片上网络 (NoC) 市场规模、份额、增长和行业分析，按类型（2D NoC、3D NoC）、按应用（计算、通信、消费电子产品、工业自动化）、区域洞察和预测到 2033 年

片上网络 (NoC) 市场概述

片上网络 (NoC) 市场规模在 2025 年为 23 亿美元，预计到 2033 年将达到 77 亿美元，2025 年至 2033 年复合年增长率为 16.3%。

多核处理器的快速发展和系统内对高带宽通信的需求正在推动片上网络市场的增长。到 2024 年，超过 65% 的片上系统 (SoC) 设计采用集成 NoC 架构。这些互连提高了数据传输效率，实现更快、可扩展和低功耗的处理。 2024 年，全球出货量超过 70 亿颗采用 NoC 的半导体芯片，表明其在消费电子和汽车领域得到广泛采用。

人工智能和机器学习加速器部署的增加推动了对复杂 SoC 设计的需求，从而刺激了对高效互连技术的需求。到 2024 年底，超过 82% 的 AI 加速器芯片部署了用于片上通信的 NoC 框架。此外，5G 网络中边缘计算和实时处理的集成对路由器、交换机和数据中心中的可扩展 NoC 解决方案产生了巨大需求。

此外，NoC 架构正在解决高级节点中的功耗瓶颈，因为传统的基于总线的架构很难实现超过 16 个内核的可扩展性。到 2024 年，5nm 和 3nm 芯片制造将占新芯片设计的 37%，事实证明，NoC 技术对于提高每瓦性能至关重要。公司正在大力投资研究，以提高复杂芯片设计中的数据路由效率、最大限度地减少延迟并降低能耗。

主要发现

司机：AI 处理器对低延迟互连的需求不断增长，导致 2022 年至 2024 年间基于 NoC 的 SoC 设计激增 44%。

国家/地区：由于移动和消费电子行业的增长，到 2024 年，中国将有超过 3 亿颗芯片集成 NoC 架构。

部分： 3D NoC 细分市场在 2024 年推出的高端计算 SoC 中获得了 36% 的采用率。

片上网络 (NoC) 市场趋势

2024 年，在高性能计算系统、边缘人工智能的采用和芯片复杂性不断增加的推动下，NoC 市场经历了多种变革趋势。一个主要趋势是向 3D NoC 架构的转变，该架构通过垂直堆叠小芯片来缩短互连距离，提高能效并将延迟降低高达 52%。异构集成也强劲出现，31% 的新设计整合了通过统一 NoC 结构连接的 CPU、GPU 和 AI 内核。对开放式 NoC 平台的需求急剧增长，基于 OpenHW 的设计到 2024 年将增长 23%。另一个重要趋势是在 NoC 设计自动化中使用机器学习，有助于预测拥塞路径并动态优化流量。基于 Chiplet 的模块化 SoC 架构也越来越流行，到 2024 年，18% 的设计会选择由 NoC 框架实现的 Chiplet 集成。此外，能够根据工作负载实时改变拓扑的自适应片上网络越来越受欢迎，特别是在边缘计算设备中。 AI 工作负载还影响了基于网格的拓扑的趋势，与传统总线系统相比，其吞吐量提高了 46%。随着能源效率变得至关重要，NoC 架构中嵌入的动态电压和频率调节 (DVFS) 成为主流，用于超过 41% 的新芯片部署。

片上网络 (NoC) 市场动态

片上网络市场是由技术创新、不断增长的应用领域和性能需求之间复杂的相互作用形成的。半导体节点的不断扩展，到 2024 年，超过 34% 的新设计将采用 7nm 以下工艺，因此需要更高效的片上互连。 NoC 架构通过取代传统总线和交叉开关、增强可扩展性、减少功耗并提高数据吞吐量来提供解决方案。人工智能、物联网和边缘计算的兴起极大地拓宽了片上网络的应用领域。到 2024 年，63% 的边缘 AI 芯片使用 NoC 来优化资源共享和数据流。然而，管理散热和增加设计复杂性等集成挑战构成了重大障碍。功效仍然是一个中心主题，因为采用 DVFS 和时钟门控的 NoC 系统到 2024 年可将芯片能耗降低 27%。同时，全球正在开发的自动驾驶汽车超过 2200 万辆，自动驾驶系统对实时处理的需求需要确定性和高速数据通信，这进一步推动了 NoC 的采用。 EDA 工具的进步也发挥了关键作用，由于人工智能辅助的 NoC 验证工具，到 2024 年仿真速度将提高 35%。市场竞争激烈，主要参与者投资于低延迟、高带宽解决方案。围绕芯片安全和数据隐私的监管转变正在推动更安全的片上网络设计，预计到 2026 年将成为标准。

