Mercado de silicio programable

Descripción general del mercado

Según Reed Intelligence, el tamaño del mercado de silicio programable crecerá aproximadamente a una CAGR del 12,5 % durante el período de pronóstico.

El silicio programable es un tipo de circuito integrado (CI) o dispositivo semiconductor que se puede personalizar o programar para llevar a cabo tareas específicas. Permite la personalización y reconfiguración de las características del hardware después de que se haya creado el chip, lo que brinda más flexibilidad y adaptabilidad.

Existen dos tipos principales de silicio programable: matrices de puertas programables en campo y dispositivos lógicos programables complejos. Los FPGA son dispositivos de silicio programables que constan de bloques lógicos personalizables (CLB) e interconexiones programables. Son muy adaptables y permiten a los usuarios modificar las puertas lógicas y las conexiones entre ellas para crear circuitos digitales únicos. Los PLD son iguales a los FPGA en tamaño y capacidad, pero más pequeños. Son similares a los FPGA y están compuestos de bloques lógicos programables e interconexiones programables, pero son más apropiados para diseños lógicos más simples y proyectos de menor escala.

Permiten la creación rápida de prototipos y el desarrollo de circuitos digitales especializados sin necesidad de realizar los costosos y lentos cambios de máscara que se requieren en los circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC) tradicionales. El silicio programable minimiza los ciclos de diseño y producción, lo que permite una comercialización más rápida. Permite ciclos de diseño y cambios rápidos, lo que facilita la adaptación a nuevos requisitos o la corrección de fallos. El silicio programable reduce la necesidad de chips especialmente diseñados para cada aplicación. Es una opción más rentable para la producción de volúmenes pequeños a medianos o cuando el diseño final puede cambiar con el tiempo.

Dinámica del mercado

Factores impulsores del mercado

• Demanda creciente de personalización

La demanda de personalización respalda el crecimiento general del mercado de silicio programable. A medida que las industrias desean opciones personalizadas que satisfagan sus necesidades individuales, el silicio programable, como los FPGA y los ASIC, proporciona la flexibilidad y adaptabilidad necesarias para la personalización. Los requisitos de personalización difieren entre empresas y aplicaciones. Los dispositivos de silicio programables permiten a los diseñadores crear capacidades, algoritmos e interfaces únicos que los hacen adecuados para diversas aplicaciones. Industrias como las telecomunicaciones, la automoción, la aeroespacial, la electrónica de consumo y los centros de datos utilizan las capacidades de personalización del silicio programable para abordar necesidades específicas, lo que impulsa la demanda en estas industrias. Esto impulsa la demanda del mercado de silicio programable.

• Avances en la tecnología FPGA

La tecnología FPGA cambia constantemente, lo que da como resultado capacidades de rendimiento mejoradas y mayor capacidad en unidades lógicas y memoria. Los avances en la arquitectura FPGA, la tecnología de fabricación y las herramientas de diseño han permitido mayores velocidades de reloj, una mejor eficiencia energética y una mayor densidad lógica. Esto permite la creación de diseños avanzados y aplicaciones de mayor rendimiento, lo que aumenta la demanda de soluciones de silicio programable basadas en FPGA. Los avances en la tecnología FPGA permiten la integración directa de numerosos bloques funcionales, incluidos transceptores de alta velocidad, unidades DSP, procesadores integrados e interfaces de memoria, en la estructura FPGA. Esta integración ofrece a los diseñadores un amplio conjunto de características y una mayor flexibilidad para cumplir con varios requisitos de aplicación. Por lo tanto, las soluciones de silicio programable basadas en FPGA pueden proporcionar una funcionalidad especializada que impulsa el mercado de silicio programable.

Restricciones del mercado

• Costos elevados

El alto costo de los dispositivos de silicio programables puede dificultar su adopción en empresas o industrias sensibles a los precios. Las empresas con finanzas limitadas pueden tener dificultades para invertir en costosas soluciones de silicio programables, especialmente cuando hay alternativas más baratas disponibles. Esto dificulta que nuevas empresas o personas ingresen a la industria. Los márgenes de ganancia de los fabricantes y desarrolladores pueden verse afectados. Los clientes pueden preferir soluciones estandarizadas o circuitos integrados listos para usar debido al alto costo del silicio programable. Esto ha dado como resultado que se centre en mercados o aplicaciones especializados donde los beneficios de la modificación y la personalización superan las consideraciones de costo. Por lo tanto, el alto costo puede ser la barrera para que los inversores inviertan en el mercado de silicio programable.

