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国内停止采购美光产品可能的市场反应
2023年5月21日国内国家互联网信息办公室发布消息称,美光(Micron)在国内销售的产品未通过网络安全审查。按照国内《网络安全法》等法律法规,国内境内关键信息基础设施的营运者,应停止采购美光产品。针对这件事,南华早报在2023年5月29日已做评论。在中美科技对峙的氛围下,美国的科技公司遭逢此种裁定是意料中事,美光成为箭靶是因为「美光是美国对国内不仅提起多次知识产权诉讼,还经常游说美国反对国内的大型芯片产业公司」。南华早报这一部分的陈述离事实并不太远,美光是全世界存储器厂商中最常使用非商业竞争手段打击同业的。专利侵权、反倾销(anti-dumping)、反补贴(counter-veiling)等手段使用得淋漓尽至,充分利用美国在国际政治的力量,以及过去是世界重要半导体市场的主场优势。世界上没有任何一家存储器公司能幸免于此困扰。即使其本身亦有涉案在DRAM反垄断案中,美光也以其较熟悉的反垄断局宽大处理计划(Leniency Program)最后安然脱身。美光如此常态行为,的确较容易成为反制的对象,但是国内政府是否真正以此因素为主要考量而下此决定,就不得而知。国内官方宣布的根据或理由令人费解,主要是因为DRAM的产品特性,它是「大宗商品(commodity)」。DRAM产品有世界统一的规格,像DDR4、DDR5、LP DDR4等界面规格,同一规格的产品,其电压、传输速度、信号次序等规格是完全一样,都是由JEDEC这个组织统一制定的。理论上,一家公司某一特定界面的产品完全可以被另一家公司相同界面的产品直接插拔替代。如果美光的产品要刻意增加其他公司没有的「功能」,这些增加的线路势必在产品的成本上重惩美光。所以说这个根据或理由,业内人士很难理解。如此措施会引发哪些市场反应呢?当前的存储器市场由于PC和手机市场的低迷,处于极端的不景气状态之中,这是整个产业现在共同感受。这个裁定对于美光的短期冲击雪上加霜是显而易见的。但有几个理由会让这个裁定的影响可能没有想像中的严峻。第一,是美光的前置准备。这几年中美科技的对峙已经持续多时,特别是美光在与晋华进入诉讼程序之后,美光不可能没有应变计划,否则就是经营得太漫不经心了。第二,是美光传统的市场策略。美光在很长一段时间内的市场策略是极大化利润,而不是保持客户的黏着度,理由是前述的DRAM是大宗商品这一原因。由于存储器是大宗商品,很难由产品的差异化来提升顾客的忠诚度,利润极大化是合理的市场策略。基于此一市场策略,美光销售体制使产品销售对象转换的弹性即相对较高。第三,还是大宗商品的特性所导致的。DRAM由于可相互替代,对于系统公司零件转换成本较低,只要有价格差距就有转换诱因。所以此措施净效应就是存储器各寡占公司与顾客的重新议价与配对洗牌。顾客与供应商重新接头、议价需要交易成本,也需要时间,所以将延缓整个产业的复苏时间。对于个别厂而言,当然会有所损失,但是还不致于窒息。大宗商品嘛,如水银泻地,无孔不入的。要不,俄国石油被那麽多国家抵制,不也卖得好好的?
