面对2023年，WSTS、ICinsights、Gartner等知名分析机构都给出了悲观预测，甚至认为全球半导体行业正走向自2000年互联网泡沫后的最大衰退。
在对2023年全球半导体产业发展悲观预期如此一致的情况下，最大的不确定性可能就在于国内半导体行业将会如何发展？尤其是在政治因素正在最大限度的干扰半导体行业自身规律的情况下，有必要对2023年及以后的全球及国内半导体产业发展趋势作出分析和预判，也欢迎各位一起讨论。
全球经济向中低速增长回归，半导体行业缺乏基础驱动力。新冠疫情爆发以来的3年，全球GDP平均增长速度下降接近50%，除此之外，俄乌冲突、通胀攀升和央行货币政策紧缩等也引发世界性的全面经济衰退，预计2023年及未来一段时间全球经济将向GDP增速低于3%的中低速增长回归。半导体行业作为充分反映全球经济的风向标，未来有可能将长期陷入缺乏宏观经济基本面支撑的困局，2023年全球半导体行业将可能迎来5%-10%的负增长，而以后2-3年也将维持在低于8%的低速区间徘徊运行。
市场创新出现断层危机，引发技术创新投入边际报酬递减。2023年全球半导体产业仍然面临“需求创新困境”持续低迷，基于PC、手机、消费电子等市场的渐进式创新已经进入衰退期，增量空间显著收窄，如同手机、PC等可以支撑半导体技术快速迭代升级的下一代现象级市场尚未成熟和全面爆发，市场端的创新需求出现“断层”。而当前结构性的技术变化依然主要停留在工程层面，并未发生能够在短期内扩张总体经济空间的重大基础技术革命，因此同业竞争会更趋近于零和博弈，技术创新投入遵循边际报酬递减规律，部分国家对先进技术的高成本投入将逐步趋缓。
中美战略对抗日益升级，“科技脱钩”引发供应链低效率。2023年中美半导体领域的博弈有望迎来短时间的战略缓冲期，但随着美国2024年大选临近，美国仍会间歇性的联合其盟友以国家安全理由对中国半导体产业进行升级压制与围堵。除半导体关键设备、基础工业材料及零部件等供应链环节外，还可能涉及到新能源汽车、数字新基建等更广泛领域，短期内中国半导体产业高端化升级面临的“卡脖子”困境更加严重。而行政繁冗的内政环境可能会影响美国芯片政策的落实进程，联邦与各州对半导体产业设置的繁杂法律限制短期内很难出现根本性改变[1]，全球供应链也由此进入2-3年的低效率调整期，资本支出大幅缩减。
产业格局“西进东出”，半导体人才等资源面临全球紧缺。2023年全球集成电路产业链布局的成本与效率导向势必要让位于安全原则和韧性偏好，出现了区域化与短链化同步、产业格局“西进东出”的趋势，以中国大陆为中心的东亚半导体产业链与布局可能面临更大不确定性，不少跨国半导体企业将重新思考既往布局与未来规划问题，由此引发了半导体人才等资源的全球短缺和风险偏好明显弱化。美国及其盟国将进一步升级半导体“人才隔离”的措施，中国有可能面临高水平半导体人才加速流失的极大困境，东南亚及欧洲、日韩等地区则由此受益。
国内市场呈现复苏潜力，防疫政策变化或在年底引发反d。2023年上半年国内半导体市场会有较大压力，除受到全球经济衰退影响以外，防疫政策约束下的消费不振、美国打压政策的延续性影响会持续发酵，影响产业信心和动力。随着两会后防疫政策调整逐步见效，短期内产业驱动力依然受到疫情升温的抑制，但部分产品领域需求环境可能会在3-6个月后有所改善，芯片库存压力会在2023年下半年以后逐步释放。2023年底国内有望受益于疫情影响力度大幅减弱、消费信心阶段性恢复以及去库存完成等影响，迎来小规模反d，芯片设计及封装测试等产业链环节、手机、消费电子、工业半导体、数据中心等应用领域的行情逐步恢复向好。
产业链高端替代是主线，前沿创新和基础突破关注度倍增。2023年产业链高附加值环节的国产替代依然是主线，基本替代逻辑从前些年的资本驱动转由内循环市场驱动，更多国内新基建、新能源、数字经济、信息消费场景的整机系统厂商将加速推进国产芯片的验证和采购，泛信创市场覆盖范围进一步扩大到金融、电力、轨道交通、运营商等领域。半导体设备、材料及零部件等供应链环节以及存储器等高端通用芯片受到美国管制新规影响，国产化进度进入到动态调整期，制造、设备企业对国内基础材料和零部件企业的支持力度明显提升，验证进度加快。同时，对Chiplet/先进封装、PIC光子集成电路、MRAM/RRAM新兴存储器、RISC-V计算架构、氧化镓等前沿创新和基础领域的关注度将大幅增加。