Ámbito del mercado

Análisis segmentario

Segmentación por tipo

• FPGA

FPGA es una matriz de puertas programables en campo. Es un dispositivo de silicio programable con gran versatilidad y configurabilidad para circuitos eléctricos y lógicos digitales. Después de la producción, los FPGA se han desarrollado para que sean reprogramables, lo que permite a los usuarios cambiar la funcionalidad y el comportamiento del dispositivo para que se adapte a las necesidades de aplicaciones específicas. Debido a su flexibilidad, los FPGA se pueden modificar o reprogramar para realizar varias funciones lógicas y circuitos. Los FPGA se componen de una matriz de bloques lógicos configurables (CLB) que están vinculados entre sí mediante canales de enrutamiento programables. Los usuarios suelen utilizar lenguajes de descripción de hardware (HDL) como Verilog o VHDL para programar un FPGA. Los FPGA son adecuados para diversas aplicaciones en varias industrias, incluidas las telecomunicaciones, la automoción, la aeroespacial y la automatización industrial.

• CPLD

CPLD significa dispositivo lógico programable complejo. La programación se realiza con lenguajes de descripción de hardware (HDL) como VHDL o Verilog o con herramientas de software especializadas proporcionadas por el fabricante del CPLD. Los CPLD están diseñados para ejecutar ciertas tareas dentro de un sistema digital mediante la implementación de operaciones lógicas digitales. En comparación con los circuitos lógicos de función fija típicos, permiten una mayor flexibilidad, reconfigurabilidad y un tiempo de comercialización más rápido. Los CPLD consumen menos energía que los dispositivos de silicio programables más grandes, como los FPGA. Debido a su menor tamaño y capacidad lógica reducida, consumen menos energía, lo que los hace adecuados para aplicaciones con entornos con limitaciones de energía o dispositivos alimentados por batería. Los CPLD se pueden reprogramar repetidamente, lo que permite cambios de diseño y ciclos de desarrollo iterativos.

Segmentación por aplicación

• Aeroespacial y defensa

Las interfaces de datos de alta velocidad y los algoritmos de comunicación especializados se pueden implementar utilizando FPGAs y ASICs en comunicaciones satelitales, sistemas de radar y redes militares seguras. Los sistemas de aviónica en aeronaves requieren habilidades de procesamiento sólidas. Los sistemas de control de vuelo, pantallas de cabina, navegación y sistemas de recopilación de datos utilizan silicio programable. Los FPGAs y ASICs brindan información en tiempo real, integración de sensores, conversión de protocolos y capacidades de control, que mejoran la seguridad, la eficiencia y la conciencia. Los FPGAs y ASICs mejoran el rendimiento de los sistemas UAV a través del control de vuelo autónomo, la fusión de sensores, el procesamiento de imágenes en tiempo real y los algoritmos de navegación. También permiten la implementación de algoritmos de cifrado, almacenamiento seguro de claves y protocolos de comunicación seguros en la industria aeroespacial y definen sistemas que garantizan la seguridad de los datos confidenciales, lo que mejora la ciberseguridad.

• Automotor

La fusión de sensores, el procesamiento de imágenes, el procesamiento de señales de radar y la transferencia de datos son funciones de la tecnología de sistemas avanzados de asistencia al conductor que se basan en silicio programable. Los FPGA y los ASIC permiten el procesamiento de datos de sensores en tiempo real, lo que mejora la precisión y la capacidad de respuesta de las funciones ADAS, como el control de crucero adaptativo, la prevención de colisiones, la advertencia de cambio de carril y el frenado automático de emergencia. Facilitan la integración de sistemas de navegación, conectividad de teléfonos inteligentes, servicios de entretenimiento y capacidades de comunicación en los vehículos. La unidad de control del motor administra y controla diferentes partes del funcionamiento del motor y depende en gran medida del silicio programable. La inyección de combustible, el tiempo de encendido, la gestión de emisiones y otras características del motor se pueden controlar con precisión mediante FPGA. La gestión del par, el control de la transmisión, el control del motor en vehículos eléctricos, el control del sistema híbrido y la gestión de la energía en los sistemas de potencia son posibles gracias a los FPGA.

