集成电路芯片在哪些新兴应用领域有发展趋势？

从六个方面入手，分析了集成电路芯片在新兴应用领域的发展趋势。从 2010 年开始，在硅麦克风、惯性传感器等的带动下，MEMS 市场开始进入快速成长期。从下游应用来看，目前汽车电子和消费电子是最主要的应用领域。IDC 预测，可穿戴设备在 2015～2020 年出现两位数的增长。物联网作为通信行业的新兴应用，在万物互联的大趋势下，市场规模将进一步扩大。工业机器人产业加速发展，已成为十分可期的爆发式增长战略性新兴产业。近年来，国内外对虚拟现实的投资非常火热。资本市场敏锐地捕捉到人工智能的商业化前景，我国人工智能领域投融资热度快速升温。

1  传感器（MEMS）市场

MEMS（微机电系统）是在半导体制造技术基础上发展起来的新兴领域，是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成，基于光刻、腐蚀等半导体技术，融入超精密机械加工，并结合材料、力学、化学、光学等，使一个毫米或微米级别的 MEMS 系统具备精确而完整的电气、机械、化学、光学等特性。MEMS 器件主要包括传感器、执行器、微能源等，传感器较为成熟，执行器和微能源多处于起步阶段。

MEMS 当前主要应用在消费电子、汽车等领域。随着产品的不断成熟，航空航天、医学和工业领域的应用也逐渐普及。表 1 列出了 MEMS 的主要应用领域。

1.1 全球 MEMS 市场

从 2010 年开始，在硅麦克风、惯性传感器等的带动下，MEMS 市场开始进入快速成长期，从下游应用来看，目前汽车电子和消费电子是最主要的应用领域。

2010～2015 年，汽车电子的年均复合增长率（CAGR）为 6.8%，高于消费电子的 5.1%[1]。由于消费电子领域的基础创新较快，消费电子领域 2015～2020 年的 CAGR 为10.9%。预测 2015～2020 年汽车、工业、医疗的 CAGR 分别 4.3%、7.7%、11.8%。

从全球来看，MEMS 当前市场规模约为 120 亿美元，有望在 2020 年达到近 200 亿美元，年均复合增长率达到 11.6%，如图 1 所示，远超传统半导体行业个位数的增速[2]。图 2 给出了按应用类别划分的全球 MEMS 市场总规模。 

1.2 我国 MEMS 市场

近年来硬件创新市场逐渐转移国内，中国市场对于 MEMS 传感器的需求增速远高于全球 MEMS 市场，约为 13.9%，增速远高于全球 MEMS 市场增速，预计到 2020 年总市场规模达近 60 亿美元。中国 MEMS 行业从下游应用来看，汽车电子和消费电子同样是主要的增长动力，2010～2015 年汽车电子和消费电子领域的 CAGR 分别为 12.4%和 10.6%，如图 3 所示。由于中国消费电子和汽车电子的产业链国产化进程加快，预测消费电子的年均复合增长率将达到 17.2%，汽车电子达 10.3%[1]。图 4 给出了中国 MEMS 市场按应用划分情况。

中国传感器产业目前已经形成从技术研发、设计、生产到应用的完整产业体系，部分细分领域已跻身世界领先水平[3]，“十二五”期间，中国敏感元器件及传感器产业以 20.9% 的年均复合增长率实现了高速发展。但就总体水平而言，国产的传感器产品仍以中低端为主，技术水平相对落后[4]。中低档产品基本可以“自给自足”，但中高端传感器进口占比达 80%，数字化、智能化、微型化产品较欠缺。

2  可穿戴设备市场

智能可穿戴终端是指可直接穿在身上或整合到衣服、配件中，且可以通过软件支持和云端进行数据交互的设备。当前可穿戴终端多以手机辅助设备出现，其中以智能手环、智能手表和智能眼镜最为常见[5]。

