美国半导体行业协会(SIA)最新发布的报告表明，2004年全球半导体营业额将达到2138亿美元，比上年增加38.5％，创下历史新高，但2005年的情况似乎不妙，芯片销售额增长率为零。不过，在2006年之后预计会有反弹，增长6.3%，2007年再增长14.2%。据称，存储器产品的供需平衡失调将是2005年产业发展停滞的主要因素。SIA预测，DRAM和闪存市场都将在2005年下滑，分别降低14.7% 和1.8%。
不过，某些类型的芯片市场在2005年仍将保持增长态势（如图1所示）。例如，SIA预测，全球DSP市场将在2005年取得有史以来的最高增幅——6.9％，达到84亿美元，2006年上升15%至97亿美元。
从地区上看，亚太地区2005年是少数维持一定增长的亮点地区，而中国则是亮点中的亮点。据环球资源集团预测，在经历了2004的35.1%大幅上扬之后，2005年中国半导体销售额仍将获得29.9%的增长。
尽管各调研机构的数据均表明全球2005年半导体市场增长明显放缓，但技术的进步却一刻也没有停止过。本文将选取存储器、DSP、微控制器/微处理器、PLD这些重要的半导体产品类别，结合中国应用开发和市场情况，对2005年这些产品的技术和市场发展趋势逐一进行深入分析。
新型存储技术进展积极，中国市场需求依然强劲
作者：史小玲
iSuppli公司市场预测业务副总裁Dale Ford说：“存储器市场不会像SIA预测的那样跌入悬崖。我们预计，主要的存储器供应商们目前还不会看到像前一周期那样的价格下跌。他们可以利用其充足的晶圆生产能力来合理地管理其业务量，并且能在DRAM、NAND闪存甚至其它逻辑产品之间取得平衡。”
瑞萨科技认为，2005年由于手机及数字消费电子市场的增长，全球及中国大陆存储器件尤其是大容量、低功耗及小尺寸存储器市场需求将会上升。不过，由于供应商加大产能，存储器的供应量也会增长。
2005年，计算仍旧是DRAM最主要的应用领域，并逐步向DDR2过渡。美光科技(Micron Technology)公司先进技术与策略营销执行总监Terry Lee认为：“2005年计算机存储市场将向DDR2转移，256Mb已成为台式机的主流，预计2005年将过渡为512Mb；计算行业内存采购量将继续受到价格、系统验证和更新速度的影响；笔记本电脑内存需求强劲，将继续走高；电源问题将促使各种平台的架构性调整，尤其是笔记本电脑。”英飞凌科技公司内存产品市场副总裁Ernest Strasser认为，DDR正逐步向DDR2换代，预计2005年上半年将有40%的DDR会转向DDR2。
英飞凌认为，由于中国经济的快速增长、广大农村市场对PC潜在的需求、宽带和多媒体应用需求的强劲增长以及入门级PC价格降到3,000元以下等因素，2005年PC应用将成中国DRAM市场主要的驱动力。
随着3G即将启动，以及移动电话正逐步增加拍照、彩屏及高端智慧和游戏等更多的功能及特性，更高性能水平的存储器成为必需，全球用于移动电话的DRAM消耗量正在陡增。
根据数字电视所包含存储器的高密度需求，数字电视很有可能将成为SDRAM甚至DDR市场一项重要的应用。iSuppli公司预测，数字电视在未来三年复合增长率将达45.6%，是除了DVD录像机以外增长最快的消费类应用。
在当前移动多媒体应用中，NOR型闪存已经能很好地提供手机平台所需的功能与性能。但是，屏幕分辨率、图像分辨率以及视频分辨率正在持续增长，这要求非易失性存储器为系统提供高存储带宽及低功耗。因此，更高性能的NAND型闪存将替代NOR型闪存成为设计首选。
此外，闪存方面最近还出现了NOR与NAND融合之势。例如，AMD与富士通的合资公司Spansion开发出一种新的基于其MirrorBit技术的“ORNAND”闪存架构。据称，该技术兼具NOR闪存的代码执行能力和NAND闪存的数据存储能力，预计首批ORNAND产品将于2005年面市。而一直主攻NAND闪存市场的三星公司为力保其闪存霸主地位，除了扩展NOR型闪存产量外，最近还展示了专用于手机的90纳米工艺1Gb“OneNAND”闪存，也融入NOR闪存的特性。三星在2004年第三季获得了全球NOR闪存5.5%的市场份额，进入NOR闪存供应商前五名的行列。
