Markt für programmierbares Silizium

Marktübersicht

Laut Reed Intelligence wird der Markt für programmierbares Silizium im Prognosezeitraum mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von etwa 12,5 % wachsen.

Programmierbares Silizium ist eine Art integrierter Schaltkreis (IC) oder Halbleiterbauelement, das personalisiert oder programmiert werden kann, um bestimmte Aufgaben auszuführen. Es ermöglicht die Anpassung und Neukonfiguration von Hardwarefunktionen nach der Erstellung des Chips, was für mehr Flexibilität und Anpassungsfähigkeit sorgt.

Es gibt zwei Haupttypen von programmierbarem Silizium: Field-Programmable Gate Arrays und Complex Programmable Logic Devices. FPGAs sind programmierbare Siliziumgeräte, die aus anpassbaren Logikblöcken (CLBs) und programmierbaren Verbindungen bestehen. Sie sind sehr anpassungsfähig und ermöglichen es Benutzern, die Logikgatter und Verbindungen zwischen ihnen zu ändern, um einzigartige digitale Schaltkreise zu erstellen. PLDs haben die gleiche Größe und Leistungsfähigkeit wie FPGAs, sind aber kleiner. Sie ähneln FPGAs und bestehen aus programmierbaren Logikblöcken und programmierbaren Verbindungen, eignen sich jedoch besser für einfachere Logikdesigns und kleinere Projekte.

Sie ermöglichen schnelles Prototyping und die Entwicklung spezialisierter digitaler Schaltkreise, ohne dass teure und zeitaufwändige Maskenänderungen erforderlich sind, die bei herkömmlichen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen (ASICs) erforderlich sind. Programmierbares Silizium minimiert die Design- und Produktionszyklen und ermöglicht so eine schnellere Markteinführung. Es ermöglicht schnelle Designzyklen und Änderungen, wodurch die Anpassung an neue Anforderungen oder die Korrektur von Fehlern einfacher wird. Programmierbares Silizium reduziert den Bedarf an speziell gebauten Chips für jede Anwendung. Es ist eine kostengünstigere Option für die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen oder wenn sich das endgültige Design im Laufe der Zeit ändern kann.

Marktdynamik

Markttreiber

• Steigende Nachfrage nach Individualisierung

Die Nachfrage nach Anpassung unterstützt das allgemeine Wachstum des Marktes für programmierbares Silizium. Da Branchen maßgeschneiderte Optionen wünschen, die ihren individuellen Anforderungen entsprechen, bieten programmierbares Silizium wie FPGAs und ASICs die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit, die für die Anpassung erforderlich sind. Die Anpassungsanforderungen unterscheiden sich je nach Unternehmen und Anwendung. Programmierbare Siliziumgeräte ermöglichen es Designern, einzigartige Funktionen, Algorithmen und Schnittstellen zu erstellen, wodurch sie für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Branchen wie Telekommunikation, Automobil, Luft- und Raumfahrt, Unterhaltungselektronik und Rechenzentren nutzen die Anpassungsmöglichkeiten von programmierbarem Silizium, um spezifische Anforderungen zu erfüllen, was die Nachfrage in diesen Branchen ankurbelt. Dies treibt die Nachfrage nach dem Markt für programmierbares Silizium an.

• Fortschritte in der FPGA-Technologie

Die FPGA-Technologie entwickelt sich ständig weiter, was zu verbesserten Leistungsfähigkeiten und höherer Kapazität in Logikeinheiten und Speicher führt. Fortschritte in der FPGA-Architektur, Fertigungstechnologie und Designtools haben höhere Taktraten, verbesserte Energieeffizienz und mehr Logikdichte ermöglicht. Dies ermöglicht die Erstellung fortschrittlicher Designs und leistungsstärkerer Anwendungen und erhöht die Nachfrage nach programmierbaren Siliziumlösungen auf FPGA-Basis. Fortschritte in der FPGA-Technologie ermöglichen die direkte Integration zahlreicher Funktionsblöcke, darunter Hochgeschwindigkeits-Transceiver, DSP-Einheiten, eingebettete Prozessoren und Speicherschnittstellen, in die FPGA-Struktur. Diese Integration bietet Designern einen breiten Funktionsumfang und verbesserte Flexibilität, um verschiedene Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Daher können programmierbare Siliziumlösungen auf FPGA-Basis spezielle Funktionen bieten, die den Markt für programmierbares Silizium antreiben.

