Mercado de Silício Programável

Visão geral do mercado

De acordo com a Reed Intelligence, o tamanho do mercado de silício programável crescerá aproximadamente a um CAGR de 12,5% durante o período previsto.

Silício Programável é um tipo de circuito integrado (IC) ou dispositivo semicondutor que pode ser personalizado ou programado para executar tarefas específicas. Ele permite a personalização e reconfiguração de recursos de hardware após o chip ter sido criado, o que dá mais flexibilidade e adaptabilidade.

Existem dois tipos principais de silício programável. Field-Programmable Gate Arrays e Complex Programmable Logic Devices. FPGAs são dispositivos de silício programáveis que consistem em blocos lógicos personalizáveis (CLBs) e interconexões programáveis. Eles são muito adaptáveis, permitindo que os usuários modifiquem as portas lógicas e as conexões entre elas para criar circuitos digitais exclusivos. Os PLDs são os mesmos dos FPGAs em tamanho e capacidade, mas menores. Eles são semelhantes aos FPGAs e são compostos de blocos lógicos programáveis e interconexões programáveis, mas são mais apropriados para projetos lógicos mais simples e de menor escala.

Eles permitem a prototipagem rápida e o desenvolvimento de circuitos digitais especializados sem exigir mudanças de máscara caras e demoradas, necessárias em circuitos integrados específicos de aplicação (ASICs) tradicionais. O silício programável minimiza os ciclos de design e produção, permitindo um tempo de colocação no mercado mais rápido. Ele permite ciclos de design e mudanças rápidos, facilitando a adaptação a novos requisitos ou a correção de falhas. O silício programável reduz a necessidade de chips especialmente construídos para cada aplicação. É uma opção mais econômica para produção de pequeno a médio volume ou quando o design final pode mudar ao longo do tempo.

Dinâmica de Mercado

Motoristas de mercado

• Aumento da demanda por personalização

A demanda por personalização suporta o crescimento geral do mercado de silício programável. Como as indústrias querem opções personalizadas que satisfaçam suas necessidades individuais, o silício programável, como FPGAs e ASICs, fornece a flexibilidade e adaptabilidade necessárias para personalização. Os requisitos de personalização diferem entre empresas e aplicativos. Os dispositivos de silício programável permitem que os designers criem recursos, algoritmos e interfaces exclusivos que os tornam adequados para várias aplicações. Indústrias como telecomunicações, automotiva, aeroespacial, eletrônica de consumo e data centers usam os recursos de personalização do silício programável para atender a necessidades específicas, impulsionando a demanda nessas indústrias. Isso impulsiona a demanda pelo mercado de silício programável.

• Avanços na tecnologia FPGA

A tecnologia FPGA está em constante mudança, resultando em capacidades de desempenho aprimoradas e maior capacidade em unidades lógicas e memória. Avanços na arquitetura FPGA, tecnologia de fabricação e ferramentas de design permitiram maiores taxas de clock, melhor eficiência energética e mais densidade lógica. Isso permite a criação de designs avançados e aplicações de alto desempenho, aumentando a demanda por soluções de silício programável baseadas em FPGA. Avanços na tecnologia FPGA permitem a integração direta de vários blocos funcionais, incluindo transceptores de alta velocidade, unidades DSP, processadores embarcados e interfaces de memória, na estrutura FPGA. Essa integração oferece aos designers um amplo conjunto de recursos e flexibilidade aprimorada para atender a vários requisitos de aplicação. Portanto, as soluções de silício programável baseadas em FPGA podem fornecer funcionalidade especializada que impulsiona o mercado de silício programável.

