Marché du silicium programmable

Aperçu du marché

Selon Reed Intelligence, la taille du marché du silicium programmable augmentera d'environ 12,5 % au cours de la période de prévision.

Le silicium programmable est un type de circuit intégré (CI) ou de dispositif semi-conducteur qui peut être personnalisé ou programmé pour effectuer des tâches spécifiques. Il permet la personnalisation et la reconfiguration des fonctionnalités matérielles après la création de la puce, ce qui offre davantage de flexibilité et d'adaptabilité.

Il existe deux principaux types de silicium programmable : les matrices de portes programmables sur site et les dispositifs logiques programmables complexes. Les FPGA sont des dispositifs en silicium programmables constitués de blocs logiques personnalisables (CLB) et d'interconnexions programmables. Ils sont très adaptables, permettant aux utilisateurs de modifier les portes logiques et les connexions entre elles pour créer des circuits numériques uniques. Les PLD sont identiques à ceux des FPGA en termes de taille et de capacité, mais plus petits. Ils sont similaires aux FPGA et sont constitués de blocs logiques programmables et d'interconnexions programmables, mais sont plus adaptés aux conceptions logiques plus simples et aux projets à plus petite échelle.

Ils permettent un prototypage et un développement rapides de circuits numériques spécialisés sans nécessiter de changements de masque coûteux et chronophages requis dans les circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC) traditionnels. Le silicium programmable minimise les cycles de conception et de production, ce qui permet une mise sur le marché plus rapide. Il permet des cycles de conception et des changements rapides, ce qui facilite l'adaptation aux nouvelles exigences ou la correction des défauts. Le silicium programmable réduit le besoin de puces spécialement conçues pour chaque application. Il s'agit d'une option plus rentable pour la production en petits et moyens volumes ou lorsque la conception finale peut changer au fil du temps.

Dynamique du marché

Facteurs moteurs du marché

• Demande croissante de personnalisation

La demande de personnalisation soutient la croissance globale du marché du silicium programmable. Comme les industries souhaitent des options personnalisées qui répondent à leurs besoins individuels, le silicium programmable, comme les FPGA et les ASIC, offre la flexibilité et l'adaptabilité nécessaires à la personnalisation. Les exigences de personnalisation diffèrent selon les entreprises et les applications. Les dispositifs en silicium programmables permettent aux concepteurs de créer des capacités, des algorithmes et des interfaces uniques qui les rendent adaptés à diverses applications. Des industries telles que les télécommunications, l'automobile, l'aérospatiale, l'électronique grand public et les centres de données utilisent les capacités de personnalisation du silicium programmable pour répondre à des besoins spécifiques, ce qui stimule la demande dans ces industries. Cela stimule la demande pour le marché du silicium programmable.

• Progrès dans la technologie FPGA

La technologie FPGA évolue constamment, ce qui se traduit par des performances améliorées et une plus grande capacité des unités logiques et de la mémoire. Les progrès de l'architecture FPGA, de la technologie de fabrication et des outils de conception ont permis des fréquences d'horloge plus élevées, une efficacité énergétique améliorée et une plus grande densité logique. Cela permet de créer des conceptions avancées et des applications plus performantes, augmentant la demande de solutions de silicium programmables basées sur FPGA. Les progrès de la technologie FPGA permettent l'intégration directe de nombreux blocs fonctionnels, notamment des émetteurs-récepteurs à grande vitesse, des unités DSP, des processeurs intégrés et des interfaces mémoire, dans la structure FPGA. Cette intégration offre aux concepteurs un large ensemble de fonctionnalités et une flexibilité accrue pour répondre à diverses exigences d'application. Par conséquent, les solutions de silicium programmables basées sur FPGA peuvent fournir des fonctionnalités spécialisées qui stimulent le marché du silicium programmable.

Restrictions du marché

• Coûts élevés

Le coût élevé des dispositifs en silicium programmables peut entraver leur adoption dans les entreprises ou les industries sensibles aux prix. Les entreprises aux finances limitées peuvent avoir du mal à investir dans des solutions en silicium programmables coûteuses, en particulier lorsque des alternatives moins chères sont disponibles. Cela rend difficile l'entrée de nouvelles entreprises ou de nouveaux particuliers dans l'industrie. Les marges bénéficiaires des fabricants et des développeurs peuvent être affectées. Les clients peuvent préférer des solutions standardisées ou des circuits intégrés prêts à l'emploi en raison du coût élevé du silicium programmable. Cela a conduit à se concentrer sur des marchés ou des applications spécialisés où les avantages de la modification et de la personnalisation dépassent les considérations de coût. Par conséquent, le coût élevé peut être un obstacle pour les investisseurs qui souhaitent investir sur le marché du silicium programmable.