• Electrónica de consumo

El silicio programable es esencial en los teléfonos inteligentes y tabletas porque permite una variedad de funciones, como procesamiento de señales, interfaces de pantalla, códecs de audio, procesamiento de imágenes de la cámara e integración de sensores. En las consolas de juegos, el silicio programable se utiliza para controlar la representación de gráficos complejos, el procesamiento de audio y las interfaces de entrada/salida del usuario. Los FPGA mejoran el rendimiento y brindan una experiencia de juego más fluida. En televisores y decodificadores, los dispositivos de silicio programables se utilizan para una variedad de funciones, incluido el procesamiento de video, la transmisión multimedia, la personalización de la interfaz de usuario y las posibilidades de red. Dispositivos como relojes inteligentes, rastreadores de actividad física y anteojos que utilizan silicio programable.

• Industrial

El silicio programable se utiliza habitualmente en infraestructuras de telecomunicaciones, como estaciones base, enrutadores, conmutadores y unidades de procesamiento de red. Los FPGA ofrecen procesamiento de datos, conmutación de paquetes, implementación de protocolos y procesamiento de señales flexibles y eficientes en redes de comunicación. Los sistemas de radar, aviónica, comunicación por satélite, sistemas de guerra electrónica, vehículos aéreos no tripulados (UAV) y sistemas de guía de misiles dependen del silicio programable en las industrias aeroespacial y militar. La industria automotriz depende en gran medida del silicio programable, en particular en sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), sistemas de información y entretenimiento, conexión de vehículos y unidades de control del motor (ECU). Los dispositivos médicos que utilizan silicio programable incluyen máquinas de ultrasonido, sistemas de imágenes, sistemas de monitoreo de pacientes e instrumentación médica. Los FPGA permiten el procesamiento de señales en tiempo real, el análisis de imágenes y la recopilación de datos, lo que da como resultado diagnósticos y tratamientos médicos más precisos y eficientes.

• Médico

El silicio programable se utiliza habitualmente en sistemas de imágenes médicas, como escáneres de tomografía computarizada (TC), máquinas de imágenes por resonancia magnética (IRM), dispositivos de ultrasonido y sistemas de rayos X. Los FPGA ayudan en el procesamiento de imágenes al acelerar la captura y el análisis general de datos y permitir la reconstrucción y visualización de imágenes en tiempo real. El desarrollo de dispositivos de telemedicina y monitoreo remoto puede ser posible gracias al silicio programable. Estos dispositivos pueden recopilar y enviar datos del paciente en tiempo real, como signos vitales, señales de ECG y niveles de glucosa en sangre. El silicio programable se utiliza para controlar e instrumentar dispositivos médicos como robots quirúrgicos, bombas de infusión, máquinas estéticas y sistemas de monitoreo de pacientes. El silicio programable es esencial en la secuenciación del genoma, la bioinformática y el tratamiento personalizado. En la investigación médica y la creación de prototipos, el silicio programable se utiliza para desarrollar y probar nuevos dispositivos y algoritmos médicos rápidamente.

• Comunicaciones

El silicio programable es importante en los dispositivos de red, incluidos los enrutadores, los conmutadores y las tarjetas de interfaz de red. Los sistemas de comunicación inalámbrica utilizan silicio programable, como estaciones base, puntos de acceso inalámbricos y módems inalámbricos. Al incorporar modulación/demodulación, codificación de canal y algoritmos de procesamiento de señales, los FPGA habilitan protocolos inalámbricos como Wi-Fi, LTE, 5G y más. Los sistemas DWDM, los conmutadores ópticos y los transceptores tienen enormes aplicaciones de silicio programable en redes ópticas. El silicio programable se usa comúnmente en aplicaciones de seguridad de red, como firewalls, sistemas de detección y prevención de intrusiones (IDPS) y puertas de enlace de red privada virtual (VPN). En aplicaciones de IoT, el silicio programable se usa para conectividad, comunicación y procesamiento de datos.

