新可穿戴系统和物联网应用扩展的广泛普及,传感器的出货量将大增。

(二)指纹传感器和运动传感器增长最快

法国著名行业研究公司悠乐公司在2017年初发布的报告预测,至2022年以下10种传感器将保持高速增长态势,分别是温度、图像、压力、运动、指纹、液位、气体、磁场、位置和光传感器。

在前十大传感器中,指纹传感器市场预计将以最高的速率增长,占据主导地位的应用领域为包括智能手机、笔记本电脑、平板电脑、智能可穿戴设备等在内的消费类电子。运动传感器则紧随其后,将在多个应用领域展现巨大机遇,占据主导地位的应用领域包括消费类电子、游戏和娱乐类电子、汽车电子、健康医疗和工业领域用电子设备等。其中消费类电子应用贡献最大,将领跑市场发展。MEMS技术也将扮演更加重要的角色,未来将着重在传感器的功能性和智能化上寻求差异化发展,如通过在封装级别集成更多功能来提升产品价值。

(三)向开放架构、更安全方向发展

随着单一系统中传感器的大量使用,来自不同厂商的不同传感器将协同和匹配工作,不同传感器间的兼容性将成为决定产品是否被采纳的前提。因此,采用开放架构、统一接口成为传感器走向协作和融合的必经之路。同时,采用开放架构可从根本上改变传统开发模式,避免各公司再进行低效的重复开发,加快传感器研发的速度。例如,美军已提出并大力推进传感器开放系统架构(SOSA)。该架构创建了模块化的开放系统架构规范,实现跨平台和各军种之间关键传感器组件的通用。

传感器作为物联网感知层中的重要组成部分,随着物联网应用在汽车电子、消费电子、生物医疗、工业、农业等领域的持续深化,获得更广泛的应用。需要指出的是,在扩大应用的同时,必须对传感器的安全性赋予更多关注,因为传感器作为外界物理信息的来源和物联网的入口,一旦被破解,不仅会导致数据泄露和网络入侵,更有可能对后续整个物联网应用产生冲击,造成范围大、程度深和不可挽回的损失。未来传感器安全技术将继续深化在硬件和算法两个方面的研究,通过软硬协同多方面保障传感器的安全。

 

第十章 2017年新能源汽车电子产业发展回顾与展望

摘要:

2017年,新能源汽车电子产业继续保持快速增长,成为汽车行业发展的重要支撑。汽车电子成本占整车成本的比重已经从20世纪70年代的4%上升到现在的40%左右,在新能源汽车中的比例甚至已经超过了50%。当前,新能源汽车电子产业发展环境良好,市场规模持续扩大,行业集中度不断提高;汽车全产业链绑定关系减弱,商业模式发生改变;汽车电子后市场成为竞争焦点,各类企业相继涌入;新型器件、材料、技术逐步问世,技术革新加快。未来,新能源汽车电子市场规模还将进一步扩大,技术和产品向智能化、集成化、低成本和高可靠性的方向发展,汽车电子前装市场将逐渐成为发展热点。

2016年,全球新能源乘用车销售77.4万辆,较上年同比增长42%,占全球乘用车市场份额为0.86%;2017年,预计新能源乘用车占比有望提升至1%。2016年,我国新能源乘用车销售35万辆,较上年同比增长62%,占全球已售新能源乘用车总量的45%。可以看出,全球新能源汽车市场依旧火爆,而我国是全球新能源汽车市场的重要组成部分。伴随着新能源汽车市场的长久发展,新能源汽车电子产业也将不断增长。

一、2017年新能源汽车电子产业发展态势

(一)市场规模持续扩大,行业集中度不断提高

受益于新能源汽车和智能网联汽车的发展,近年来,全球汽车电子市场规模持续扩大,2016年已达到了2348亿美元,同比增长16.3%,增速也有所提高;我国作为全球汽车电子市场的重要组成部分,2016年市场规模达到了740.6亿美元,全球占比超过30%。

单位:亿美元

年份

2011

2012

2013

2014

2015

2016

全球

1450.6

1557.9

1674

1786.3

2019

2348

中国

372

430.4

509

579.2

657

740.6

表10.1 全球及中国汽车电子市场规模

图片关键词 

图10.1 2011~2016年全球及中国汽车电子市场规模及增速

良好的市场环境导致企业兼并重组频繁发生,跨国并购屡见不鲜。在汽车芯片方面,高通力争收购恩智浦,瑞萨收购英特矽尔,致力于在车用半导体领域带来业务增长;在汽车安全系统方面,均胜电子收购日本高田,一举将气囊市场份额从8%扩大至25%。