司机

"SoC 架构日益复杂，需要高效的互连。"

现代 SoC 集成了多个内核、内存单元和加速器，所有这些都需要无缝通信。到 2024 年，超过 87% 的 SoC 具有超过 16 个内核，传统总线系统由于带宽限制和高延迟而变得过时。 NoC 成为首选互连技术，可减少高达 48% 的延迟并提高 39% 的带宽，推动 AI、图形和网络处理器芯片的采用。

克制

"高设计复杂性和验证成本限制了低成本设备的采用。"

尽管片上网络具有性能优势，但片上网络设计非常复杂，需要大量的仿真、验证和测试。到 2024 年，与传统的基于总线的系统相比，基于 NoC 的 SoC 的平均设计验证周期延长了 28%。中小型芯片制造商通常面临高昂的 EDA 工具许可成本和工程管理费用，使得低成本消费应用的采用不太可行。

机会

"汽车电子和自动驾驶汽车的需求激增。"

汽车行业正在快速集成先进的驾驶辅助系统 (ADAS) 和自动驾驶技术，两者都依赖于处理器、传感器和内存之间的高速数据交换。到 2024 年，超过 1400 万个汽车 SoC 使用 NoC 框架进行实时数据处理。对低延迟通信和容错的需求使片上网络成为下一代车辆架构的主要候选者。

挑战

"密集封装的支持 NoC 的芯片组中的热管理。"

随着 SoC 的核心数量和处理密度不断增加，在支持 NoC 的环境中管理热量已成为一个关键问题。 2024 年，验证测试期间，19% 的芯片故障是由热点造成的。 3D NoC 结构在增强性能的同时，也使散热变得更加复杂。有效的冷却策略和热感知设计实践对于片上网络的稳定运行至关重要。

片上网络 (NoC) 市场细分

片上网络市场按类型和应用细分，涵盖各种性能和部署需求。在类型细分市场中，2D NoC 和 3D NoC 占据市场主导地位。到 2024 年，2D NoC 是采用最广泛的架构，约 61% 的 NoC 集成芯片都采用这种架构，这主要是由于设计更简单、成本效益更高以及与现有平面制造方法的兼容性。 2D 网状拓扑可在最多 64 个核心的中等规模多核设计中实现高效路由。然而，由于性能和面积效率优势，3D NoC 增长更快。随着行业向芯片堆叠方向发展，3D NoC 实现了更好的垂直互连，与 2D 系统相比，延迟降低了高达 62%。到 2024 年，3D NoC 的采用率将达到所有新型 HPC SoC 的 36%。在应用方面，计算和通信仍然是主要驱动力。在计算领域，2024年推出的AI加速器、GPU和通用处理器中，超过85%都部署了NoC。这些架构保证了功能单元之间高效的并行处理和数据路由。在通信领域，包括路由器、基站和数据中心，超过41%的芯片采用NoC设计来处理多太比特数据传输。 5G 和即将推出的 6G 应用的高吞吐量需求需要实时、节能的 NoC 框架。此外，云基础设施提供商采用 NoC 来提高超大规模数据中心的每瓦性能。 NoC 在确保确定性延迟和 QoS（服务质量）方面的作用正在推动智能网络设备的进一步集成。

按类型

• 2D NoC：2D NoC 解决方案易于设计且具有广泛的 SoC 兼容性，到 2024 年将占据主导地位，占据 61% 的市场份额。这些架构在消费电子产品和中档处理器中很受欢迎，利用网状和环面拓扑来有效连接多达 64 个内核。尽管延迟比 3D 同类产品更高，但由于成本效益，2D NoC 仍然是首选。
• 3D NoC：到 2024 年，在高性能应用中占据 36% 的份额。通过垂直堆叠小芯片，3D NoC 减少了互连长度并提高了带宽。先进的冷却和 TSV（硅通孔）技术支持 AI、HPC 和汽车 SoC 中的集成，与平面网络相比，性能提升高达 62%。