Périmètre du marché

Analyse segmentaire

Segmentation par type

• FPGA

FPGA est un réseau de portes programmables sur site. Il s'agit d'un dispositif en silicium programmable offrant une grande polyvalence et une grande configurabilité pour les circuits logiques et électriques numériques. Après la production, les FPGA ont été développés pour être reprogrammables, ce qui permet aux utilisateurs de modifier les fonctionnalités et le comportement de l'appareil pour répondre aux besoins spécifiques de l'application. En raison de leur flexibilité, les FPGA peuvent être modifiés ou reprogrammés pour exécuter diverses fonctions logiques et circuits. Les FPGA sont constitués d'un ensemble de blocs logiques configurables (CLB) reliés entre eux par des canaux de routage programmables. Les utilisateurs utilisent généralement des langages de description de matériel (HDL) tels que Verilog ou VHDL pour programmer un FPGA. Les FPGA conviennent à diverses applications dans divers secteurs, notamment les télécommunications, l'automobile, l'aérospatiale et l'automatisation industrielle.

• CPLD

CPLD signifie Complex Programmable Logic Device. La programmation est effectuée à l'aide de langages de description de matériel (HDL) tels que VHDL ou Verilog ou à l'aide d'outils logiciels spécialisés fournis par le fabricant du CPLD. Les CPLD sont conçus pour exécuter certaines tâches au sein d'un système numérique en implémentant des opérations logiques numériques. Par rapport aux circuits logiques à fonction fixe classiques, ils offrent une plus grande flexibilité, une plus grande reconfigurabilité et une mise sur le marché plus rapide. Les CPLD consomment moins d'énergie que les dispositifs en silicium programmables plus gros tels que les FPGA. En raison de leur taille plus petite et de leur capacité logique réduite, ils consomment moins d'énergie, ce qui les rend adaptés aux applications dans des environnements à puissance limitée ou aux appareils alimentés par batterie. Les CPLD peuvent être reprogrammés à plusieurs reprises, ce qui permet des modifications de conception et des cycles de développement itératifs.

Segmentation par application

• Aérospatiale et Défense

Les interfaces de données à haut débit et les algorithmes de communication spécialisés peuvent être mis en œuvre à l'aide de FPGA et d'ASIC dans les communications par satellite, les systèmes radar et les réseaux militaires sécurisés. Les systèmes avioniques des avions nécessitent de solides compétences de traitement. Les systèmes de contrôle de vol, les écrans de cockpit, la navigation et les systèmes de collecte de données utilisent du silicium programmable. Les FPGA et les ASIC fournissent des informations en temps réel, l'intégration de capteurs, la conversion de protocole et des capacités de contrôle, qui améliorent la sécurité, l'efficacité et la sensibilisation. Les FPGA et les ASIC améliorent les performances des systèmes de drones grâce au contrôle de vol autonome, à la fusion de capteurs, au traitement d'images en temps réel et aux algorithmes de navigation. Ils permettent également la mise en œuvre d'algorithmes de cryptage, de stockage sécurisé de clés et de protocoles de communication sécurisés dans l'aérospatiale et définissent des systèmes qui garantissent la sécurité des données sensibles, ce qui améliore la cybersécurité.

• Automobile

La fusion de capteurs, le traitement d'images, le traitement des signaux radar et le transfert de données sont toutes des fonctions de la technologie avancée des systèmes d'assistance à la conduite qui s'appuient sur du silicium programmable. Les FPGA et les ASIC permettent le traitement des données des capteurs en temps réel, améliorant ainsi la précision et la réactivité des fonctionnalités ADAS telles que le régulateur de vitesse adaptatif, l'évitement des collisions, l'avertissement de sortie de voie et le freinage d'urgence automatique. Ils facilitent l'intégration des systèmes de navigation, de la connectivité des smartphones, des services de divertissement et des capacités de communication dans les véhicules. L'unité de contrôle du moteur gère et contrôle différentes parties du fonctionnement du moteur et s'appuie fortement sur du silicium programmable. L'injection de carburant, le calage de l'allumage, la gestion des émissions et d'autres caractéristiques du moteur peuvent être contrôlés avec précision à l'aide de FPGA. La gestion du couple, le contrôle de la transmission, le contrôle du moteur dans les véhicules électriques, le contrôle des systèmes hybrides et la gestion de l'énergie dans les systèmes d'alimentation sont rendus possibles par les FPGA.