国内汽车电子企业间的兼并重组也日益频繁。作为强势崛起的动力锂电池产销大国,我国的动力锂电池产业迎来了快速发展机遇期,并购热潮持续升温,交易范围从上游的锂、镍、钴、锰、石墨等矿产资源到中游的正极材料、负极材料、电解液和隔膜等四大材料,再到下游的电池模组、电池管理系统BMS、电池制造等,基本囊括了动力锂电池全产业链。而且,伴随着市场规模的扩大,产业发展的红利甚至吸引到大批其他行业企业进行跨界并购,催生出一批跨界企业,家电/消费电子企业得润电子通过收购意大利汽车电子产品与解决方案提供商进入汽车电子领域,装备制造企业东方精工收购北京普莱德快速切入新能源汽车锂离子动力电池系统业务,等等。与此同时,企业间的兼并重组巩固和扩大了优势企业的市场份额,各细分领域的龙头企业市场占有率不断提高,行业集中度得到提高。

(二)产业链绑定关系减弱,商业模式发生改变

以往,由于汽车芯片需要定制、需求量较智能手机偏低,汽车电子工作环境恶劣、对事故零容忍,以及汽车电子相关标准严格、认证时间需要若干年等,汽车电子产业链具有单个汽车厂商对芯片的需求量偏低、对产品可靠性和寿命要求极高、产品认证周期长和标准严格等特点。这些特点使得传统零部件供应商、整车厂商已形成强绑定的供应链关系,市场主要被欧美几个大厂掌握,对新进企业形成坚实的行业壁垒。但是,随着新能源汽车的普及以及智能网联汽车的发展,汽车电子行业的新进从业者不断涌现,此种产业链绑定关系逐渐减弱,带来商业模式的改变。

以互联网技术为代表的信息技术正加快孕育着新一轮的技术革命,对汽车电子产业的研发、生产、消费、金融以及相应的组织管理方式产生深刻而全面的影响。近几年来,互联网企业探索进入汽车行业,在新能源汽车、无人驾驶领域非常活跃,谷歌、百度、优步、阿里巴巴等均已宣布了无人车的研发计划,谷歌和百度等企业更是实现了上路实测,推动着传统汽车电子产业和其他产业之间的融合。同时,消费电子企业进军汽车电子,汽车电子市场增长稳定、前景可观,而智能手机、PC市场增速下滑,促进消费电子企业进入汽车电子领域来巩固其市场地位。企业之间的跨界合作带来了新的机遇,不同行业之间的界限也将模糊化,商业模式逐渐改变。

(三)后市场成为竞争焦点,各类企业相继涌入

汽车电子作为汽车后市场中的一个重要组成部分,主要包括汽车影音、车用电子电器、汽车导航和配件,以及智能辅助驾驶系统等。自2010年以来,全球汽车市场进入稳步增长阶段,在市场驱动以及政策支持下,汽车电子后市场各种产品得到大规模应用:由于4G网的快速普及和智能化手段的发展,智能后视镜的4G大屏逐渐成为主流;随着行车记录仪性能的提升及其对行车安全的重要性渐显,以及360度全景记录仪的出现,行车记录仪逐渐成为刚需产品,其市场进一步扩大;凭借ADAS在车道偏离预警、车道保持系统、碰撞避免或预碰撞系统和夜视系统等方面的优势,加上政策倒逼,其渗透率大幅提升,有望迎来新的爆发点;由于我国在2015年全国汽车标准化技术委员会会议中对于TPMS汽车轮胎压力监测系统的强制安装达成共识,胎压监测成为促进后装市场发展的重要契机;语音交互可以减少开车玩手机的安全隐患,大幅提高行车安全性,成为车机产品的标配。除此之外,车载导航、中控大屏等也大大推动了汽车电子后装市场的持续发展。2016年,中国汽车后市场规模达到8800亿元,已是名副其实的全球第一大汽车后市场,预计2017年将突破1万亿元。2017年6月,工信部、国家发改委和科技部联合印发《汽车产业中长期发展规划》,提出要加快发展汽车后市场及服务业,推动汽车智能化水平提升,到2025年,重点领域全面实现智能化,汽车后市场及服务业在价值链中的比例达到55%以上。