Restrições de mercado

• Altos custos

O alto custo de dispositivos de silício programáveis pode dificultar sua adoção em empresas ou indústrias sensíveis a preço. Empresas com finanças limitadas podem achar difícil investir em soluções de silício programáveis caras, especialmente quando alternativas mais baratas estão disponíveis. Isso dificulta a entrada de novas empresas ou pessoas no setor. As margens de lucro de fabricantes e desenvolvedores podem ser impactadas. Os clientes podem preferir soluções padronizadas ou circuitos integrados prontos para uso devido ao alto custo do silício programável. Isso resultou em seu foco em mercados ou aplicações especializadas onde os benefícios da modificação e personalização excedem as considerações de custo. Portanto, o alto custo pode ser a barreira para os investidores investirem no Mercado de Silício Programável.

Âmbito do mercado

Análise Segmental

Segmentação por Tipo

• FPGA

FPGA é Field-Programmable Gate Array. É um dispositivo de silício programável com grande versatilidade e configurabilidade para lógica digital e circuitos elétricos. Após a produção, os FPGAs foram desenvolvidos para serem reprogramáveis, permitindo que os usuários alterem a funcionalidade e o comportamento do dispositivo para atender às necessidades específicas da aplicação. Devido à sua flexibilidade, os FPGAs podem ser modificados ou reprogramados para executar várias funções lógicas e circuitos. Os FPGAs são compostos de uma matriz de blocos lógicos configuráveis (CLBs) que são vinculados por canais de roteamento programáveis. Os usuários geralmente usam linguagens de descrição de hardware (HDLs), como Verilog ou VHDL, para programar um FPGA. Os FPGAs são apropriados para várias aplicações em vários setores, incluindo telecomunicações, automotivo, aeroespacial e automação industrial.

• CPLD

CPLD significa Complex Programmable Logic Device (Dispositivo Lógico Programável Complexo). A programação é feita com linguagens de descrição de hardware (HDLs), como VHDL ou Verilog, ou com ferramentas de software especializadas fornecidas pelo fabricante do CPLD. Os CPLDs são projetados para executar determinados trabalhos em um sistema digital implementando operações lógicas digitais. Comparados aos circuitos lógicos de função fixa típicos, eles permitem maior flexibilidade, reconfigurabilidade e tempo de colocação no mercado mais rápido. Os CPLDs usam menos energia do que dispositivos de silício programáveis maiores, como FPGAs. Devido ao seu tamanho menor e capacidade lógica reduzida, eles consomem menos energia, tornando-os adequados para aplicações com ambientes com restrição de energia ou dispositivos alimentados por bateria. Os CPLDs podem ser reprogramados repetidamente, permitindo alterações de design e ciclos de desenvolvimento iterativos.

Segmentação por Aplicação

• Aeroespacial e Defesa

As interfaces de dados de alta velocidade e algoritmos de comunicação especializados podem ser implementados usando FPGAs e ASICs em comunicação via satélite, sistemas de radar e redes militares seguras. Os sistemas aviônicos em aeronaves exigem habilidades de processamento fortes. Os sistemas de controle de voo, displays de cabine, navegação e sistemas de coleta de dados usam silício programável. FPGAs e ASICs fornecem informações em tempo real, integração de sensores, conversão de protocolos e recursos de controle, que melhoram a segurança, eficiência e conscientização. FPGAs e ASICs melhoram o desempenho dos sistemas UAV por meio de controle de voo autônomo, fusão de sensores, processamento de imagens em tempo real e algoritmos de navegação. Eles também permitem a implementação de algoritmos de criptografia, armazenamento seguro de chaves e protocolos de comunicação seguros na indústria aeroespacial e definem sistemas que garantem a segurança de dados confidenciais, o que melhora a segurança cibernética.

• Automotivo

Fusão de sensores, processamento de imagens, processamento de sinais de radar e transferência de dados são todas funções da tecnologia avançada de sistemas de assistência ao motorista que dependem de silício programável. FPGAs e ASICs permitem o processamento de dados de sensores em tempo real, melhorando a precisão e a capacidade de resposta dos recursos ADAS, como controle de cruzeiro adaptativo, prevenção de colisões, aviso de saída de faixa e frenagem automática de emergência. Eles facilitam a integração de sistemas de navegação, conectividade de smartphone, serviços de entretenimento e recursos de comunicação nos veículos. A Unidade de Controle do Motor gerencia e controla diferentes partes da operação do motor e depende muito de silício programável. Injeção de combustível, tempo de ignição, gerenciamento de emissões e outras características do motor podem ser controladas com precisão usando FPGAs. Gerenciamento de torque, controle de transmissão, controle de motor em veículos elétricos, controle de sistema híbrido e gerenciamento de energia em sistemas de energia são viabilizados por FPGAs.

