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台灣ICT產業的AI生態系

2010年前後開始真正受到矚目的深度學習(Deep Learning),是人工智慧(AI)相關技術進化的關鍵期,透過機器學習得到的經驗,讓AI技術有了新的依靠。2016年的AlphaGo更是推波助瀾的重要突破,之後各種邊緣裝置(Edge Devices)出現在市場上,相關技術與半導體晶片的進展也受到矚目。

至於在半導體領域發展的特用AI晶片,則是一種特化型IC(ASIC),又可分為伺服器與邊緣端專用。目前大家關注GPU與CPU帶來的運算之爭,將來重心也會慢慢移轉到前端設備,這些都是重要的變化、挑戰,也是機會,而台商是海景第一排的有力角逐者。

AI半導體是指可以讓AI軟體與演算法可以更有效率執行的各種專用晶片。現有的泛用CPU,在處理大量數據時可能面對極限,也讓出更多機會給不同的微處理器,例如GPU、DPU與用於推論的NPU,特別是當初用來處理圖像的GPU,運用在AI上,竟有遠超過原來期待的功能。

特別是NVIDIA結合CUDA的軟體設計程式,造就了NVIDIA今天的盛況。除此之外,其他如現場可程式化邏輯閘陣列(FPGA)晶片也出現了新的契機。GPU與FPGA也都是泛用型IC,非只為某一客戶量身定製的ASIC。

ASIC是具有明確目標功能的系統半導體,目前最被看好的GPU結合了CUDA軟體,在市場上具有壓倒性優勢,而NVIDIA的財報也證明過去的投資與軟硬整合的優勢正在發酵中。

A100擁有6,912個CUDA Core與40GB HBM2記憶體,這套解決方案可以整合成一套超級電腦。2022年3月,NVIDIA推出效能比A100還要強大的H100。

根據IDC調查,全球AI資料中心的市場規模,將從2021年的156億美元,成長到2025年的318億美元,年均成長19.5%,遠高於傳統伺服器市場的10.7%。

至於AI晶片市場,各大顧問公司也有許多評估,多數看好未來幾年的成長,其中Gartner認為,AI晶片在2025年時可達700億美元,到2030年AI晶片市場總值將達1,179億美元,貢獻整個ASIC市場的31%。

由於看好AI晶片商機,從超微(AMD)、英特爾(Intel)這些NVIDIA傳統的競爭對手,到上游的Arm、新思(Synopsys),以至高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)每一家公司都虎視眈眈,英特爾甚至透過購併Habana,希望加速軟硬整合的實力。

除此之外,美國、英國、法國都有很多新創公司嘗試開發出各種用途的AI晶片,中國當然也沒閒著。百度、華為、阿里巴巴、比特大陸等,都有明確規格與定義的AI晶片發展計畫。

此外,南韓記憶體雙雄在記憶體內運算(PIM)市場上著力更多。三星電子(Samsung Electronics)在2020年發表HBM-PIM的產品,讓晶片可以在沒有連結資料中心的情況下,獨立進行演算,對聲音、影像在裝置前端的應用上深具意義。

走在市場最前端的晶圓代工業、設計服務業者,大致可以維持應有的地位,但最受挑戰的是台灣IC設計產業。在晶圓製造領域,14奈米以下先進製程成為必要條件,擁有最先進製程的公司,仍將是市場上的寵兒。

台灣IC設計業雖只佔全球市場的18%,在前十大業者中有3家來自台灣,但台灣擅長替代型商機,而非定義市場,參與前端市場的角逐。

其次,業者面對人才短缺、成本激增、中國業者追擊等相關議題,真正有實力角逐頂級商機的廠商屈指可數。台灣的IC設計業者正積極趕上這一波大AI潮的滾滾商機。

最後,前端設備的多元需求,AIoT商機無可限量。IBM估計,物聯網終端設備總量從2020年的150億台,增加到2025年的1,500億台。10倍速成長加上多元商機,如何發展通用效益,又可以差異化設計的發展機制,是台灣業者最大的挑戰。

為擁有近40年資歷的產業分析師,一手創辦科技專業媒體《電子時報》(DIGITIMES),著有《矽島的危與機》、《東方之盾》、《斷鏈之後》、《科技島鏈》、《巧借東風》、《西進與長征》、《出擊》、《電腦王國ROC》、《打造數位台灣》、等多本著作。曾旅居韓國與美國,受邀至多家國際企業總部及大專院校講授產業趨勢,遍訪中國、歐美、亞太主要城市。