伴随着新能源汽车、无人驾驶汽车的发展和汽车电子后市场的火爆,各类企业纷纷进入这一领域,跨界竞争愈发激烈。传统整车企业、互联网企业、消费电子企业、家电企业等,都不同程度地参与到了汽车电子后市场的竞争中,给新能源汽车电子市场带来了新气象。

(四)新器件、新材料、新技术逐步问世,技术革新加快

新能源汽车逐步成为SiC(碳化硅)功率器件的优势应用领域,对电能精细管理的需求驱动SiC器件技术的快速进步。应用碳化硅、氮化镓等新型材料的器件应运而生,和传统硅基材料相比,碳化硅、氮化镓等新型材料工作电压较高(20kv),工作温度、抗辐射能力、工作频率也都更具优势,国内对碳化硅的相关研究已经起步,相关芯片产品也已问世。高效能非易失性内存技术得到发展,富士通推出全新FRAM(铁电随机存储器)解决方案MB85RS128TY和MB85RS256TY,这两款器件可在125摄氏度的高温环境下运作,符合AEC-Q100标准规范,拥有高耐写度的特性,能进行高速随机存取,提高数据完整性。无线充电技术得到汽车厂商、汽车零部件企业和高校的重视,雷诺已对其无线充电技术进行测试,美国斯坦福大学实现了简单的动态无线电力传输,奔驰等车企已就无线充电和其他企业或院校展开合作。多种新型电池技术问世,如固态电池、柔性超快充放电池、铝空气电池发电系统、无膜流动电池、锂玻璃电池等。新技术的应用可以提高电池能量密度,实现快充快放,延长充电周期,降低使用成本,为新能源汽车的发展提供了更多的选择。新型锂电池隔膜问世。由中科院上海硅酸盐研究所与华中科技大学合作研发的新型羟基磷灰石超长纳米线基耐高温锂离子电池隔膜,柔韧性高、力学强度好、孔隙率高、电解液润湿和吸附性能优良、热稳定性高、耐高温,比现今使用的聚丙烯隔膜组装的电池具有更好的电化学性能、循环稳定性和倍率性能,大幅提高电池的工作温度和安全性。

二 未来发展趋势

(一)产业规模将进一步扩大

随着各国政府,尤其是我国政府对新能源汽车产业的大力支持,新能源汽车的销量节节攀升,2016年,我国新能源汽车销量达到了50.7万辆,较上年同期增长53%。在欧洲各国、印度及美国加州等国家和地区陆续制定燃油车禁售时间表,以及我国双积分政策开始实施的情况下,全球各国都在大力加快布局新能源汽车领域,新能源汽车全球化趋势愈发明显,销量仍将保持高速增长。

未来伴随着新能源汽车市场的发展,车内电子系统将得到更为广泛的应用,消费者对汽车娱乐性、安全性、便利性的更高要求使得车载电子产品成为汽车的必备功能。另外,各国政府针对汽车行业制定的安全性强制规定,如强制安装电子稳定控制系统和胎压监测系统等,都包括了大量的电子产品。智能驾驶辅助系统还处在成长期,安全控制和车载信息娱乐系统也在快速发展,汽车的电子化进程将不断加速,成为推动未来新能源汽车电子市场快速增长的主要动力。

现阶段,新能源汽车中电子产品成本占整车的比例已经超过了50%,在纯电动汽车中,该比例甚至超过了65%。可以预见,随着汽车的电动化、智能化、网联化发展,汽车电子占整车成本的比重将不断攀升,新能源汽车电子产业规模还将进一步扩大。

(二)技术和产品向智能化集成化方向发展

汽车电子在快速发展的过程中,传感技术、计算机技术、网络技术都得到了广泛应用,使得现代汽车朝着智能化的方向发展,实现“车、路、人、云”的智能协调。车辆控制系统的智能化主要体现在三个方面:实时感知、判断决策、操控执行。事实上,目前正在开发和推广使用的驾驶辅助系统等都具有相当高的智能化程度。

系统的集成包括物理的集成,即把电机、减速机、控制器全部集中在一块;还包括功能的集成、控制器的集成,如牵引电机的控制器、DC/DC和充电机。电控系统本身是一个机电一体的集成系统,包括传感器、执行器、控制器,当前最典型的两个集成领域为底盘一体化集成和动力传动系统的集成,集成控制系统通过总线进行网络通信,使车辆的整体性能水平达到最佳,实现优化汽车稳定性、舒适性、燃油经济性的目的。