2.1 全球可穿戴设备市场

IDC 2017 年 3 月公布了 2016 年第四季度及全年的全球可穿戴设备市场报告。2016 年第四季度，全球可穿戴设备出货量为 3 390 万部，同比增长 16.9%；全年则增长 25.0%，达到 1.024 亿部，首次突破亿部。老牌劲旅 Fitbit 依然是第一，650 万部的出货量、29.0% 的份额，无人能比；但季度环比下降 22.7%，全年则微增 2.4%，达到 2 250 万部，份额为 22.0%，下降 4.8 个百分点。小米 2016 年第四季度的出货量为 520 万部，猛增 96.2%；全年增长了 31.0%，出货量为1 570 万部，市场份额升至 15.4%。苹果的 Apple Watch 全年出货量下跌 7.9%，至 107 万部，份额为 10.5%，如表 2 所示。

IDC 预测，随着可穿戴设备厂商队伍的壮大，以及快速提升的消费者认知度和需求，将使可穿戴设备在 2015～2020 年出现两位数的增长，从而推动可穿戴设备出货量在 2019 年超过 2 亿部，到 2020 年达到 2.371 亿部。

2.2 我国可穿戴设备市场

IDC《中国可穿戴设备市场季度跟踪报告（2016 年第四季度）》显示，中国可穿戴设备市场在 2016 年依然保持了快速发展的态势，全年市场出货量较 2015 年增长 68.1%。2016 年第四季度中国可穿戴设备市场出货量为 1 243 万部，同比增长 53.5%。其中，以手环、儿童手表、智能跑鞋为代表的基础可穿戴设备同比增长 62.7%。

但值得注意的是，以智能手表为主的智能可穿戴设备同比下降 14.1%，而原因就在于产品的同质化严重[6]。IDC 预测，到 2020 年，我国可穿戴设备出货量将达到 8 300 万部，未来 5 年的年均复合增长率为 28.5%。

目前，中国的智能可穿戴设备市场依然处于尝试型的产品驱动阶段，市场表现受产品换代等外部因素影响较大。未来，随着智能可穿戴设备的独立性增强，场景体验和应用模式将更加优化成熟，用户需求被充分培养和调动后，市场将从尝试型的产品驱动过渡为成熟型的需求驱动，并迎来稳定快速的增长。

3  物联网市场

有数据显示，2015 年全球物联网市场规模达到 624 亿美元，同比增长 29%。到 2018 年全球物联网设备市场规模有望达到 1 036 亿美元，2013～2018 年年均复合增长率将达 21%[7]，如图5 所示。

同时，越来越多的物品和设备正在接入物联网。2015 年全球物联网设备数量已经达到 49 亿台[7]，2016 年累积设备数目将可达 63.92 亿台，到 2020 年全球使用的物联网设备数量将增长至 208 亿台。预计到 2018 年物联网设备数量将超过 PC、平板电脑与智能手机存量的总和。2019 年新增的物联网设备接入量将从 2015 年的 16.91亿台增长到 30.54 亿台，如图 6 所示。

在我国，物联网被国家列入“十三五”规划的重点发展领域，物联网在中国的发展同样如火如荼。根据工信部发布的数据，2014 年我国物联网产业规模达到 6 000 亿元，同比增长 22.6%；2015 年产业规模达到 7 500 亿元，同比增长 29.3%；预测到 2020 年中国物联网的整体规模将超过 1.8 万亿元，如图 7 所示。

物联网作为通信行业的新兴应用，在万物互联的大趋势下，市场规模将进一步扩大。随着行业标准完善、技术不断进步、国家政策扶持，中国的物联网产业将延续良好的发展势头，为经济持续稳定增长提供新的动力。移动互联向万物互联的扩展浪潮将促使我国创造出相比于互联网更大的市场空间和产业机遇[8]。

4  工业机器人

据预计，2017 年全球服务机器人市场规模将达到 450 亿美元，未来 5 年（2017～2021 年）年均复合增长率为 16.9%，2021 年全球服务机器人市场规模将达到 820 亿美元。

2016 年 4 月，工信部印发《机器人产业发展规划（2016～2020 年）》，将机器人作为重点发展领域，引导我国机器人产业快速、健康、可持续发展。同年 12 月，工信部制定了《工业机器人行业规范条件》，加强工业机器人产品质量管理，规范行业市场秩序。工业机器人产业加速发展，已成为十分可期的爆发式增长战略性新兴产业。