部分企业面临生存困境，“内卷”领域加速启动并购整合。2023年半导体行业过剩的投机资本将对这个赛道不再感兴趣，Pre-IPO项目、美籍高管为主项目、已出现头部企业或者多家上市公司的赛道项目中部分将面临融资困境，部分优质项目可能会因估值受影响而主动关闭融资窗口，进一步压低资本的投资偏好。产业中涌现出更多的潜在并购整合机会，上市公司和相关联的产业基金成为主要推手。在MCU、蓝牙/WIFI、射频前端、显示驱动、电源管理芯片等创企数量众多、中低端替代已经实现、头部企业优势明显的产品领域有望出现以上市公司推动的并购整合。而在估值、企业经营成本、技术门槛都高的一些大芯片领域，有可能出现由基金推动的并购整合。
打好“市场”“体制”牌，新一轮产业政策周期酝酿待发。2000年的“18号文”，2011年的“新4号文”，2014年的《纲要》以及2020年的“新8号文”共同构成了我国半导体产业政策体系的关键节点，并不断推动产业可持续发展。产业政策的重要性不仅在于解决特定领域关键技术有无问题，更要解决相应创新体制和生态的塑造问题。在中美战略博弈升级、半导体供应链形势不确定性显著增强、国内市场需求不振等多方面因素影响下，2023年国内新一轮半导体产业政策周期有望酝酿开启。
这篇文章我写的异常艰难，一是因为当前形势下很多内容和观点不方便书写，二是因为对2023年的悲观预期已成共识，似乎也没什么好写。但我总认为，无论是行业周期、疫情政策还是美国遏制如何影响，都还是要对我国半导体产业保持相对乐观的态度，要尝试在碎玻璃渣子里找糖吃，在苦日子里寻得一抹阳光。
要想中国半导体成功突破低端锁定，既不可能通过速战速决抄近路的战略，也无法通过继续依附于美国主导的全球半导体供应链体系获得，只能以坚定的战略意志，借由建设涵盖体制-技术-市场多重创新的内循环体系来实现，这势必是个“持久战”。
无论是中国还是美国，始终还是要回到全球化的轨道上，这是半导体产业的基本规律。那时的全球化将会赋予中国全然不同的角色，给予中国企业更多公平竞技的机会，进入更广阔的新兴市场；同时，中国也可以将更广大的世界纳入我们自己搭建的创新和产业共同体，实现真正的国际国内双循环。
数字隔离器在尺寸、速度、功耗、易用性和可靠性方面具有光耦合器所无法比拟的巨大优势。
多年来，工业、医疗和其他隔离系统的设计人员实现安全隔离的手段有限， 唯一合理的选择是光耦合器。如今，数字隔离器在性能、尺寸、成本、效率和集成度方面均有优势。了解数字隔离器三个关键要素的特点及其相互关系，对于正确选择数字隔离器十分重要。这三个要素是：绝缘材料、结构和数据传输方法。
设计人员之所以引入隔离，是为了满足安全法规或者降低接地环路的噪声等。电流隔离确保数据传输不是通过电气连接或泄漏路径，从而避免安全风险。然而，隔离会带来延迟、功耗、成本和尺寸等方面的限制。数字隔离器的目标是在尽可能减小不利影响的同时满足安全要求。
传统隔离器——光耦合器则会带来非常大的不利影响，功耗极高，而且数据速率低于1 Mbps。虽然存在更高效率和更高速度的光耦合器，但其成本也更高。
数字隔离器问世于10多年前，目的是降低光耦合器相关的不利影响。数字隔离器采用基于CMOS的电路，能够显著节省成本和功耗，同时大大提高数据速率。数字隔离器由上述要素界定。绝缘材料决定其固有的隔离能力，所选材料必须符合安全标准。结构和数据传输方法的选择应以克服上述不利影响为目的。所有三个要素必须互相配合以平衡设计目标，但有一个目标必须不折不扣地实现，那就是符合安全法规。
绝缘材料
数字隔离器采用晶圆CMOS工艺制造，仅限于常用的晶圆材料。非标准材料会使生产复杂化，导致可制造性变差且成本提高。常用的绝缘材料包括聚合物(如聚酰亚胺PI，它可以旋涂成薄膜)和二氧化硅(SiO2)。二者均具有众所周知的绝缘特性，并且已经在标准半导体工艺中使用多年。聚合物是许多光耦合器的基础，作为高压绝缘体具有悠久的历史。