目前,大部分新能源汽车的供应商都来自工业控制行业,对汽车相关质量要求缺乏认知。为保证可靠性,需要有汽车的质量标准。器件的高可靠性要满足寿命、宽范围的环境适应性以及非常严苛的汽车验证等条件,同时在生产过程当中要保证质量,降低产品不良率,只有这样才能得到消费者的认可,实现产业的长久发展。

(三)汽车电子前装市场成为未来发展热点

当前,无论是国际市场还是国内市场,汽车产销量都在增加。2016年,全球汽车产销量分别完成9497.66万辆和9385.64万辆,比上年同期分别增长4.5%和4.7%;国内汽车产销量分别完成2811.9万辆和2802.8万辆,比上年同期分别增长14.5%和13.7%。随着青年消费者第一辆车的购入以及老旧汽车淘汰更换等,未来全球和国内汽车产销量规模将继续提升。汽车生产厂家为保证其产品对于消费者的吸引力,不断将新技术、新产品、新应用用于车辆,促使新车电子化率不断提高,给汽车电子前装市场厂商带来了巨大的发展空间。

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图10.2 汽车电子成本占比变化

未来,随着造车成本的降低、民众生活水平和消费水平的普遍提高,汽车电子将逐渐从中高端车型向中低端车型普及,尤其是新能源车型,电动力的加入带来了汽车电子装置的大量使用,汽车电子成本占比不断提升,为汽车电子前装市场带来了广阔的发展前景。同时,汽车信息可视化程度不断提高、车联网普及率逐渐提升、人们对未来出行便利性的要求逐步增加,这三个因素将主导未来汽车电子前装市场的发展。综上,汽车电子前装市场面临广阔的发展空间,未来将成为发展热点。

 

第十一章 2017年医疗电子产业发展回顾与展望

摘要:

2017年,全球医疗电子市场规模持续扩大,产业发展态势持续向好。我国已成为世界重要医疗及工业设备市场之一,产值与销售额均处于全球第二,但与位居第一的美国还有较大差距。电子科技企业积极布局医疗领域,新型医疗方案不断涌现。未来,全球医疗电子产业市场规模有望继续扩大,医疗电子产品在人工智能的冲击下将进一步向数字化方向迈进,医疗数据安全、个人隐私安全等一系列安全问题的日益突出将推动行业准则及安全方案的大量出台。

2017年,全球医疗及工业设备产值及销售额分别达到877.83亿美元和799.24亿美元,其中,我国分别以99.08亿美元、103.77亿美元的产值及销售额位居全球第二。到2020年,全球医疗及工业设备销售额预计达到881.27亿美元,我国预计达到115.60亿美元。各国电子科技巨头企业纷纷进军医疗电子领域,新型医疗方案不断涌现,同时,在各国3D生物打印研究人员的积极研究下,3D生物打印科研成果频现。未来,医疗电子产品在人工智能的冲击下将进一步向数字化方向迈进,以虚拟护理为代表的人工智能应用有望在医疗领域发挥更大作用,而在大数据支持下的医疗电子在给人们的生活带来便利的同时,医疗数据安全、个人隐私安全等一系列安全问题日益突出,在医疗设备网络环境中的薄弱环节上,还需要行业准则和安全方案的先行制定。

一、2017年医疗电子产业发展态势

(一)全球医疗电子产值保持增长,产业发展态势良好

2017年,全球市场对医疗电子产品的需求保持增加,带动了全球医疗电子市场规模的持续扩大。根据《世界电子数据年鉴2017》(The Yearbook of World Electronics Data 2017)统计,全球医疗及工业设备产值在经历2015年的负增长、2016年的拐点后,保持了增长态势,在2017年达到877.83亿美元,同比增长2.87%。

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图11.1 2014~2017年全球医疗及工业设备产值与增长率

2017年,全球医疗及工业设备销售额达到799.24亿美元,同比增长2.74%,保持了2016年的增长态势。

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图11.2 2014~2017年全球医疗及工业设备销售额与增长率

