人工智能及其应用深刻影响电子元器件产业未来电子元器件作为信息技术的重

电子元器件作为信息技术的重要基石，对于由物联网、大数据、量子信息等变革技术所驱动的第四次工业革命有着不言而喻的重要性。由欧洲纳米电子技术研究协会、欧洲嵌入式智能系统先进研究与技术产业协会和欧洲智能系统集成技术平台联合发布的《2020年欧洲电子元器件与系统上的战略研究议程》报告，以“人工智能及其所产生的影响”为主题，通过系统性的分析和梳理影响电子元器件产业发展的新技术路线、新商业模式、新社会范式等重要因素，阐述了在全球竞争中对电子元器件发展起关键作用的应用领域和所需基本能力。
伴随着人工智能时代的加速到来，各应用领域对电子元器件的需求将呈爆发式增长。据著名市场研究与咨询机构Tractica 预测,由AI软件应用所带来的直接或间接收益将从2016年的14亿美元提高至2025年的598亿美元，见图1 。如此巨大的市场前景必将重塑电子元器件产业的发展格局。其中，可以预见的未来趋势包括高性能计算从云端转移到边缘，数据处理能力的提升带来对新型存储方案、架构的持续需求，智能移动设备广泛应用后对器件性能和功耗的要求提高等。另外，由人工智能、机器学习和人机交互所创造的新产品和新服务， 5G技术所带来的无限互联能力，区块链所带来的新型安全范式也会深刻影响电子元器件产业的未来发展。
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图1 全球市场中人工智能的收入：2016年～2025年（预测）（来源：Tractica）
用系统思维看待电子元器件产业现状
欧洲的未来必须依靠强大的欧洲电子元器件与系统（ECS）产业来塑造。这是用系统性思维看待电子元器件及其价值链的相互关联与作用。这里的系统，既指由软硬件所集成的传统意义上的系统，又同时包含以电子元器件为基础由下至上发展，最终拓展到应用层面的产品与服务相融合的生态系统。该报告指出，到2030年，数字化、自动化、人工智能将会为全球GDP带来13万亿美元的增长。思考如何形成一个涵盖从电子元器件、软件设计技术与工具，到软硬件模块，再到智能产品和系统，最终服务于不同应用的多层级产业生态系统是运用系统性思维发展电子元器件产业的关键。
以应用领域为主线分析电子元器件产业的机遇与挑战。该报告指出过去很长一段时间，微电子产业的发展主要是由摩尔效应及同产业并行发展的软件产业所驱动。任何的性能需求，如功能、成本、能耗等，都可以通过器件的小型化来解决。因此，产业技术发展的路线图同应用路线图极大程度上是相互独立的。伴随着尺度效应接近物理和经济上的极限，技术路线图和应用路线图变得更加相互关联。
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图2 库梅定律（Koomey’s Law）
持续的欧洲数字化是利用研究、发展和创新来创造有益于公民、企业和社会的市场产品和服务的巨大机遇，也是迫切的需求，涉及整个ECS价值链的广泛研究和创新主题，从设备、材料、生产技术、封装和装配技术、嵌入式软件到体系结构和设计工具、建模和模型库，以及整个不同级别抽象的完整功能块，包括智能系统集成和复杂的信息物理系统，甚至包括飞机、汽车、机器人生产设施网络和ECS制造集群等系统之系统，还包括智能家居解决方案（智能城市和智能电网），低功耗、高性能数据和计算中心。如果欧洲要在内部维护这些关键技术和能力，就必须认识到数字社会带来的机遇和威胁。
由应用领域所带来的技术机遇主要包括，超越CMOS时代的量子计算、储备次计算等新计算范式，以及以未来高性能、超低能耗器件为目标的新材料、工艺技术、新型纳米器件的架构等。同时，对于欧洲电子产业发展的主要挑战，包括贸易保护主义、缺乏行业领导者、技术型人才不足等。
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图3 电子元器件的异构集成领域与传统的PCB和晶片级技术融合（来源：Fraunhofer-IZM）
新的商业模式范例
该报告介绍了五种新的商业模式范例。
1、一切皆服务：新商业模式和互联网经济。从IT领域开始，用按使用付费的系统（也称为“一切皆服务”或XaaS）取代所有权的趋势正在进入现实世界。
2、更快和更短的创新周期。面临的挑战是如何应对不断缩短的上市时间，以及延长的“在市时间”等不利需求，这直接影响了对技术要求的定义。但是这些挑战是可以解决的，例如，提供可升级的ECS ，以便在现场进行后期调整。