• Électronique grand public

Le silicium programmable est essentiel dans les smartphones et les tablettes car il permet une variété de fonctions telles que le traitement du signal, les interfaces d'affichage, les codecs audio, le traitement des images de caméra et l'intégration de capteurs. Dans les consoles de jeu, le silicium programmable est utilisé pour contrôler le rendu graphique complexe, le traitement audio et les interfaces d'entrée/sortie utilisateur. Les FPGA améliorent les performances et offrent une expérience de jeu plus fluide. Dans les téléviseurs et les décodeurs, les dispositifs en silicium programmables sont utilisés pour une variété de fonctions, notamment le traitement vidéo, le streaming multimédia, la personnalisation de l'interface utilisateur et les possibilités de mise en réseau. Des appareils tels que des montres intelligentes, des trackers d'activité et des lunettes qui utilisent du silicium programmable.

• Industriel

Le silicium programmable est couramment utilisé dans les infrastructures de télécommunications, telles que les stations de base, les routeurs, les commutateurs et les unités de traitement réseau. Les FPGA offrent un traitement de données, une commutation de paquets, une implémentation de protocole et un traitement de signal flexibles et efficaces dans les réseaux de communication. Les systèmes radar, l'avionique, la communication par satellite, les systèmes de guerre électronique, les véhicules aériens sans pilote (UAV) et les systèmes de guidage de missiles s'appuient sur le silicium programmable dans les industries aérospatiale et militaire. L'industrie automobile dépend largement du silicium programmable, en particulier dans les systèmes avancés d'assistance à la conduite (ADAS), les systèmes d'infodivertissement, la connexion des véhicules et les unités de contrôle du moteur (ECU). Les appareils médicaux qui utilisent du silicium programmable comprennent les machines à ultrasons, les systèmes d'imagerie, les systèmes de surveillance des patients et l'instrumentation médicale. Les FPGA permettent le traitement du signal en temps réel, l'analyse d'images et la collecte de données, ce qui permet des diagnostics et des traitements médicaux plus précis et plus efficaces.

• Médical

Le silicium programmable est couramment utilisé dans les systèmes d'imagerie médicale tels que les scanners de tomodensitométrie (CT), les machines d'imagerie par résonance magnétique (IRM), les appareils à ultrasons et les systèmes à rayons X. Les FPGA aident au traitement des images en accélérant la capture et l'analyse globales des données et en permettant la reconstruction et la visualisation des images en temps réel. Le développement de dispositifs de télémédecine et de surveillance à distance peut être rendu possible par le silicium programmable. Ces appareils peuvent collecter et envoyer des données sur les patients en temps réel, telles que les signes vitaux, les signaux ECG et les niveaux de glycémie. Le silicium programmable est utilisé pour contrôler et instrumenter des dispositifs médicaux tels que les robots chirurgicaux, les pompes à perfusion, les machines esthétiques et les systèmes de surveillance des patients. Le silicium programmable est essentiel au séquençage du génome, à la bioinformatique et au traitement personnalisé. Dans la recherche médicale et le prototypage, le silicium programmable est utilisé pour développer et tester rapidement de nouveaux dispositifs et algorithmes médicaux.

• Communications

Le silicium programmable est important dans les périphériques réseau, notamment les routeurs, les commutateurs et les cartes d'interface réseau. Les systèmes de communication sans fil utilisent du silicium programmable, comme les stations de base, les points d'accès sans fil et les modems sans fil. En incorporant des algorithmes de modulation/démodulation, de codage de canal et de traitement du signal, les FPGA permettent des protocoles sans fil tels que le Wi-Fi, le LTE, la 5G et au-delà. Les systèmes DWDM, les commutateurs optiques et les émetteurs-récepteurs ont d'énormes applications du silicium programmable dans les réseaux optiques. Le silicium programmable est couramment utilisé dans les applications de sécurité réseau telles que les pare-feu, les systèmes de détection et de prévention des intrusions (IDPS) et les passerelles de réseau privé virtuel (VPN). Dans les applications IoT, le silicium programmable est utilisé pour la connectivité, la communication et le traitement des données.