Marktbeschränkungen

• Hohe Kosten

Die hohen Kosten programmierbarer Siliziumbauelemente könnten ihre Einführung in preissensiblen Unternehmen oder Branchen behindern. Unternehmen mit begrenzten finanziellen Mitteln könnten es schwer haben, in kostspielige programmierbare Siliziumlösungen zu investieren, insbesondere wenn günstigere Alternativen verfügbar sind. Dies erschwert neuen Unternehmen oder Personen den Einstieg in die Branche. Die Gewinnmargen von Herstellern und Entwicklern könnten beeinträchtigt werden. Aufgrund der hohen Kosten programmierbarer Siliziumbauelemente bevorzugen Kunden möglicherweise standardisierte Lösungen oder handelsübliche integrierte Schaltkreise. Dies hat zu einer Konzentration auf spezialisierte Märkte oder Anwendungen geführt, bei denen die Vorteile von Modifikationen und Anpassungen die Kostenüberlegungen übersteigen. Daher können hohe Kosten für Investoren ein Hindernis darstellen, in den Markt für programmierbare Siliziumbauelemente zu investieren.

Umfang des Marktes

Segmentanalyse

Segmentierung nach Typ

• FPGA

FPGA steht für Field-Programmable Gate Array. Es handelt sich um ein programmierbares Siliziumgerät mit großer Vielseitigkeit und Konfigurierbarkeit für digitale Logik und elektrische Schaltkreise. Nach der Produktion wurden FPGAs so entwickelt, dass sie neu programmiert werden können, sodass Benutzer die Funktionalität und das Verhalten des Geräts ändern können, um es an spezifische Anwendungsanforderungen anzupassen. Aufgrund ihrer Flexibilität können FPGAs geändert oder neu programmiert werden, um verschiedene Logikfunktionen und Schaltkreise auszuführen. FPGAs bestehen aus einer Reihe konfigurierbarer Logikblöcke (CLBs), die durch programmierbare Routing-Kanäle miteinander verbunden sind. Benutzer verwenden häufig Hardwarebeschreibungssprachen (HDLs) wie Verilog oder VHDL, um ein FPGA zu programmieren. FPGAs eignen sich für verschiedene Anwendungen in verschiedenen Branchen, darunter Telekommunikation, Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt und industrielle Automatisierung.

• CPLD

CPLD steht für Complex Programmable Logic Device (Komplexes programmierbares Logikgerät). Die Programmierung erfolgt mit Hardwarebeschreibungssprachen (HDLs) wie VHDL oder Verilog oder mit speziellen Softwaretools des CPLD-Herstellers. CPLDs sind dafür ausgelegt, bestimmte Aufgaben innerhalb eines digitalen Systems auszuführen, indem sie digitale Logikoperationen implementieren. Im Vergleich zu typischen Logikschaltungen mit fester Funktion ermöglichen sie eine größere Flexibilität, Rekonfigurierbarkeit und eine schnellere Markteinführung. CPLDs verbrauchen weniger Strom als größere programmierbare Siliziumgeräte wie FPGAs. Aufgrund ihrer geringeren Größe und reduzierten Logikkapazität verbrauchen sie weniger Strom und eignen sich daher für Anwendungen mit eingeschränkter Stromversorgung oder batteriebetriebenen Geräten. CPLDs können wiederholt neu programmiert werden, was Designänderungen und iterative Entwicklungszyklen ermöglicht.

