智能系统及物联网 推动半导体成长

Intel推出Nervana类神经网络处理器。来源：NVIDIA

科技巨轮不停往前滚动，推动半导体产业持续成长。1990年，全球平均电子系统的半导体内含量仅有15%，到了2020年预估将达到近30%，而根据世界半导体贸易统计公司(WSTS)预估，全球半导体市场2018年预计为4,630亿美元，较2017年增长12.4%；2019年则将增长4,840亿美元。

以半导体产品区分，研究单位Gartner认为DRAM与NAND Flash仍将维持半导体产品最大项目的地位，2018年的占比将超过3成。从应用面来看，全球半导体目前仍是以无线通讯应用为主，但分区则有不同变化，美国在数据运算处理的半导体应用比重较通讯应用高；亚太地区以通讯应用为主，数据运算处理应用则是显着下滑；欧洲、中东、非洲以及日本地区，则是以车用半导体的成长幅度最大。

观察近年推动全球半导体成长的关键力量，则可发现主要集中于智能系统与物联网，包括声控和语音助理、5G通讯、人工智能(AI)、物联网、车联网、自驾车等有赖半导体提供更强大的运算效能，以及更高水准的带宽、识别、传感、安全等。

根据工研院IEK分析，2016？2021年，全球半导体市场以工业用及车用半导体的成长幅度最大，同时结合AI与IoT的应用，将促使半导体在数据处理应用中的比重高度成长。

自动驾驶兴起 车用半导体新契机

车用半导体方面，随着汽车智能化发展，从联网功能、ADAS先进驾驶辅助系统、电动节能到自动驾驶等，无不仰赖先进车电设备支持，汽车内所含半导体元件数因而大幅提升。汽车半导体约可分为五大类，包括功率半导体、传感器、处理器、ASSP及逻辑IC等，应用则集中于安全系统、动力总成、汽车影音、底盘系统以及车身电子等。

SEMI(国际半导体产业协会)研究报告指出，2020年全球车用半导体的产值将以5.8%的年复合成长率增加，达到487.8亿美元。另一调研单位ResearchInChina预计2020年全球汽车半导体的价值将达到370亿美元。

值得注意的，大陆已成为全球最大的汽车生产国和消费市场，由于半导体和汽车行业蓬勃发展，大陆汽车半导体市场规模也随之提升，预计大陆汽车半导体市场到2020年将达到80.11亿美元。

展望未来，自动驾驶将是下一波推升车用半导体需求的重要力量。近年来自动驾驶系统被广泛运用于车外环境自主侦测，包括激光雷达传感器、雷达传感器、超声波传感器、影像系统与导航(GPS)等相关设备的功能持续进化，大幅带动先进驾驶辅助系统、图像处理器、应用处理器、传感器、动态随机存取存储器(DRAM)和快闪存储器(NAND Flash)等相关半导体芯片的需求增加。

Yole Développement报告指出，在2032年前，自驾车的生产量将从今年的7,000辆成长至180万辆，上看900亿元的市值，此外，电动车或油电混合车对于高效率低功耗的需求也带动新型功率半导体元件如SiC、GaN等市场的大幅成长，在5年内将达逾200亿美元的产值。

人工智能应用  仰赖高运算处理器

在推动半导体成长的各项关键力量中，人工智能无疑将带来长久及深远的影响。市场对于人工智能芯片需求持续增加，研调机构TrendForce分析，人工智能为半导体产品带来的机会，包括单一产品搭载的半导体元件数量上升，且产品功能越来越多及复杂度升高，使得半导体产品的平均价格提升，再者，新兴应用终端的稳定成长，也让半导体需求水涨船高。

整体而言，继云端运算带动数据中心芯片需求后，人工智能(AI)应用范围扩大也为芯片业创造新商机，吸引包括辉达电子(NVIDIA)、英特尔及超微等半导体在内的大厂争相发展人工智能芯片，根据市场研究公司MarketsandMarkets预计，AI芯片市场到2022年将达到160.6亿美元，从2016？2022年，年均复合成长率为62.9%。

人工智能通常是透过复杂演算式来提升电脑深度学习能力，就现阶段而言，目标是透过加速数据分析及电脑学习速度，进而实现更精确的语音、脸部及其他识别能力，半导体大厂的贡献主要就是利用高端芯片来加速人工智能系统运算速度。

软硬件业者  积极投入AI芯片

其中，NVIDIA原为图形芯片(GPU)的龙头，因图形芯片具有大量数学运算能力，非常适合应用在深度学习的AI上，使得NVIDIA目前在AI芯片上取得领先地位，该公司的NVIDIA DRIVE Xavier自动驾驶处理器拥有90亿个以上晶体管，号称是迄今最复杂的系统单芯片，架构组成包括8核心CPU、512核心Volta GPU、深度学习加速器、全新电脑视觉加速器，以及8K HDR影片处理器。

DRIVE Xavier每秒可处理30万亿次的运算作业，耗电量仅30瓦，较前一代架构的节能效率高出15倍。

Xavier是NVIDIA DRIVE Pegasus人工智能运算平台的重要关键之一。Pegasus 平台采用两个Xavier SoC及两个下一代NVIDIA GPU。Pegasus是全球首款为Level 5全自动驾驶出租车而设计的人工智能车用超级电脑，可以装在比一片车牌还小的电路板上，取代现今许多自动驾驶车辆所使用、大小足以装满后车厢的运算装置。

Xavier的推出预期将大力推进自动驾驶进程。据悉目前已有超过25家公司使用NVIDIA技术来开发全自动驾驶出租车，Pegasus就是强大推动力量。

英特尔方面，为强化AI芯片竞争能力，英特尔已于2016年收购AI新创业者Nervana，并于2017年Nervana神经网络处理器；超微旗下Radeon Instinct系列人工智能芯片与许多客户展开合作；联发科也将AI列为未来5年重点投资技术项目，设立专门研发团队，并宣布推出NeuroPilot平台，抢占智能手机、智能家庭、自动驾驶汽车等产品的AI商机。

值得注意的，就连原本主力在开发人工智能系统的软件业者，例如Google、微软等，也因为不想受制于芯片供应商，已开始投入人工智能芯片研发，希望主导人工智能系统采用的芯片规格。整体而言，人工智能的应用发展植基于半导体产业，而随着各家业者持续发展更先进的人工智能芯片，一个全面充斥人工智能时代也许会较预期更快来临。