准通常规定1分钟耐压额定值(典型值2.5 kV rms至5 kV rms)和工作电压(典型值125 V rms至400 V rms)。某些标准也会规定更短的持续时间、更高的电压(如10 kV峰值并持续50 μs)作为增强绝缘认证的一部分要求。基于聚合物/聚酰亚胺的隔离器可提供最佳的隔离特性，如表1所示。基于聚酰亚胺的数字隔离器与光耦合器相似，在典型工作电压时寿命更长。基于SiO2的隔离器对浪涌的防护能力相对较弱，不能用于医疗和其他应用。
各种薄膜的固有应力也不相同。聚酰亚胺薄膜的应力低于SiO2薄膜，可以根据需要增加厚度。SiO2薄膜的厚度有限，因而隔离能力也会受限；超过15 μm时，应力可能会导致晶圆在加工过程中开裂，或者在使用期间分层。基于聚酰亚胺的数字隔离器可以使用厚达26 μm的隔离层。
隔离器结构
数字隔离器使用变压器或电容将数据以磁性方式或容性方式耦合到隔离栅的另一端，光耦合器则是使用LED发出的光。如图1所示，变压器电流脉冲通过一个线圈，形成一个很小的局部磁场，从而在另一个线圈生成感应电流。电流脉冲很短(1 ns)，因此平均电流很低。变压采用差分连接，提供高达100 kV/μs的出色共模瞬变抗扰度(光耦合器通常约为15 kV/μs)。磁性耦合对变压器线圈间距离的依赖性也弱于容性耦合对板间距离的依赖性， 因此，变压器线圈之间的绝缘层可以更厚，从而获得更高的隔离能力。结合聚酰亚胺薄膜的低应力特性，使用聚酰亚胺的变压器比使用SiO2的电容更容易实现高级隔离性能。
电容为单端连接，更容易受共模瞬变影响。虽然可以用差分电容对来弥补，但这会增大尺寸并提高成本。电容的优势之一是它使用低电流来产生耦合电场。当数据速率较高时(25 Mbps以上)，这一优势就相当明显。
数据传输方法
光耦合器使用LED发出的光将数据传输到隔离栅的另一端：LED点亮时表示逻辑高电平，熄灭时表示逻辑低电平。当LED点亮时，光耦合器需要消耗电能；对于关注功耗的应用，光耦合器不是一个好的选择。多数光耦合器将输入端和/或输出端的信号调理留给设计人员实现，而这并不一定是非常简单的工作。
数字隔离器使用更先进的电路来编码和解码数据，支持更快的数据传输速度，能够处理USB和I2C等复杂的双向接口。
一种方法是将上升沿和下降沿编码为双脉冲或单脉冲，以驱动变压器。(图2)这些脉冲在副边解码为上升沿或下降沿。这种方法的功耗比光耦合器低10倍到100倍，因为不像光耦合器，电源无需连续提供给器件。器件中可以包括刷新电路，以便定期更新直流电平。
另一种方法是使用RF调制信号，其使用方式与光耦合器使用光的方式非常相似，逻辑高电平信号将引起连续RF传输。这种方法的功耗高于脉冲方法，因为逻辑高电平信号需要持续消耗电能。也可以采用差分技术来提供共模抑制，不过，这些技术最好配合变压器等差分元件使用。
数字隔离器 ADUM4160BRWZ-RL 的参数
数字隔离器
制造商 Analog Devices Inc.
系列 iCoupler?
包装 ? 带卷（TR） ?
零件状态 在售
技术 磁耦合
类型 USB
隔离式电源 无
通道数 2
输入 - 输入侧 1/输入侧 2 2/2
通道类型 双向
电压 - 隔离 5000Vrms
共模瞬态抗扰度（最小值） 25kV/μs
数据速率 12Mbps
传播延迟 tpLH / tpHL（最大值） 70ns，70ns脉宽失真（最大） -上升/下降时间（典型值） 20ns，20ns（最大）电压 - 电源 3.1 V ~ 5.5 V工作温度 -40°C ~ 105°C
安装类型 表面贴装
封装/外壳 16-SOIC（0.295"，7.50mm 宽）
供应商器件封装 16-SOIC
基本零件编号 ADUM4160
特色产品：ADuM4160 Digital Isolator
标准包装：47
输入 - 1 侧/2 侧：2/2
电源电压：3.1 V ~ 5.5 V
数据速率：12Mbps
输出类型：逻辑
工作温度：-40°C ~ 105°C
通道数：2
电压 - 隔离：5000Vrms
传输延迟：60ns
封装/外壳：16-SOIC（0.295"，7.50mm 宽）
包装：管件
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