从半导体设备市场规模看产业变化
众所周知,在美中贸易战及新冠疫情后,国家安全及供应链安全成为各国亟待强化的关键课题,半导体制造能力成为施政重点。在此背景下,2021年及2022年全球半导体设备市场规模前所未见的连2年突破1,000亿美元规模,分别达到1,026亿美元及1,076亿美元的规模。我归纳整理国际半导体产业协会(SEMI)以及日本半导体装置制造装置协会(SEAJ)发布的原始统计数据,探讨半导体产业的结构变化。可以看到台、韩、中三地是全球最大的半导体设备市场,2020~2022年三地合计都占全球市场7成以上。国内虽在2000年发布十八号文及中芯、宏力建厂,但其后投资建厂的规模在全球仍不算是「大咖」,直到2014年发布「国家整合电路产业发展推进纲要」并启动大基金大举投资半导体供应链各环节,产业发展动能才真正被点燃起来。国内到了2018年,首度突破100亿美元的市场规模,成为与台湾及韩国鼎足而三的大市场。2021与2022年这三地规模更都突破200亿美元。   另北美、欧洲、日本及其他(以色列及星马等)地区,2020~2022年半导体设备采购规模都呈现逐年增加的趋势,但仍与台韩中三地有非常大的差距。若看2018~2022年的合计设备销售额,可看到在美中贸易战冲击下,国内是多麽积极地采购设备建制产能;美日投资额虽较之前有所增加,但在规模上仍远远不若台韩中三地;欧洲的投资力道则更不及美日两地。若观察前三大半导体设备厂的营收结构,台韩中三地各占应用材料(Applied Materials)2022会计年度(2021/11~2022/10)公司营收的24%、17%、28%;占东京威力科创(TEL)半导体事业营收的19%、16%、23%,均以国内为最大市场。可以想见2022年10月美国祭出出口管制措施,之后又要求日荷同步配合对半导体设备商的冲击。高端微影设备领导业者ASML于2022年则以台湾为最大市场,占比达38%,韩国次之,占29%,而国内仅占14%,相对受影响较轻。日本首相岸田文雄2023年5月邀请半导体产业龙头业者齐聚官邸,试图强化半导体供应链,而美国在2022年推出《芯片与科学法案》(Chips and Science Act)后,迄2023年5月申请奖补助业者已超过300家,6月负责芯片法中研发计划管理的芯片研究与开发办公室主任亦已到任。设备采购是产能布建及产品服务销售的先期投资,观察过去这几年的半导体设备市场观,台、韩、中在产能与未来几年的销售上,仍可望具有高度成长动能,但在美日欧的强力扶植下,各地都逐渐建立起相较过去更完备的半导体产业链,国际上「去全球化」的发展态势下,台湾业者迎来的是「国际化」的挑战,若能通过考验,未尝不是进一步壮大的契机! 
AI会是超乎寻常的「工业革命」吗?
有哪些工作不会被人工智能(AI)取而代之?需要复杂决策与推理的工作,短期内很难被取代。李开复说:纽约客的专栏作家很难被取代,但新闻编译的工作就难说了;一样是医师,放射科医师比家医更容易被取代,在网络系统上媒合交易、运营商的客户服务,都是很容易被取代的工作,所以从英国电信(BT)到Vodafone都大量裁员,您认为台湾运营商可以幸免吗?就像台湾银行分行没有消失一样,台湾运营商门市消失速度或许会慢一点,因为台湾幅员小,人口密度高,喜欢步行、面对面交易,这样也可以保留很多工作机会,不见得是坏事,只是专业服务业的进步就会慢一点。2021年是有史以来独角兽增加最快的一年,但之后在资金成本骤增的压力下,新创投资慢慢走下坡。根据NVCA调查,2020年创投投入的资本为1,710亿美元,2021年是3,450亿美元,而2022是2,410亿美元,估计减少30%以上,这当然与资金成本上扬有关。原本以为不景气会持续一段时间,但看来AI是重要的解方。关键的观念是「以庞大的数据为后盾,根据每人特定需求提供专属的服务」,这样的概念可以大到工厂的「少量多样生产」,也可以小到个人化的生活体验,这也将是「赢家全拿」时代的深化。在网络发展的第一阶段,市场形成的速度远高于工业时代,但通常一开始会有很多新创公司参与,经过淘汰赛后由领先者出线。但现在是使用者同时参与创造数据,让数据增加几乎接近「零成本」,亦即这个市场将出现「指数型成长的模式」,新创事业出线更为困难!但科技大厂都看好AI商机,在ChatGPT上市之后,很多科技公司都推出相关应用,但最具影响力的仍是微软(Microsoft),微软宣示将把ChatGPT导入所有应用平台,2月放在Bing上,3月则是Office软件,接下来也看到阿里巴巴、Meta开发类似GPT的大语言模式。