Segmentierung nach Anwendung

• Luft- und Raumfahrt & Verteidigung

Die Hochgeschwindigkeitsdatenschnittstellen und spezialisierten Kommunikationsalgorithmen können mithilfe von FPGAs und ASICs in Satellitenkommunikation, Radarsystemen und sicheren Militärnetzwerken implementiert werden. Avioniksysteme in Flugzeugen erfordern ausgeprägte Verarbeitungsfähigkeiten. Flugsteuerungssysteme, Cockpitanzeigen, Navigations- und Datenerfassungssysteme verwenden programmierbares Silizium. FPGAs und ASICs bieten Echtzeitinformationen, Sensorintegration, Protokollkonvertierung und Steuerungsfunktionen, die Sicherheit, Effizienz und Bewusstsein verbessern. FPGAs und ASICs verbessern die Leistung von UAV-Systemen durch autonome Flugsteuerung, Sensorfusion, Echtzeit-Bildverarbeitung und Navigationsalgorithmen. Sie ermöglichen auch die Implementierung von Verschlüsselungsalgorithmen, sicherer Schlüsselspeicherung und sicheren Kommunikationsprotokollen in der Luft- und Raumfahrt und definieren Systeme, die die Sicherheit sensibler Daten gewährleisten und so die Cybersicherheit verbessern.

• Automobilindustrie

Sensorfusion, Bildverarbeitung, Radarsignalverarbeitung und Datenübertragung sind alles Funktionen der Technologie für fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme, die auf programmierbarem Silizium basieren. FPGAs und ASICs ermöglichen die Echtzeitverarbeitung von Sensordaten und verbessern so die Genauigkeit und Reaktionsfähigkeit von ADAS-Funktionen wie adaptiver Geschwindigkeitsregelung, Kollisionsvermeidung, Spurverlassenswarnung und automatischer Notbremsung. Sie erleichtern die Integration von Navigationssystemen, Smartphone-Konnektivität, Unterhaltungsdiensten und Kommunikationsfunktionen in die Fahrzeuge. Die Motorsteuereinheit verwaltet und steuert verschiedene Teile des Motorbetriebs und verlässt sich stark auf programmierbares Silizium. Kraftstoffeinspritzung, Zündzeitpunkt, Emissionsmanagement und andere Motoreigenschaften können mithilfe von FPGAs präzise gesteuert werden. Drehmomentmanagement, Getriebesteuerung, Motorsteuerung in Elektrofahrzeugen, Hybridsystemsteuerung und Energiemanagement in Antriebssystemen werden durch FPGAs ermöglicht.

• Unterhaltungselektronik

Programmierbares Silizium ist in Smartphones und Tablets unverzichtbar, da es eine Vielzahl von Funktionen wie Signalverarbeitung, Anzeigeschnittstellen, Audio-Codecs, Kamerabildverarbeitung und Sensorintegration ermöglicht. In Spielekonsolen wird programmierbares Silizium verwendet, um komplizierte Grafikwiedergabe, Audioverarbeitung und Benutzereingabe-/-ausgabeschnittstellen zu steuern. FPGAs verbessern die Leistung und sorgen für ein flüssigeres Spielerlebnis. In Fernsehern und Set-Top-Boxen werden programmierbare Siliziumgeräte für eine Vielzahl von Funktionen verwendet, darunter Videoverarbeitung, Multimedia-Streaming, Anpassung der Benutzeroberfläche und Netzwerkmöglichkeiten. Geräte wie Smartwatches, Fitness-Tracker und Brillen, die programmierbares Silizium verwenden.

