出品 | 5GAI产业研习社
编辑 | 杜阳 兰卡斯特大学
排版 | 王中航 吉林大学
参与人员 | 陈彦如、韩祎、邱韵、徐超 、贾雅男、张梓祺、常尧璇、王嘉伟、王越、李金宇、王霄淼、杨诗影、张静怡、符梦玲、杨凡佳、钟文琦 、董宣池、李金泽、张一淼、谢碧瑶、宋成晔、袁媛媛、严紫文、胡婧煜、刘意 、刘晓燕 、李佳璇 、屈益茹、杨婉竺、杨晨、马浚键、温若禺、彭佳瑜、尚欣宇、张颖心、郭佳、罗越、廖德峰、张沥尹、吴培、叶婷卉、王可欣 、潘家欢 、宋浪、杨凯翔、赵小铭、赵维蕊、宋巩、符芷菱、吕继微、王妍、王秋璇、王星莹、董欣研、王梦雅、徐美熙 、郭芙蓉 、张舒淇、周栩冰 、郑之仪、邓慧琪、邓婉思、刘美欣、曹诗卉、李晶媛、王中航、陈雪、张青萍、可如、陈艺丹、谢宇薇、都昱辰、刘美欣、姚学明、王驰誉、都浩
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引言
在此次抗击新冠肺炎疫情的战役中，红外温度传感器芯片应用于红外体温检测仪、红外成像监控和测温仪等设备；生物芯片缩短了病毒样本检测的时间；通讯芯片保障了火神山、雷神山的“云监工”、智慧医疗平台等各种信息化手段和技术。芯片的应用为抗疫做出了巨大的贡献，未来的芯片应用领域也会越来越多元化。
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芯片应用成为大趋势
随着5G时代的到来和AI产业的蓬勃发展，芯片行业会逐渐兴起。芯片应用主要集中在通讯和汽车行业，2018年通讯行业应用占比36%，汽车行业占比24%。
人工智能芯片将应用于医疗健康与汽车领域，可引领药物研发、疾病监测、医学影像及无人驾驶等方面的产业结构调整与更新。对比模拟芯片和数字芯片的区别，模拟芯片下游需求很分散，在工业、汽车、消费、电子、各类接口都有涉及，主要以耐用可靠为主要需求；数字芯片需求集中，以服务器和消费电子为主，性能提升为下游需求。
在现今的电子产品中，从展览会场中的大型视频广告牌、视频监控系统、LED展示板、医疗设备、交通运输系统，到高清电视等，都涵盖了包括运算放大器、LED背光驱动、音视频驱动、模数/数模转换器、接口电路等在内的多种模拟芯片。
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芯片于下游应用领域起着核心价值作用
芯片在多领域都具有核心价值，在细分物联网领域与多个关键技术中起着核心作用，包括传感器芯片、射频芯片和窄带物联网中所需要芯片。
物联网技术发展的需求促进了相应芯片的飞速发展，同时物联网各项技术的成熟和芯片的发展也促进其他领域对其成熟技术的应用发展，在相互作用的基础上横向拓展，促进了多领域新兴技术的出现。
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芯片于军用领域的应用
当前，各国的军队信息化建设都以技术革命为主导，重点发展信息化武器装备，其核心是装备的电子化和计算机化。军工芯片作为电子化的硬件基础，被誉为信息化装备的“神经中枢”。
芯片在军用领域的应用主要包括卫星、军机、舰船、军用计算机、导弹、雷达、运载火箭等，军用芯片在很大程度上会影响信息化装备的作战效能，各国要提高自身的信息化作战能力离不开军用芯片的研究开发和优化提升。
根据中国半导体行业协会和东方证券研究所公布的数据，我国半导体芯片近年来每年进口高达2000亿美元，我国每年进口半导体芯片金额很大，尤其是我国军用芯片领域的研究起步较晚，缺乏人才，在核心元器件的研发、制造、设计等方面都相对落后，大多仍依赖进口。
近5年来每年芯片进口均超2000亿美元
数据来源：中国半导体行业协会、东方证券研究所
预计我国信息化武器装备预算增长快于军费增速