同时，企业网络存储的需求正不断增长，类似QDR/QDR-II SRAM等专门针对高速通信应用的新技术也必将得到更广泛的应用。高带宽存储器是高速网络设备系统的要求之一，QDR/QDR-II SRAM不仅极大地增加了系统存储器带宽，而且还可用作面向这些高性能网络系统中的查找表、链接列表和控制器缓冲存储器的存储器解决方案。
作为下一代新型存储技术，MRAM、FRAM和PCRAM目前也都分别取得了积极的进展，可望在更多的应用领域取代SRAM、DRAM和闪存。例如，飞思卡尔半导体已将4Mb MRAM作为标准产品，嵌有MRAM的产品预计于2005年推出。在2004年6月美国檀香山VLSI研讨会上，英飞凌与IBM更展示了容量高达16Mb的MRAM芯片样品。TI与Ramtron则正共同开发4Mb FRAM，并计划2005年将产品上市。而作为PCRAM技术的支持者，英特尔已研发出一种刚性电阻电极，这种电极不会随时间推移而与硫族化合物分离，这样可解决PCRAM因受热或冷却而发生机械变化的问题。
除了上述几种新兴技术外，MEMS存储概念也正日益得到关注。目前IBM以及一家新兴公司Nanochip正在开发可替代闪存和微型硬盘的MEMS存储器件。Nanochip称，其MEMS存储技术能达到太比特/平方英寸的存储密度，具有高速耐用的特点，而且允许几乎没有限制的重写次数。Nanochip预计，这种MEMS存储产品也许要到2005年底才能开始生产。IBM的Millipede项目也旨在开发MEMS存储产品，IBM宣称Millipede技术能提供密度比最先进的磁存储技术高20倍的产品。
DSP继续SoC化，集成度迈向新高度
作者：赵艳
在过去的两、三年中，中国DSP市场一直高于DSP全球市场增长率，CCID的数据显示，未来几年中国DSP市场也有超过40%的增长，2005年中国DSP销量将可达13亿只。
飞思卡尔半导体亚太区传讯及公共事务高级经理萧丽芬认为，由于3G和VoIP开始商业运营，3G宽带无线基础通信系统、IP电话系统、多信道调制解调器以及多信道xDSL的蓬勃发展，将带动DSP市场将迅猛增长。其次，无线终端通信的巨大增长潜力将进一步加速DSP的应用。第三，原本基于MCU的家电应用领域现在越来越多的采用DSP器件，以增加产品的功能和性能。
她还表示，DSP在汽车方面的应用如电子助力转向、制动、动力传送、主动式悬挂系统、电子气门驱动、引擎性能模块等。随着汽车市场的增长，DSP在这一领域的增长不可忽视。与此同时，DSP在工业领域的应用越来越多，工業机械自动化、机械控制、能源管理等应用越来越多。
TI DSP亚洲市场开发总监丁毓麟特别指出，2005年促进中国DSP市场增长的新兴应用将有以数字监控、网络可视电话、数字机顶盒等为代表的数字媒体类产品；以个人媒体播放器、多媒体电视、数字广播接收机等为代表的数字消费类产品；以专业音响、特色音效等为代表的高性能音频产品；以变频家电、工业变频、精密工控等为代表的数字控制类产品；还将有医疗电子、汽车电子等应用。
DSP性能指标是永远的追求。先进工艺技术是提升性能的途径之一。TI已开始量产第一批采用90纳米工艺技术的1GHz通用DSP，又一次刷新的业界记录；飞思卡尔也开始在其MSC8100 DSP使用0.13um铜互连工艺。同时，多内核DSP产品也成为很多厂商提升性能的发展方向，有数据预计到2005年的年复合增长率将达到140％。飞思卡尔新推出了MSC812x系列多内核DSP。这些产品基于采用StarCore技术的SC140内核，为语音、数据、传真和视频压缩算法的多通道处理进行了优化，可用于实现电话分组、无线转码、无线基站和视频设施，增加通道密度，降低系统成本。与第一代MSC8102相比，这些新产品的性能增加了50%，达到运行速率2GHz、吞吐量8,000 MMACS的单DSP内核的水平。