按申请

• 计算：NoC已成为计算的基础，到2024年将部署在85%的AI加速器、GPU和CPU中。该技术确保异构核心和加速器之间的有效数据共享，支持多任务和并行性。它在将高性能环境中的空闲核心时间减少 21% 方面发挥了关键作用。
• 通信：到 2024 年，NoC 框架将用于 41% 的 5G 路由器、调制解调器和边缘服务器，为太比特速度的数据传输提供可扩展的互连。时分复用和流量控制机制的加入确保了带宽分配效率，将网络 SoC 中的数据包丢失减少了 18%。

片上网络（NoC）市场的区域展望

全球NoC市场呈现出由半导体创新、高科技制造能力和下一代应用集成驱动的多元化区域格局。在人工智能和高性能计算芯片设计方面强大的研发支持下，北美地区在 2024 年以超过 43% 的份额引领市场。美国主要半导体公司通过专利互连架构和人工智能驱动的 NoC 模拟工具做出了重大贡献。欧洲紧随其后，对汽车和工业自动化领域进行了大力投资，使用支持片上网络的 SoC 来增强边缘处理。由于中国、台湾和韩国的大规模芯片生产，亚太地区实现了快速增长。 2024年，亚太地区将生产超过56亿片NoC集成SoC，占全球供应量的61%。中国和印度政府支持的半导体举措进一步推动了当地发展。中东和非洲虽然处于新兴阶段，但已在数据中心和智慧城市项目中得到早期采用。 2024 年，阿联酋和沙特阿拉伯启动了国家人工智能战略，其中包括用于实时分析的 NoC 驱动处理器。区域增长模式反映出片上网络在各个地区都至关重要，可以满足现代系统的性能和能效需求。

• 北美

2024年，北美地区以43%的市场贡献率保持领先地位。美国今年提交了超过 420 项 NoC 专利申请，反映出积极的创新。 Intel、Synopsys 和 Cadence 等主要厂商在芯片设计和仿真工具方面处于领先地位。人工智能和国防部门在 76% 的新型嵌入式处理器中采用了 NoC。

• 欧洲

欧洲在汽车和工业领域凭借广泛的 NoC 集成而取得进步。德国、法国和荷兰引领投资，到 2024 年，31% 的电动汽车控制器将使用支持 NoC 的 SoC。欧盟资助的半导体项目还支持了欧洲大陆 12 个基于 NoC 的试点研发设施。安全关键型 NoC 框架在汽车领域获得了广泛应用。

• 亚太

亚太地区在制造业中占据主导地位，占全球 NoC SoC 产量的 61%。 2024年，台湾生产了超过28亿颗NoC芯片，而韩国74%的移动AP中集成了NoC。在国家主导的补贴支持下，中国国内芯片公司开发了 190 多个新的片上 IP 核。印度的芯片设计生态系统不断发展，有 36 家初创公司采用 NoC。

• 中东和非洲

2024 年，中东和非洲在早期数据中心和国家数字项目中采用了 NoC。阿联酋在智能电网监控和医疗保健分析中部署了支持 NoC 的芯片。沙特阿拉伯的人工智能中心在 120 万台物联网边缘设备中使用了 NoC。南非报告称，使用 NoC 平台的工业自动化解决方案增长了 15%。

顶级片上网络 (NoC) 公司名单

• 英特尔公司（美国）
• Arm 控股（英国）
• 新思科技（美国）
• Cadence 设计系统（美国）
• Arteris IP（美国）
• NetSpeed 系统（美国）
• 席尔瓦科（美国）
• 恩智浦半导体（荷兰）
• 三星电子（韩国）
• 博通公司（美国）

英特尔公司（美国）：英特尔在 2024 年拥有超过 140 项有效专利，引领 NoC 创新。其 Foveros 和 EMIB 互连解决方案为 Meteor Lake 和 Ponte Vecchio 等先进处理器提供支持。英特尔在全球超过 2.8 亿个消费和数据中心应用芯片中集成了 NoC。

Arm 控股（英国）：Arm 于 2024 年推出了 CoreLink CMN-700 网状 NoC，可实现高达 256 核的可扩展性。该设计广泛应用于人工智能加速器和数据中心芯片，已部署在 40 多种芯片型号中。 Arm 还与台积电合作实施先进的 3nm NoC。