数据来源：东方证券研究所预计
基于我国军工芯片低国产率的现状，未来我国军工芯片市场将迎20%左右的高速发展。随着我军信息化武器装备率的提升，未来对军工芯片的需求也将快速增长。
特别是，鉴于军工芯片在信息化武器装备和核心作用和目前国产化率低的现状，国产芯片需求非常强烈。随着军工芯片研发制造的进一步突破，国产军工芯片市场将以高于其他信息化建设装备和器件的速度得以高速发展，预计未来5年年复合增长率将在20%左右。
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芯片于无人驾驶汽车领域的应用
芯片在无人驾驶汽车领域的应用具有“基石”性的地位，自动驾驶对于芯片算力有极高的要求，但受限于车载时延和可靠性，有关自动驾驶的计算无法在云端进行，只能通过终端推理芯片升级。
根据丰田公司的统计数据，实现L5级完全自动驾驶，至少需要12TOPS的推理算力，按照Nvidia PX2自动驾驶平台测算，差不多需要15块PX2车载计算机，才能满足完全自动驾驶的需求。
据中商产业研究院发布的《2020-2025年中国无人驾驶汽车行业市场前景调查及投融资战略研究报告》显示，2016年全球无人驾驶汽车规模约达40亿美元，市场发展空间还很大。到2021年，预计全球无人驾驶汽车市场规模将达70.3亿美元。
因此，芯片在无人驾驶领域中的应用具有不可限量的前景和发展空间，同时我们也需要更多的科研人才致力于芯片的研发和升级，推动无人驾驶汽车领域的发展。
资料来源：中商产业研究院
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芯片于智能家居的应用
人工智能是智能家居领域的关键技术之一。AI芯片作为人工智能的核心硬件，为人工智能提供算力支撑。AI芯片的加持让智能家居变得会思考、能决策。AI芯片于智能家居的五大具体应用对象为：
（1）智能家电：用AI芯片丰富电器的功能，对家电进行智能化。
（2）家居智能控制平台：可控制完整的一套智能家居系统。
（3）绿色家居：通过智能传感器、监测技术和云端数据库等来智能调节家中的水、电和煤气等资源的开关，达到家中能源高效利用和低碳节能环保的目的。
（4）家庭安全：通过应用人工智能传感器技术保障用户自身和家庭的安全，对用户自身健康、幼儿和宠物进行监测。
（5）家居机器人：具有陪护、保洁、 对话聊天等功能。
然而AI芯片的发展仍在初期阶段，智能家居并不能满足用户真正对智能的需求，智能家居仍未摆脱控制家居的特征，智能家居这一概念未深入人心。智能家居从业者认为人机交互体验感差，没有挖掘刚需应用场景，智能家居系统尚未形成。
从占比最高的人机交互来看，除了语音，人机交互还需要视觉、动作、环境等多模态的交互。多模态的交互对AI芯片处理能力提出了要求：需要引入多类传感器数据的共同分析和计算，传感器数据包括语音、摄像头图像、热感应图像等等。
因此由于技术的限制，在芯片的智能家居应用领域，智能家居的真正智能优势并未完全表现出来。
资料来源：艾瑞咨询
虽然目前芯片的技术水平有待提高，但是我们不能否认芯片促进智能家居发展的事实。同时，在未来，随着技术的发展，智能家居变的更智能十分可期。
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总结
未来芯片的应用将会成为大趋势，其需求将会稳健增长。芯片在各行业的应用领域中起着核心价值的作用，是一项应用领域最核心的技术。芯片的应用场景广泛，目前已在军用领域、智能家居、无人驾驶汽车等领域应用。
同时，芯片的应用场景在抗疫过程中，起到了巨大的作用。虽然芯片目前仍处于发展期，但是前途无量。
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