2016 年，我国工业机器人产量已经达到 7.24 万台，同比增长 34.3%[9]，销售量约占全球的1/4，是全球最大的工业机器人消费市场。业界预计，未来 10 年，中国工业机器人市场的总规模将达 6 000 亿元[10]。

目前，中国有 3 000 余家工业机器人制造、服务企业，产业格局已初步形成，目前处于成长期，自主品牌市场占有率仅为 32%，高端市场国外产品占 95%，关键核心部件仍依赖进口。每万人拥有的机器人台数只有国际平均水平的一半，是先进国家的15%。

根据中国机器人产业联盟发布的数据，国产机器人产品结构调整升级、产业结构逐步改善，如多关节机器人占比持续提升。从机械结构来看，2016 年上半年国产坐标机器人保持龙头地位且销售加速，销量超过 8 100 台，占国产工业机器人总销量的 42.1%，比 2015 年提高 4.7 个百分点。多关节型机器人 2016 年上半年累计销售 6 225 台，同比增长 67.2%，增速与 2015 年基本持平，在工业机器人总销量中占 32.3%，比 2015 年全年占比提高 5 个百分点。工厂物流机器人销量超过 1 000 台，同比增速高达 71.3%，占机器人销售总量的比重与 2015 年持平。平面多关节机器人销售  1 750 台，同比增长 12.6%，占总销量的比重比 2015 年回落 4.7 个百分点。

圆柱坐标机器人累计销售 563 台，同比增长17.8%。并联机器人 2016 年上半年销售有所回落，完成销售 330 台，同比下降 7%。

从应用行业来看，2016 年国产工业机器人广泛地服务于国民经济 37 个行业大类，与 2015 年相比应用领域更为广阔。其中以 3C 制造业（计算机制造、通信设备制造和其他电子设备制造业）和汽车制造业在国产工业机器人销售总量中的占比最高，分别占 30% 和 12.6%。特别是 3C 制造业，占比较 2015 年同期提高近 20 个百分点，进一步表现出中国完备的制造业门类，为工业机器人的应用提供了广阔的市场空间[11]。

5  VR/AR（虚拟现实/增强现实）

虚拟现实（Virtual Reality，VR）是一种运用计算机仿真系统生成多源信息融合的交互式三维动态实景及动作仿真使用户产生身临其境体验的技术。该技术通过调动用户的视觉、听觉、触觉和嗅觉等感官，让用户沉浸于计算机生成的虚拟环境中，创造一种全新的人机交互形式。与虚拟现实紧密联系的增强现实（Augmented Reality，AR）是一种将屏幕中的虚拟影像通过光电技术处理将之与现实世界融合并与用户互动的技术。VR 设备对于数据处理、数据传输和图像显示的要求远高于目前的电子计算机，而 AR 除了需要创建具有真实感、沉浸感的虚拟影像，还要与现实影像无缝衔接，所需要的运算量比 VR 又高出了一个档次。

虚拟现实的概念虽然早在 20 世纪 60 年代就被提出来，但是由于电子和光学技术存在较大瓶颈，始终未能有体验良好的产品出现。近几年，随着芯片技术及显示技术的突破，VR 产业迎来了一轮爆发。特别是在 2016 年美国消费电子展上，虚拟现实产品成为展会的绝对主角[12]。

SuperData 2017 年 3 月发布的报告显示，2016 年全球 VR 总产值超 18 亿美元，其中 PC 端占据 7.18 亿美元，移动端占据 6.87 亿美元，主机端占据 4.11 亿美元。

2016 年 VR 头盔全球出货量为 630 万台，其中三星 Gear VR 出货量高达 451 万，市占率超71%，是市场中最畅销的 VR 头盔。其他竞争对手包括 PS VR、HTC Vive、Oculus Rift，2016 年出货量总和仅为 142 万台。 PS VR 销量紧跟在 Gear VR 之后，2016 年共出货 75 万台。HTC Vive 2016 年出货量为 42 万台，Oculus Rift 则为 25万台。2017 年全球 VR 硬件营收预计将达到 36 亿美元，同比增长 142%。预计 2017 年 VR 头戴设备的出货量将增长到 500 多万台。中国市场增长更加迅猛[13]，全年同比增长将达到 441.2%。