• Industrie

Programmierbares Silizium wird häufig in der Telekommunikationsinfrastruktur verwendet, beispielsweise in Basisstationen, Routern, Switches und Netzwerkverarbeitungseinheiten. FPGAs bieten flexible und effiziente Datenverarbeitung, Paketvermittlung, Protokollimplementierung und Signalverarbeitung in Kommunikationsnetzwerken. Radarsysteme, Avionik, Satellitenkommunikation, elektronische Kriegsführungssysteme, unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) und Raketenleitsysteme sind in der Luft- und Raumfahrt- und Militärindustrie auf programmierbares Silizium angewiesen. Die Automobilindustrie ist weitgehend auf programmierbares Silizium angewiesen, insbesondere in fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS), Infotainmentsystemen, Fahrzeugverbindungen und Motorsteuergeräten (ECUs). Zu den medizinischen Geräten, die programmierbares Silizium verwenden, gehören Ultraschallgeräte, Bildgebungssysteme, Patientenüberwachungssysteme und medizinische Instrumente. FPGAs ermöglichen Signalverarbeitung, Bildanalyse und Datenerfassung in Echtzeit, was zu genaueren und effizienteren medizinischen Diagnosen und Behandlungen führt.

• Medizin

Programmierbares Silizium wird häufig in medizinischen Bildgebungssystemen wie Computertomographie-Scannern (CT), Magnetresonanztomographie-Geräten (MRT), Ultraschallgeräten und Röntgensystemen verwendet. FPGAs helfen bei der Bildverarbeitung, indem sie die gesamte Datenerfassung und -analyse beschleunigen und eine Bildrekonstruktion und -visualisierung in Echtzeit ermöglichen. Die Entwicklung von Telemedizin- und Fernüberwachungsgeräten kann durch programmierbares Silizium ermöglicht werden. Diese Geräte können Patientendaten wie Vitalzeichen, EKG-Signale und Blutzuckerwerte in Echtzeit erfassen und senden. Programmierbares Silizium wird zur Steuerung und Instrumentierung medizinischer Geräte wie Operationsroboter, Infusionspumpen, ästhetischer Geräte und Patientenüberwachungssysteme verwendet. Programmierbares Silizium ist für die Genomsequenzierung, Bioinformatik und individuelle Behandlung unverzichtbar. In der medizinischen Forschung und beim Prototyping wird programmierbares Silizium verwendet, um neue medizinische Geräte und Algorithmen schnell zu entwickeln und zu testen.

• Kommunikation

Programmierbares Silizium ist wichtig für Netzwerkgeräte wie Router, Switches und Netzwerkschnittstellenkarten. Drahtlose Kommunikationssysteme wie Basisstationen, drahtlose Zugriffspunkte und drahtlose Modems verwenden programmierbares Silizium. Durch die Integration von Modulation/Demodulation, Kanalcodierung und Signalverarbeitungsalgorithmen ermöglichen FPGAs drahtlose Protokolle wie Wi-Fi, LTE, 5G und mehr. DWDM-Systeme, optische Switches und Transceiver bieten in der optischen Vernetzung enorme Anwendungsmöglichkeiten für programmierbares Silizium. Programmierbares Silizium wird häufig in Netzwerksicherheitsanwendungen wie Firewalls, Intrusion Detection and Prevention Systems (IDPS) und Gateways für virtuelle private Netzwerke (VPN) verwendet. In IoT-Anwendungen wird programmierbares Silizium für Konnektivität, Kommunikation und Datenverarbeitung verwendet.

Regionale Analyse

Nordamerika

Die Entwicklung von Software für medizinische Bildgebung in Nordamerika wird mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,5 % erwartet. Die Gesundheitsbranche braucht die Integration digitaler Technologien und Unternehmen haben eine große Chance, in den Markt für programmierbare Siliziumchips einzusteigen. Unternehmen automatisieren ihre Infrastruktur schnell, um die Betriebskosten zu senken und die Effizienz zu verbessern. Herzkrankheiten sind die Haupttodesursache für Männer, Frauen und Menschen der meisten Rassen und ethnischen Gruppen in den Vereinigten Staaten. Die FDA der Vereinigten Staaten hat die Verteilung von Software zur Unterstützung bei der Erfassung von Herzultraschall- oder Echokardiographiebildern genehmigt. Diese Faktoren treiben den Markt für programmierbare Siliziumchips an, die in medizinischen Bildgebungsgeräten verwendet werden, und treiben die Branche weiter voran.