Análisis regional

América del norte

Se espera que el software de imágenes médicas en América del Norte se desarrolle a una tasa de crecimiento anual compuesta del 8,5 %. La industria de la salud necesita la integración de la tecnología digital y las empresas tienen una gran oportunidad de ingresar al mercado de silicio programable. Las empresas están automatizando rápidamente su infraestructura para reducir los costos operativos y mejorar la eficiencia. Las enfermedades cardíacas son la principal causa de mortalidad en hombres, mujeres y personas de la mayoría de los grupos raciales y étnicos en los Estados Unidos. La FDA de los Estados Unidos ha aprobado la distribución de software para ayudar a adquirir imágenes de ultrasonidos cardíacos o ecocardiografías. Estos factores impulsan el mercado de silicio programable, que se utiliza en dispositivos de imágenes médicas, lo que impulsa aún más la industria.

Europa

Se espera que el mercado de atención médica inalámbrica en Europa crezca a una tasa anual compuesta del 21,5 %. Europa tiene una de las industrias de atención médica más avanzadas del mundo y la región también es una de las primeras en adoptar tecnología moderna, lo que impulsa el auge de los servicios de atención médica inalámbrica. El factor principal que influye en el crecimiento del mercado de silicio programable es la mayor necesidad de soluciones de monitoreo remoto de pacientes debido al envejecimiento de la población y las condiciones médicas crónicas a largo plazo. El sector de dispositivos electrónicos de Alemania se ha expandido significativamente en los últimos años. Los dispositivos móviles tienen la mayor participación de mercado en el mercado de dispositivos electrónicos de Alemania a medida que el ecosistema de teléfonos inteligentes continúa creciendo e innovando en los próximos años. El chip de silicio programable se encuentra en estos dispositivos. Como resultado, la demanda de estos productos en la región impulsa la demanda del mercado de silicio programable.

Asia Pacífico

La digitalización de la economía india ha dado como resultado que India tenga la segunda base de clientes digitales más grande del mundo. El modelo digital del gobierno para digitalizar la economía india ha superado las barreras entre las áreas rurales, urbanas y emergentes, cerrando la brecha digital y entregando tecnología incluso a las secciones más remotas del país. La mayor aceptación de los seguros para dispositivos entre los estudiantes para proteger sus dispositivos de diversas situaciones, así como la mayor demanda de diversas formas de dispositivos entre el público en general, impulsan el crecimiento del mercado de silicio programable. Además, la mayor digitalización en todos los sectores en todo el mundo respalda el crecimiento del mercado. Se espera que el mercado de interruptores/sensores de láminas para automóviles en el Reino Unido crezca a una CAGR del 5%. Los avances tecnológicos en la tecnología de sensores e interruptores han dado como resultado interruptores de láminas avanzados, compactos y altamente confiables, que están impulsando su uso en la industria automotriz. Esto impulsa la demanda de chips de silicio programables en la región.

Sudamerica

Se espera que el mercado latinoamericano de actuadores eléctricos para automóviles crezca a una tasa anual compuesta del 6,3 %. La creciente automatización y digitalización en la región están impulsando el mercado de actuadores eléctricos para automóviles. El mercado de actuadores eléctricos para automóviles se está expandiendo debido a la mayor demanda de eficiencia de combustible y comodidad, particularmente en vehículos de pasajeros. Ha habido un aumento general en los dispositivos automotrices en los últimos años debido a una mayor conciencia y capacidad de compra en la región, lo que aumenta la demanda en el sector automotriz y el mercado de silicio programable en la región.

Actores clave

1. Redes descalzas (Inter)
2. Semiconductor de red
3. Xilinx
4. Broadcom Inc
5. Sinopsis
6. Corporación Microsemi
7. Lucentino
8. Ciprés
9. Atmel
10. Lógica rápida

Acontecimientos recientes

Abril de 2023: Magna International ha sido seleccionada para desarrollar el nuevo SUV eléctrico de INEOS Automotive, cuya producción comenzará en Graz (Austria). Magna también estará a cargo de la ingeniería general del vehículo.