集成有MCU功能的DSP已不足为奇。而为了满足更多应用处理的需求，这类DSP架构继续向内容更丰富、更复杂的SoC架构发展，典型的例子包括TI的OMAP系列、Freescale的MXC平台，还有ADI的SoftFone系列、杰尔系统公司的Vision架构等，都已很难再简单定义为DSP产品。这些先进的SoC结合了RISC 微处理器的通用性功能与DSP多媒体处理专长，可实现性价比和省电性的双赢。刚刚进军手机应用处理器市场的NEC电子首款产品“MP211”更内置3个200MHz CPU内核“ARM926EJ-S”和NEC的200MHz DSP“SPXK6”，特别适合采用H.264规格的微波数字电视手机等应用。
另外，带有更完善外围电路、嵌入式闪存和片上仿真的DSP产品也是发展趋势。TI计划推出集成数字基带、存储器、逻辑、射频、电源管理及其它模拟器件的单芯片GSM/GPRS解决方案，工艺达到；Infinion也将在2005年年初推出一款在全CMOS工艺下集成基带(应用处理器、DSP)和RF收发器等的单芯片GPRS手机解决方案，可极大减少手机中的元器件数量。由此可见，通过对射频电路的整合，嵌入式DSP应用的集成度又达到一个新的高度。
MCU/微处理器向多功能、多内核发展
作者：张国斌
目前，中国市场的主流MCU是8位产品，但2005年，这种格局会发生变化。ARM中国总裁兼安谋咨询（上海）有限公司总经理谭军认为：“当今的应用需要更高的系统集成度和更好的性能表现，并且需要有更多、更复杂的软件支持；传统的8位系统已经无法满足这些需求。此外，在对外通信接口与连接、芯片速度等方面，8位系统已经开始显得捉襟见肘。所以我们说向32位转变是一个必然趋势。”他更强调从成本和性价比方面看，中国市场的MCU应用会从8位跳过16位直接转变到32位应用。
飞利浦半导体亚太区多重市场微控制器行销经理华果也指出：“越来越多的消费电子设备需要更强大的外部连接功能，系统设计者在开发平台、软件支持方面急需更强大的MCU。新近的调查显示大多数的新设计会采用32位MCU。”他也预期2005年许多本地的设计会从8位向32位转移。
不过，虽然32位MCU需求强劲，但它并不能成为2005年中国MCU市场的主流产品，只是2005年，其增长速度将是最快的。Microchip先进单片机及存储产品部副总裁Ganesh Moorthy强调中国市场的MCU主要应用在白家电领域，这些应用并不需要功能强大的32位应用。Microchip仍将看好8位应用，并推出16位产品瞄准这个市场。该公司近日就推出了具备全速USB2.0连接功能的闪存MCU，该系列器件瞄准采用USB的工业、医疗和其它多种嵌入式应用。
除了在内核处理位数上的变化外，MCU的另一个显著的变化是将会融合更多的功能。Microchip的Ganesh Moorthy表示：“目前MCU的新发展趋势是使用flash存储技术、增加模拟功能、与DSP融合、增加USB、CAN等板级外设功能和采用超小封装等。”德州仪器MSP430产品亚洲市场开发经理陈维哲补充道：“其他的趋势有会出现带有DMA数据管理的多内核器件、会出现具内建调试逻辑线路如JTAG的器件。”
闪存MCU在汽车电子领域应用较多，瑞萨科技已推出1MB闪存的MCU。飞利浦的华果介绍说：“闪存的容量偏大的一个原因是需要大的操作系统，我们正在开发一种小型的操作系统，它不需要大的闪存，这样可以降低MCU的成本。”飞利浦近期就推出了5款有512K片上闪存的32位MCU。这些产品采用0.18微米CMOS技术、可进行超低功率运转，并有内置纠错功能。
MIPS Technologies公司大中华区总经理卢功勋指出：“MCU增加DSP功能会使MCU的功能更强大。另外，多线程技术也将在MIPS内核上应用。”Microchip的Ganesh Moorthy也表示Microchip把DSP与MCU融合，并给这类产品命名为数字信号控制器。它将可以提供更具性价比的嵌入式解决方案。
在PC领域，2005年引领潮流的将是64位处理器。并且，双核或多内核64位处理器将大行其道。Intel亚太区安腾业务经理吴定严说：“未来并行处理技术会应用的越来越多，Intel不再一味地提高处理器的时钟频率，会从并行处理入手，推出双核乃至多内核安腾2处理器。”他强调Intel会利用先进的90nm工艺、65nm工艺缩小双核处理器或多内核安腾2处理器的占位面积，同时采用新的低功耗技术降低功耗。