Europa

Der Markt für drahtlose Gesundheitsversorgung in Europa wird voraussichtlich um 21,5 % jährlich wachsen. Europa verfügt über eine der fortschrittlichsten Gesundheitsbranchen der Welt und die Region ist auch ein früher Anwender moderner Technologien, der den Aufstieg drahtloser Gesundheitsdienste vorantreibt. Der Hauptfaktor, der das Wachstum des Marktes für programmierbares Silizium beeinflusst, ist der erhöhte Bedarf an Lösungen zur Fernüberwachung von Patienten aufgrund der alternden Bevölkerung und chronischer Langzeiterkrankungen. Der deutsche Sektor für elektronische Geräte ist in den letzten Jahren stark gewachsen. Mobilgeräte haben den größten Marktanteil auf dem deutschen Markt für elektronische Geräte, da das Smartphone-Ökosystem in den kommenden Jahren weiter wächst und Innovationen hervorbringt. In diesen Geräten befindet sich der programmierbare Siliziumchip. Infolgedessen treibt die Nachfrage nach diesen Waren in der Region die Nachfrage nach programmierbarem Silizium an.

Asien-Pazifik

Die Digitalisierung der indischen Wirtschaft hat dazu geführt, dass Indien über die zweitgrößte digitale Kundenbasis der Welt verfügt. Das digitale Modell der Regierung zur Digitalisierung der indischen Wirtschaft hat die Barrieren zwischen ländlichen, städtischen und aufstrebenden Gebieten überbrückt, die digitale Kluft geschlossen und Technologie selbst in die entlegensten Teile des Landes gebracht. Die zunehmende Akzeptanz von Geräteversicherungen unter Studenten zum Schutz ihrer Geräte vor verschiedenen Situationen sowie die gestiegene Nachfrage nach verschiedenen Arten von Geräten in der breiten Öffentlichkeit treiben das Wachstum des Marktes für programmierbare Siliziumchips voran. Darüber hinaus unterstützt die zunehmende Digitalisierung in allen Sektoren weltweit das Marktwachstum. Der Markt für Reedschalter/-sensoren für Kraftfahrzeuge im Vereinigten Königreich wird voraussichtlich um 5 % jährlich wachsen. Technologische Durchbrüche in der Sensor- und Schaltertechnologie haben zu fortschrittlichen, kompakten und äußerst zuverlässigen Reedschaltern geführt, die ihren Einsatz in der Automobilindustrie vorantreiben. Dies treibt die Nachfrage der Region nach programmierbaren Siliziumchips an.

Südamerika

Der lateinamerikanische Markt für elektrische Automobilantriebe soll um durchschnittlich 6,3 % jährlich wachsen. Die zunehmende Automatisierung und Digitalisierung in der Region treibt den Markt für elektrische Automobilantriebe an. Der Markt für elektrische Automobilantriebe wächst aufgrund der gestiegenen Nachfrage nach Kraftstoffeffizienz und Komfort, insbesondere bei Personenkraftwagen. Aufgrund des gestiegenen Bewusstseins und der Kaufkraft in der Region gab es in den letzten Jahren einen allgemeinen Anstieg bei Automobilgeräten, was die Nachfrage im Automobilsektor und auf dem Markt für programmierbare Siliziumchips in der Region erhöht.

Schlüsselspieler

1. Barefoot Networks (Inter)
2. Gitterhalbleiter
3. Xilinx
4. Broadcom Inc
5. Inhaltsangaben
6. Microsemi Corporation
7. Luccent
8. Zypresse
9. Atmel
10. Quicklogic

Jüngste Entwicklungen

April 2023: Magna International wurde mit der Entwicklung des brandneuen Elektro-SUV von INEOS Automotive beauftragt. Die Produktion soll in Graz, Österreich, beginnen. Magna wird auch für die gesamte Konstruktion des Fahrzeugs verantwortlich sein.