• Eletrônicos de consumo

O silício programável é essencial em smartphones e tablets porque permite uma variedade de funções, como processamento de sinal, interfaces de exibição, codecs de áudio, processamento de imagem de câmera e integração de sensor. Em consoles de jogos, o silício programável é usado para controlar renderização gráfica complicada, processamento de áudio e interfaces de entrada/saída do usuário. FPGAs melhoram o desempenho e fornecem uma experiência de jogo mais suave. Em televisores e decodificadores, dispositivos de silício programável são usados para uma variedade de funções, incluindo processamento de vídeo, streaming de multimídia, personalização da interface do usuário e possibilidades de rede. Dispositivos como smartwatches, rastreadores de condicionamento físico e óculos que usam silício programável.

• Industrial

O silício programável é comumente usado em infraestrutura de telecomunicações, como estações base, roteadores, switches e unidades de processamento de rede. FPGAs oferecem processamento de dados flexível e eficiente, comutação de pacotes, implementação de protocolo e processamento de sinal em redes de comunicação. Sistemas de radar, aviônicos, comunicação via satélite, sistemas de guerra eletrônica, veículos aéreos não tripulados (UAVs) e sistemas de orientação de mísseis dependem de silício programável nas indústrias aeroespacial e militar. A indústria automotiva depende amplamente do silício programável, particularmente em sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS), sistemas de infoentretenimento, conexão de veículos e unidades de controle do motor (ECUs). Dispositivos médicos que usam silício programável incluem máquinas de ultrassom, sistemas de imagem, sistemas de monitoramento de pacientes e instrumentação médica. FPGAs permitem processamento de sinal em tempo real, análise de imagem e coleta de dados, resultando em diagnósticos e tratamentos médicos mais precisos e eficientes.

• Médico

O silício programável é comumente usado em sistemas de imagens médicas, como scanners de tomografia computadorizada (TC), máquinas de ressonância magnética (MRI), dispositivos de ultrassom e sistemas de raios X. FPGAs ajudam no processamento de imagens acelerando a captura e análise geral de dados e permitindo a reconstrução e visualização de imagens em tempo real. O desenvolvimento de dispositivos de telemedicina e monitoramento remoto pode ser possível por silício programável. Esses dispositivos podem coletar e enviar dados do paciente em tempo real, como sinais vitais, sinais de ECG e níveis de glicose no sangue. O silício programável é usado para controlar e instrumentar dispositivos médicos, como robôs cirúrgicos, bombas de infusão, máquinas estéticas e sistemas de monitoramento de pacientes. O silício programável é essencial no sequenciamento do genoma, bioinformática e tratamento personalizado. Na pesquisa médica e prototipagem, o silício programável é usado para desenvolver e testar novos dispositivos médicos e algoritmos rapidamente.

• Comunicações

O silício programável é importante em dispositivos de rede, incluindo roteadores, switches e placas de interface de rede. Os sistemas de comunicação sem fio usam silício programável, como estações base, pontos de acesso sem fio e modems sem fio. Ao incorporar modulação/demodulação, codificação de canal e algoritmos de processamento de sinal, os FPGAs permitem protocolos sem fio como Wi-Fi, LTE, 5G e além. Os sistemas DWDM, switches ópticos e transceptores têm grandes aplicações de silício programável em redes ópticas. O silício programável é comumente usado em aplicações de segurança de rede, como firewalls, sistemas de detecção e prevenção de intrusão (IDPS) e gateways de rede privada virtual (VPN). Em aplicações de IoT, o silício programável é usado para conectividade, comunicação e processamento de dados.