Analyse régionale

Amérique du Nord

Les logiciels d'imagerie médicale en Amérique du Nord devraient se développer à un TCAC de 8,5 %. Le secteur de la santé a besoin de l'intégration de la technologie numérique et les entreprises ont une énorme chance d'entrer sur le marché du silicium programmable. Les entreprises automatisent rapidement leur infrastructure pour réduire les coûts opérationnels et améliorer l'efficacité. Les maladies cardiaques sont la principale cause de mortalité chez les hommes, les femmes et les personnes de la plupart des groupes raciaux et ethniques aux États-Unis. La FDA des États-Unis a approuvé la distribution de logiciels pour aider à l'acquisition d'images d'échographie cardiaque, ou d'échocardiographie. Ces facteurs stimulent le marché du silicium programmable, qui est utilisé dans les appareils d'imagerie médicale, stimulant ainsi davantage l'industrie.

Europe

Le marché des soins de santé sans fil en Europe devrait croître à un TCAC de 21,5 %. L'Europe possède l'un des secteurs de la santé les plus avancés au monde et la région est également l'un des premiers à adopter la technologie moderne, ce qui favorise l'essor des services de santé sans fil. Le principal facteur influençant la croissance du marché du silicium programmable est le besoin accru de solutions de surveillance à distance des patients en raison du vieillissement de la population et des maladies chroniques à long terme. Le secteur allemand des gadgets électroniques s'est considérablement développé ces dernières années. Les appareils mobiles détiennent la plus grande part de marché sur le marché allemand des gadgets électroniques, car l'écosystème des smartphones continue de croître et d'innover dans les années à venir. La puce de silicium programmable se trouve dans ces appareils. En conséquence, la demande pour ces produits dans la région stimule la demande du marché du silicium programmable.

Asie-Pacifique

La numérisation de l'économie indienne a permis à l'Inde de disposer de la deuxième plus grande base de clients numériques au monde. Le modèle numérique du gouvernement pour numériser l'économie indienne a franchi les barrières entre les zones rurales, urbaines et émergentes, comblant la fracture numérique et fournissant la technologie même aux régions les plus reculées du pays. L'acceptation accrue de l'assurance gadget parmi les étudiants pour protéger leurs appareils de diverses situations, ainsi que la demande accrue de diverses formes de gadgets parmi le grand public, stimulent la croissance du marché du silicium programmable. En outre, la numérisation accrue dans tous les secteurs à travers le monde soutient la croissance du marché. Le marché des commutateurs/capteurs Reed automobiles au Royaume-Uni devrait croître à un TCAC de 5 %. Les avancées technologiques dans la technologie des capteurs et des commutateurs ont donné lieu à des commutateurs Reed avancés, compacts et hautement fiables, qui stimulent leur utilisation dans l'industrie automobile. Cela stimule la demande de la région en puces de silicium programmables.

Amérique du Sud

Le marché latino-américain des actionneurs électriques pour l'automobile devrait croître à un TCAC de 6,3 %. L'automatisation et la numérisation croissantes dans la région stimulent le marché des actionneurs électriques pour l'automobile. Le marché des actionneurs électriques pour l'automobile est en pleine expansion en raison de l'augmentation de la demande en matière d'efficacité énergétique et de confort, en particulier dans les véhicules de tourisme. Il y a eu une augmentation globale des appareils automobiles ces dernières années en raison d'une meilleure sensibilisation et d'une meilleure capacité d'achat dans la région, ce qui augmente la demande dans le secteur automobile et le marché du silicium programmable dans la région.

Acteurs clés

1. Réseaux aux pieds nus (Inter)
2. Semi-conducteur en treillis
3. Xilinx
4. Broadcom Inc
5. Synopsis
6. Société Microsemi
7. Lucent
8. Cyprès
9. Atmel
10. Quicklogic

Développements récents

Avril 2023 : Magna International a été sélectionné pour développer le tout nouveau SUV électrique d'INEOS Automotive, dont la production devrait débuter à Graz, en Autriche. Magna sera également en charge de l'ingénierie globale du véhicule.