TI的陈维哲也认为：“采用分布式并行处理方案可以将CPU的时钟频率保持在较低的水平，因此可以降低功耗，多内核系统就可以实现这个方案。”
吴定严还表示，硬件协助虚拟化（Silvervale）也将成为处理器的一个发展趋势，这样的处理器可以同时运行多个操作系统，可以最大限度地利用处理器的资源。他补充说，多线程技术也还将应用于处理器上以提高处理效率。MIPS 的卢功勋也指出：“多线程技术无需提高处理器的时钟频率就可以极大改善处理器的效率，MIPS准备将这一技术从PC领域拓展到消费电子领域。”
PLD：高性能和低成本并行前进
作者：丰文
有资料表明，2003年在设计领域，PLD设计方案达到8万个，而ASIC设计只有3，000个；到2007年，ASIC设计方案将下降到350个，大部分都将是基于PLD设计的解决方案。
PLD市场的增长主要由FPGA器件带动。Xilinx中国销售经理Roy Luk援引iSuppli的数据指出：“中国FPGA市场从2002年至2007年将增长37%，中国的电子设计工程师在开发中正越来越多地选择可编程逻辑器件。”
iSuppli预计未来几年，CPLD仍具有意想不到的增长潜力，但CPLD的价格不会像FPGA那样有明显的下降，除非新产品也转移到更先进的硅工艺。
在FPGA的工艺方面，Xilinx和Altera走到了前面，都已开始批量交付90nm的产品，并已在着手65nm技术的开发。“亚洲的工程师有望在2005年下半年就看到可节省更多成本的65nm制造工艺实现量产。”Xilinx亚太区副总裁David Loftus表示。不过对于整体PLD市场而言，“2005年0.13um仍是主流工艺，90nm将走向成熟。”Altera亚太区市场总监梁乐观认为。
有关分析调查显示，现在FPGA在容量和性能上能够满足一大半ASIC的设计需求。可编程器件供应商一直在寻找进一步提高器件密度和性能的方法，无论是Altera的Stratix II还是Xilinx最新的Virtex-4系列都是最好的例证，不断提升的数字信号处理性能、更加丰富的嵌入式处理内核选择以及整合高速串行连接技术是这些高性能FPGA产品的共同特点，从2005年开始有望抢占更多一直由高复杂ASIC/ASSP占据的应用领地(如电信基础设施等)。“随着2005年3G的到来，很多中国无线基础设施制造商已在扮演重要的角色，这将推动基站设备对PLD需求的增长。” Altera的梁乐观说。
全球和中国消费类电子市场的爆炸性增长为低成本FPGA产品创造了巨大发展空间。“等离子/LCD显示器、DVD播放机、机顶盒、便携式音视频播放器以及PDA、智能电话等需求都会有很大增长，这位国内外厂商都带来了发展空间。”Xilinx的Roy Luk预测道。
根据Gartner Dataquest调查，在2004年仅消费电子市场对FPGA的需求就将达到3.9亿美元，预计到2008年，将增加到11.6亿美元，年复合增长率为31.9%。
Altera的Cyclone和Xilinx的Sparten系列系列都是针对低成本、大批量消费类和汽车电子应用的FPGA产品。据悉，Sparten-3已经付运超过1百万片，Cyclone更突破500万片大关，更低价、更高容量的Cyclone II系列将于2005年初开始交货。另外，Lattice公司也宣布要推出低成本FPGA产品，内部称呼为“El Cheapo”，以更低价挑战两巨头。该产品将采用0.13微米，据称此新产品具备高性能存储器接口和功能较强的信号处理硬件，另外，该芯片还能连接到其它厂商的低成本PROM器件。
另外，面对结构化ASIC的价格竞争，两大FPGA厂商不断更新各自的量产解决方案——HardCopy计划和EasyPath。Altera公司已经推出第二代HardCopy器件HardCopy-Stratix，并在2005年上半年推出针对Stratix-II的HardCopy器件。Xilinx的Virtex-II 和Virtex-II Pro EasyPath FPGA目前已投入全面生产，现在可以提供设计用Spartan-3和Virtex-4 EasyPath解决方案，在2005年中期可提供批量产品。