投资分析与机会

由于片上网络在下一代芯片设计中的战略重要性，2025 年片上网络市场将显示出巨大的投资潜力。 IP 核开发、NoC 感知 EDA 工具和支持 AI 的流量管理算法的投资激增。 2024 年，NoC 初创公司的风险投资资金超过 5.6 亿美元，重点关注 3D 互连和低功耗路由创新。企业投资也在增长，三星和英特尔等公司为 NoC 支持的小芯片投入了新的晶圆厂。并购活动增加了 31%，收购旨在加强 NoC IP 产品组合。汽车和国防应用引起了投资者的强烈兴趣，特别是在欧洲和北美，支持片上网络的 SoC 是电动汽车平台和自动驾驶模块的核心。云和人工智能基础设施提供商采用 NoC 来降低总拥有成本 (TCO)，同时提高吞吐量。 2024 年，专注于 DVFS、时钟门控和热感知 NoC 路由的初创公司在全球筹集了超过 2.3 亿美元。印度、巴西和阿联酋等新兴市场为当地无晶圆厂公司提供了利用开源 NoC 工具的机会。多个地区对芯片自力更生的监管支持为互连技术的研发开辟了融资渠道。 NoC 在神经形态和量子处理等未来半导体范式中的作用使其成为未来投资的主要目标。

新产品开发

2024 年，NoC 行业将积极进行产品开发，重点关注基于小芯片的模块化 SoC、3D 互连和 AI 调谐架构。全球推出了超过 1,500 种支持 NoC 的新型芯片。公司开发了支持 64 至 512 个内核的可扩展 NoC 结构。三星基于 GAA（Gate-All-Around）的新型 SoC 采用专有的 NoC，用于智能相机中的实时图像处理。 Arteris IP 推出了支持 3D 堆栈和时间敏感网络 (TSN) 的可配置 IP 平台。 Synopsys 推出人工智能辅助 NoC 仿真工具，将设计时间缩短了 28%。 OpenSoC 等开源 NoC 平台增加了学术界和初创公司的吸引力，占新低成本设计的 17%。针对电动汽车和 ADAS 系统发布了支持 ISO 26262 合规性的汽车级 NoC。许多新推出的产品包括增强的热监控单元和电源门控逻辑，将能源效率提高了 22%。云供应商推出了带有专用 NoC 结构的定制加速器，针对并行深度学习任务进行了优化。 2024 年，NoC 内集成硬件安全层以应对侧信道攻击成为标准。引入了自定义内存层次结构感知 NoC，以优化多级缓存系统的延迟。这一年，我们看到了向灵活的软件定义 NoC 基础设施的转变，以动态适应实时工作负载。

近期五项进展

• Arteris IP 于 2024 年推出了适用于自动驾驶汽车的时间敏感型 NoC IP。
• 英特尔在其 Meteor Lake CPU 中集成了先进的网状 NoC，以实现更高的 AI 吞吐量。
• Synopsys 推出了基于 AI 的 NoC 验证工具，将仿真时间缩短了 28%。
• 三星开始量产采用 3D NoC 架构的 3nm 芯片组。
• Arm 宣布与台积电合作，优化 3nm GAA 节点上的 NoC。

片上网络 (NoC) 市场的报告覆盖范围

该报告对2024年至2033年片上网络市场进行了深入分析，重点介绍了产品类型、应用、趋势和区域动态。它包括定量见解，例如基于 NoC 的 SoC 增长 44%、36% 的 3D NoC 采用率以及亚太地区芯片生产的 61% 市场主导地位。该报告概述了包括 2D 和 3D NoC 在内的核心部分，以及计算和通信等应用。它讨论了人工智能、汽车和 5G 硬件的集成，并举例说明了 2024 年人工智能加速器中的 NoC 使用率将达到 85%，汽车 SoC 数量将达到 1400 万个。竞争格局涵盖了英特尔和 Arm 等顶级厂商及其专利地位和关键创新。深入探讨了热管理、模拟成本和边缘计算采用等市场动态。详细介绍投资、风险投资和监管支持，以协助战略规划。该报告还评估了 2024 年推出的超过 1,500 种新型 NoC 芯片的新产品。区域章节详细介绍了北美、欧洲、亚太地区和中东和非洲地区的制造能力、采用率和研发投资。该报告是利益相关者规划互连技术扩展、确定增长杠杆以及在这个不断发展的市场中应对风险的重要工具。