IDC 于 2017 年 3 月发布的评估报告显示，未来 4 年增强现实（AR）的市场规模将会是虚拟现实（VR）的两倍。预计 2021 年 AR 和 VR 设备的总发货量有望超过 9 940 万台，而目前 AR 和 VR 设备的总发货量为 1 010 万台[14]。

尽管当前虚拟现实（VR）设备在收入方面占据市场主导地位，但 IDC 认为未来增强现实（AR）将迎来迅速发展。2016 年 AR 设备的总营收为 2.09 亿美元，2021 年有望突破 487 亿美元。而 VR 设备 2016 年的总营收为 21 亿美元，2021 年有望增长到 186 亿美元，如图 8 所示。因为 AR 设备平均比 VR 设备贵 1 000 美元，所以导致 AR 在最初不会有太多的消费者。

2016 年中国虚拟现实市场总规模为 68.2 亿元，尚处于市场培育期。伴随着 Oculus Rift、HTC Vive、索尼 PS VR 等多款产品的上市，2017 年会迎来 VR 快速发展期。基于整体市场、产品成熟度及关键技术等指标的估判，赛迪顾问对虚拟现实发展预测倾向乐观，预计到 2020 年市场进入相对成熟期，规模将达到 918.2 亿元，年均复合增长率达 125.3%[15]，如图 9 所示。

近年来，国内外对虚拟现实的投资非常火热。2015 年全球 VR/AR 领域共获得 6.9 亿美元投资，2016 年投资规模增长至 23.2 亿美元，增长率达 236.2%，高于其他领域的投资增幅[15]。从整体上看，与 2015 年大部分 VR 投资偏向视频、游戏不同，2016 年投资硬件增幅最大，主要得益于硬件厂商 Magic Leap 的大额融资。除此之外，投资更偏向于广告营销等变现价值更高的领域，以及更具技术价值的软件和解决方案领域。从产业链环节来看，2016 年广告/营销获得的投资额占 VR 领域总投资的 8%，虽然占比不算高，但是增幅达到438.0%，如图 10 所示，仅次于硬件环节。

6  人工智能（AI）

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等[16]。2016 年 3 月李世石大战 AlphaGo，人工智能快速进入大众视野。

资本市场敏锐地捕捉到人工智能的商业化前景，我国人工智能领域投融资热度快速升温。2012～2015 年，我国人工智能行业的投融资金额、次数及参与机构数量等均迅速增长，年均复合增长率超过 50%，2015 年人工智能行业的投资额已达到 2012 年的 23 倍，如图 11 所示，充分表明资本市场对于人工智能发展前景的认可。 

未来 5 年，我国人工智能市场空间广阔，发展速度远超全球。2020 年全球 AI 市场规模将达到 1 190 亿元，年均复合增长率约为 19.7%，如图 12 所示。同期，中国人工智能增速将达 91 亿元，年均复合增长率超 50%，如图 13 所示，远超全球增速。

从资本市场投融资数据可知，国内企业多从应用层布局人工智能。目前我国获得人工智能投资的企业中约有 71% 为应用类企业、26% 为技术类企业，基础资源类企业仅占 3%，其中软件服务类企业占据所有获投企业的 83%。另外，与国际上重点投资机器学习不同，技术类企业的投融资超半数聚焦于机器视觉领域，投资机器学习的仅占 9%，且多为巨头型企业[16]。

根据《中国智能产业发展白皮书》预测，2016 年与 2017 年语音识别技术市场的同比增速将分别达到约 47% 和 70%，如图 14 所示。对于计算机视觉，人脸识别技术仍将是应用层面的主要关注点，市场增速将在较高水平保持平稳，如图 15 所示。根据《中国人脸识别行业研究及发展趋势预测》，未来 5 年人脸识别市场规模将保持 20%～30% 的高速增长水平。

7  结语

中国集成电路产业在《国家集成电路产业发展推进纲要》的指引和国家集成电路产业投资基金的支持下，持续快速挺进，在全球引起较大的反响。在新兴应用领域，中国集成电路产业与先进地区之间还有一定的差距。在产业的大环境尚不够完善的条件下，中国集成电路产业的崛起之路难免会遇到一些坎坷。