Análise regional

América do Norte

Espera-se que o software de imagem médica na América do Norte se desenvolva a um CAGR de 8,5%. O setor de saúde precisa da integração da tecnologia digital, e as empresas têm uma grande chance de entrar no mercado de silício programável. As empresas estão automatizando rapidamente sua infraestrutura para diminuir os custos operacionais e melhorar a eficiência. Doenças cardíacas são a principal razão de mortalidade para homens, mulheres e pessoas da maioria dos grupos raciais e étnicos nos Estados Unidos. O FDA dos Estados Unidos aprovou a distribuição de software para auxiliar na aquisição de imagens de ultrassom cardíaco ou ecocardiografia. Esses fatores impulsionam o mercado de silício programável, que são usados em dispositivos de imagem médica, impulsionando ainda mais a indústria.

Europa

Espera-se que o mercado de saúde sem fio na Europa cresça a um CAGR de 21,5%. A Europa tem uma das indústrias de saúde mais avançadas do mundo, e a região também é uma das primeiras a adotar a tecnologia moderna, impulsionando o aumento dos serviços de saúde sem fio. O principal fator que influencia o crescimento do mercado de silício programável é a necessidade crescente de soluções de monitoramento remoto de pacientes devido ao envelhecimento da população e às condições médicas crônicas de longo prazo. O setor de dispositivos eletrônicos da Alemanha se expandiu significativamente nos últimos anos. Os dispositivos móveis têm a maior participação de mercado no mercado de dispositivos eletrônicos da Alemanha, pois o ecossistema de smartphones continua a crescer e inovar nos próximos anos. O chip de silício programável é encontrado nesses dispositivos. Como resultado, a demanda por esses produtos na região impulsiona a demanda do mercado de silício programável.

Ásia Pacífico

A digitalização da economia indiana resultou na Índia tendo a segunda maior base de clientes digitais do mundo. O modelo digital do governo para digitalizar a economia indiana ultrapassou as barreiras entre áreas rurais, urbanas e emergentes, fechando a exclusão digital e fornecendo tecnologia até mesmo para as seções mais remotas do país. A aceitação crescente de seguro de gadgets entre estudantes para proteger seus dispositivos de várias situações, bem como a demanda crescente por várias formas de gadgets entre o público em geral, impulsionam o crescimento do mercado de silício programável. Além disso, a digitalização crescente em todos os setores do mundo apoia o crescimento do mercado. Espera-se que o mercado de sensores/interruptores reed automotivos no Reino Unido cresça a um CAGR de 5%. Avanços tecnológicos em tecnologia de sensores e interruptores resultaram em interruptores reed avançados, compactos e altamente confiáveis, que estão impulsionando seu uso na indústria automotiva. Isso impulsiona a demanda da região por chips de silício programáveis.

Ámérica do Sul

Espera-se que o mercado latino-americano de atuadores elétricos automotivos cresça a um CAGR de 6,3%. A crescente automação e digitalização na região estão impulsionando o mercado de atuadores elétricos automotivos. O mercado de atuadores elétricos automotivos está se expandindo devido ao aumento da eficiência de combustível e da demanda por conforto, principalmente em veículos de passeio. Houve um aumento geral em dispositivos automotivos nos últimos anos devido à maior conscientização e capacidade de compra na região, o que aumenta a demanda no setor automotivo e no mercado de silício programável na região.

Principais jogadores

1. Redes Descalças (Inter)
2. Semicondutor de malha
3. Xilinx
4. Broadcom Inc
5. Sinopse
6. Corporação Microsemi
7. Luccente
8. Cipreste
9. Atmel
10. Lógica rápida

Desenvolvimentos recentes

Abril de 2023: A Magna International foi selecionada para desenvolver o novo SUV elétrico da INEOS Automotive, com produção programada para começar em Graz, Áustria. A Magna também será responsável pela engenharia geral do veículo.