我国已成为世界重要医疗及工业设备市场之一,产值与销售额均处于全球第二,但与位居第一的美国还有较大差距。2017年,全球医疗及工业设备市场占比前四位的国家分别是美国、中国、德国、日本。其中,我国医疗及工业设备产值和销售额分别达到99.08亿美元和103.77亿美元,占全球医疗及工业设备产值和销售额的比重分别是11.29%和12.98%,均处于全球第二。但和以33.79%的全球产值占比、37.68%的全球销售额占比位列第一的美国相比还存在较大的差距。

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图11.3 2017年各国医疗及工业设备情况

(二)电子科技企业进军医疗领域,新型医疗方案不断涌现

随着医疗行业对数据信息的需求量日益增大,大数据、云计算等新兴信息技术在医疗行业中的潜力持续被挖掘,电子科技巨头企业积极进军医疗电子领域,新型医疗方案不断涌现。

2017年2月,三星与American Well公司在远程医疗服务业务上展开合作,并计划发布一款基于物联网的医疗服务产品。2017年3月,诺基亚与中国移动合作研发出独立5G端的电子医疗方案,这也是诺基亚首次推出面向电子医疗领域的5G端到端系统。2017年7月,日本柯尼卡美能达公司(Konica Minolta)以10亿美元收购美国癌症基因检测公司Ambry Genetics,计划进军医疗成像领域,并开发基于基因和生化检测的诊断技术。2017年9月,我国美的集团与广药集团正式签署战略合作协议,双方将在机器人及医疗器械开发、健康数据应用、智能供应链建设、医疗投资、智能制造等细分领域进行多维度的合作。2017年10月,高通研发出一款VR医疗软件以促使其VR平台尽快被应用到医疗领域,这款软件能够帮助医生进行中风病患的诊断。西门子已在医疗业务上投资了数十亿美元用于建立诊断系统,其医疗业务已成为企业出色的业务之一,2017年12月,西门子计划在法兰克福上市其医疗解决方案部门。苹果近几年已在苹果手机、手表中加入强化健康监测的功能,并收购了健康信息初创公司Gliimpse以增强电子病历的互操作性。微软公司在DNA数据数字化存储方面进行了多项健康研究项目,并同匹兹堡大学(University of Pittsburgh)医学院针对创新性医疗服务产品进行研发合作。

(三)3D生物打印在医疗领域得到初步应用,科研成果频现

经过几年的发展,3D生物打印技术已在医疗模型、个性化医疗植入物、仿生组织修复、药物试验等领域得到初步应用,有望成为推动各国医疗个性化、精准化、微创化和远程化发展的重要技术支撑。各国3D生物打印研究人员积极展开研究,科研成果频现。2017年3月,加州大学圣地亚哥分校的研究人员用3D生物打印技术开发出功能性血管网络,并将其用在了老鼠身上;2017年7月,俄罗斯3D Bioprinting Solutions公司利用3D生物打印技术打印出甲状腺并将其成功移植到老鼠身上;同期,美国莱斯大学和贝勒医学院的研究人员用人类内皮细胞和间充质干细胞打印出功能性毛细血管。受材料和技术的限制,目前通过3D生物打印技术构建的植入体与人体原生器官相比只具有极其简单的结构,还不能完全模拟人体心脏、肝脏以及肾脏等复杂内脏器官的结构和功能。

随着市场需求的提升和技术的创新,3D生物打印在医疗领域中的优势将日益凸显。市场研究公司P&S Market Research发布的报告显示,未来五年全球3D生物打印市场年复合增长率将达35.9%,药物测试、器官移植以及整容手术等对3D生物打印市场发展将起到明显的支撑作用;市场研究公司Future Market Insights发布的报告显示,全球3D打印医疗设备市场在2016年达到2.796亿美元,并在未来十年保持17.5%的年复合增长率,预计到2022年,用于器官移植、药物研发、组织再生和生物药物的3D打印产品将是在医疗领域应用最广泛的产品。

二、医疗电子产业未来发展趋势

(一)市场规模持续扩大,产业增速稳步提升

未来几年,医疗行业将继续向信息化、移动化、智能化方向发展,带动全球医疗电子产业市场规模持续扩大。根据《世界电子数据年鉴2017》(The Yearbook of World Electronics Data 2017)的数据,全球医疗及工业设备销售额自2017年起将以3.31%的年复合增长率(CAGR)持续增长,预计2020年达到881.27亿美元。

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图11.4 2017~2020年全球医疗及工业设备销售额与增长率