其次,AI应用领域无所不在,从场域到影像、文字、声音,多重内容的连动与结合,而混合型的应用更是大家很容易想像的变种方案,这是无缝接轨(Seamless)的多元共创。这个趋势已经被讨论好几年了,但没有想到是由AI与NVIDIA的GPU做为驱动因子,而台积电与背后的创意电子等公司就成为间接受益者。此外,NVIDIA使用「专属软件」,让GPU得以在最佳的状态下运作,这也是其他竞争者望而生畏之处。从用户端观察,软件使得AI扩张更为容易,使用具亲和力。很多生态系业者以各种演算法,透过ChatGPT提供各种有效的应用,领先者的优势已经十分明显,这并非只是炒作的一时现象。过去苹果(Apple)的App stores是提供多元应用的平台,但Open AI直接切入各种应用,扩散效益将更为惊人,例如GPT-4可以结合影像,这又是另一种超越大家想像的应用。未来的使用者,不是查找部分数据,而是用部分数据诱导出更多的相关数据,革命性变化促使我们面对重新定义产业与国家战略的时刻。
数据「孤岛化」的挑战与契机
黄仁勳在台大毕业典礼上演讲提到,1984年他从大学毕业,迎接的是PC起飞的年代,而2023年是「人工智能起飞(AI)的年代」,期望今年毕业的学生可以掌握时代的契机,成为浪尖上的英雄。1984年底,我念完研究所,1985年回到台湾迎接的也是PC元年!创业的过程总是艰辛的,「诚实的面对问题」是黄仁勳在台大整场演讲的精华。与Sega的合作,其实技术上碰到挫折,但却厚着脸皮要对方付钱;与张忠谋的互动,成就了双方25年的革命情感。骄傲的创业家,也有弯腰请人帮忙的时刻,这些心理上的挣扎只有创业家可以体会!黄仁勳说:就像是1984年PC滥觞的时代,2023年是AI真正商业化的时代,而这背后有很多软硬整合与硬件制造的机会。在Google查找引擎可至之处,大概有超过6成的数据是来自英语体系,中文只占1.5%,繁体字更仅有0.01%,换句话说,如果以台湾本土的信息、数据创造普遍性的价值,可能是缘木求鱼,不可行的策略。但反其道而行,如果能在「孤岛」上圈地自肥,专门找丰腴的土地耕作,而这块土地还有往外扩张的空间,可行吗?我做的就是这样的实验,我认为不仅可行,而且是AI创新与他人差异化的避风港。这个市场小到网络大腕们不仅视而不见,而且希望拉拢我们这些地头蛇,加速事业模式的落地与实践。这些离经叛道的做法,可能让专业人士怀疑可行吗?路是我走出来的,我知道有多难,但别人认为不可行的,您也一定没机会!「大数据是AI的成败关键」的说法,大致是正确的,但很多人也认同,数据总量与品质之间的关系很关键。过去将数据资产的重心放在信息储存、高速运算,现在「信息的交换」也非常重要,这牵涉到交换的效率、条件、定义、对象等问题。由于现在的网络社会,数据是双向互动,Input的品质当然影响到Output的结果,长期累积的价值、客户的信赖都是成败关键。其次,如何从累积大数据的过程中,找到具有商业价值的副产品,绝对是台湾这种中小型国家新创企业要深思的问题。这些副产品或技术趋势,如何与台湾优势结合,才是我们应该思考的问题。大趋势背后的副产品、边缘服务,这点商机不值得主流业者来经营。难度高,又看不上眼,难怪我们活得好好的!
国防领域的量子技术
量子技术是将量子物理原理应用于实际情境的技术。费曼(Richard Phillips Feynman;1918~1988)是量子计算的奠基者之一,他提出利用光子进行计算的概念。其贡献促进量子计算的研究和发展,为量子计算领域带来卓越贡献。在军事领域中,量子技术一直是国防部门关注的重点。整体而言,量子技术尚未完全成熟,但它可能对未来的军事传感、加密和通讯产生重大影响。量子应用涉及许多关键概念,包括叠加、量子位元和纠缠。其中最具挑战性的应用是量子计算,这是一个令人惊叹的梦想,可以实现无限计算能力,突破当今物理世界的限制。然而,计算是否有速度上的极限呢?如同光速限制在不改变时间的情况下穿越太空的能力一样,是否存在着阻碍计算速度超越理论上最大值的错误纠正限制?建立一个有用的量子计算机需要处理超过可观测宇宙中亚原子粒子数量的连续参数。目前还没有确定如何操作如此庞大的量子系统,以及如何同时控制其误差。 因此,我们应该专注于量子传感技术,以加速成熟的国防应用。量子传感技术可用于偏远地区的全球定位系统(GPS)定位和其他导航工具,还可用于检测电磁辐射,提升军队的电子战能力。据美国海军研究所(US Naval Institute)报告,量子传感技术可提升潜艇的探测能力,尤其是对于匿踪潜艇和物体探测的能力,效能将超越过去的雷达技术。 