随着我国对全社会医疗服务体系的日益重视,智慧医疗、移动医疗等新型医疗模式受到关注,我国医疗及工业设备市场在未来几年将保持稳步增长态势,自2017年起将以3.66%的年复合增长率(CAGR)持续增长,预计2020年达到115.60亿美元。

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图11.5 2017~2020年我国医疗及工业设备销售额与增长率

(二)产品研发迈向数字化,虚拟护理将发挥更大作用

医疗电子产品在人工智能的冲击下正向数字化方向迈进。2017年,人工智能在医疗健康领域已引起广泛关注,进而推动了智能医疗产业的发展,也使医疗电子产品研发者更注重算法在产品中的融合应用。美国加州大学洛杉矶分校发明智能医疗助手,能够使所需医疗信息和数据被更快速地获取;斯坦福大学的研究人员开发了一种可以从肺癌组织的病理图像中识别出数千个目标特征的算法,并能通过机器学习让计算机软件程序来评估样本,以便计算机自动化地对癌症患者的病情发展进行预判;通用医疗(GE Healthcare)与美国加州大学洛杉矶分校(UCSF)合作,计划开发一个深度算法库以加速医疗过程中的鉴别和诊断,进而缩短治疗时间并优化患者的病情预判;美国Nuance公司研发出一款医疗虚拟助手,大大有益于医护人员简化临床工作流程。

以虚拟护理为代表的人工智能应用将在医疗领域发挥更大作用。在未来,对健康管理的灵敏度、准确度的追求将使消费者越来越希望采取数字化交互的方式进行医疗保健。巨大的医疗保健需求正面临初级保健医生的短缺困境,亟待替代解决方案的出现,这也为医疗虚拟助手等人工智能医疗电子产品创造了新的市场。2017年,已有虚拟健康助理(Virtual health assistants,VHA)产品在医疗市场上出现,这类产品与美国电信公司AT&T和美国医疗保险公司Aetna等使用的聊天机器人类似,且更具个性化、参与度更高。虚拟健康助理具有帮助管理慢性病的巨大潜力,也具有与大量系统和数据源进行交互、整合的潜力。与人类健康助理相比,虚拟健康助理更能使患者保持对保健计划的遵从性,在与患者的互动上,虚拟健康助理具有更快的反应和更准确的管理方案。虽然目前市场上的虚拟健康助理产品并不多,但它可能对未来的医疗保健方式产生革命性的影响。据Gartner《2017预测:医疗供应商迈向数字化》(Predicts 2017:Healthcare Providers Take a Step Toward Digital Business)的预测,到2022年,20%的慢性病患者将依靠虚拟健康助理进行健康医疗管理,届时,虚拟健康助理将成为虚拟护理战略的一部分,同时成为慢性病医疗管理的重要方案。

(三)大数据医疗网络安全受重视,行业准则及安全方案将先行发布

在大数据支持下的医疗电子在给人们的生活带来便利的同时,医疗数据安全、个人隐私安全等一系列安全问题也日益突出。由于医疗行业的特殊性,医疗数据具有特殊的敏感性和重要性,其来源和范围也具有多样化的特征,包括病历信息、医疗保险信息、健康日志、医学实验、科研数据等。个人的医疗数据关乎个人的隐私保护,医疗实验数据、科研数据则不仅关乎数据主体的隐私和行业的发展,甚至关系到国家安全,相关安全隐患已引起国家重视。我国先后于2016年和2017年发布了《关于促进和规范健康医疗大数据应用发展的指导意见》和《医疗器械网络安全注册技术审查指导原则》,以确保行业健康有序地发展。

近年来,电子信息结合大数据在医疗领域不断拓展和深入,行业内出现了一批致力于医疗大数据平台及医疗电子研发的企业,但由于合理的运营机制和方案风险评估机制还没有建立完善,部分应用系统还停留在摸索阶段,一些安全隐患也随之产生。据IDC发布的《IDC FutureScape:2017医疗及IT十大预测》,我国医疗机构的网络勒索病毒攻击在2018年将同比增长20%。同样的,Gartner在2017年发布的《揭示医疗设备的安全风险》(Exposing the Security Risks of Medical Devices)中指出,现今医疗设备的风险已由设备故障引起的医疗事故风险转换为由医疗数字控制系统、网络数据传输引起的网络安全风险。因此,在网络接入设备、安全补丁、用于传输医疗数据的通信认证等医疗设备网络环境中的薄弱环节上,还需要行业准则和安全方案的先行制定。

 



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