国内电子科技集团在2018年公布其开发的量子传感原型装置,据称能够探测飞行中的匿踪飞机。美国国防科技巨头Lockheed Martin,声称能够使用量子罗盘(Quantum Compass)来改善美国海军的导航能力。这种量子罗盘是由具有「氮-空缺中心」(Nitrogen-vacancy center)原子缺陷的微型合成钻石制成的。当受到雷射照射时,其发出的光强度会根据周围的磁场变化;透过地球磁场,这种光的变化可以提升导航能力,尤其是在极其偏远的地区。总结来说,量子传感器具有潜力应用于情报、监视和侦察领域。成功开发和部署这类传感器可能会带来潜艇探测能力的重大改进,甚至能够对抗和摧毁海上核威慑力量。由于量子传感器对环境干扰非常敏感,军事人员可以利用量子传感器来探测地下结构或核材料。此外,量子传感器的高灵敏度还有可能帮助军队探测电磁辐射,增强电子战能力,并有助于定位隐藏的敌方部队。 
各国AI半导体发展现况与政策
所有工业大国都明白,各种创新的应用,背后都需要强大的半导体工业来支持,各种政策支持措施,在智能联网、数码转型、人工智能(AI)大商机来临之际显得更为具体与必要。需求更为多元,竞争更为激烈的今日,也无法再以工业时代的概念推动各种政策补强措施,而掌握本国半导体需求的呼声正在各国发酵,我们该如何用正确的角度观察,以半导体产业为核心的世界竞合架构。美国:2022年8月,拜登政府推出芯片法案(Chips and Science Acts),以520亿美元的规模支持美国重新掌握半导体产业的优势,其中390亿美元将用于提升生产制造能力。并从2022年8月26日起,以国安理由,要求卖往国内与俄罗斯的高端绘图卡必须经过审核,之后更强化NVIDIA与超微(AMD)将高端绘图芯片卖到国内的管制措施,也影响了华为、中芯等相关企业的营运。国内:在第14次五年发展计划以及2035年的七大战略目标产业,都将半导体列为重点产业。从AI、量子技术、脑神经、生物科技到太空科学,都与半导体产业高度连动。欧盟:也通过半导体芯片法投资430亿美元,目标在2030年时抢下全球20%的市占率,除了建构2纳米的技术发展路径,欧盟也宣示要在AI、异质整合、5/6G通信、材料设备上加码发展。此外,欧盟结合了10个国家28个机构共组研究平台,针对车用半导体,希望在2024年之前订定车用半导体的发展路径。日本:1980年代末时,日本半导体全球市占率过半,1990年代开始衰退,现在已经不到10%,甚至多数是30~40纳米的老旧技术。尽管如此,日本超过半世纪的半导体产业,依旧留下很多不可或缺的条件。例如日本半导体设备全球市占率32%,材料市占率是56%,在国际市场都是举足轻重的角色。现在日本希望透过与台积电、Sony、电装(Denso)共同投资的熊本工厂,日本政府更展现决心,支持熊本计划4,760亿日圆投资经费的一半。另一方面,做为尖端制程的切入点,瞄准由Repidus主导的工厂,2025年可以进入2纳米的制程。由于日本的基础工业十分厚实,加上汽车产业需求,台日之间合则双赢,但跨国合作牵涉到文化、国家价值的认知,台湾在国际形象的提升上漫不经心,台积电得拥有多大的领先差距,才能让日本人心服口服?韩国:以2030年全球AI半导体领域20%市占率为目标,并希望能在5年内培养7,000名AI芯片设计工程师。2025年前能栽培出NPU业者,2026~2028年间以存储器技术为基础,培养出低功耗PIM业者,2030年前看到超低功耗PIM产业落地生根。此外,韩国还订定在2026年培养30家,2030年培养50家AI芯片厂为目标,将AI半导体产业培养成为继存储器之后的第二大支柱产业。其他还有国产NPU数据中心、AI专属数据中心、在三所大学设置AI半导体研究所等计划。相较于最近一年走跌的存储器产业,韩国将AI半导体视为韩国半导体产业的救世主。但韩国最大的挑战,是AI半导体的发展模式与IC设计产业更为类似,韩国过去费尽心思力图发展的IC设计产业,几乎是徒劳无功。韩国在全球存储器占有6成以上市占率,但IC设计业市占率却不到2%,而在CPU+GPU大乱斗的时代,这也不是韩国所长,「苦闷」二字是韩国说不出口的难题。发展AI半导体产业,韩国需要的配套生态系还包括NPU、先进封测技术,而能与Tesla、微软(Microsoft)、Google、NVIDIA等网络巨擘平行发展的特化芯片,更是严酷的挑战。走到产业发展的极致,面对的问题都是「倾全国之力,都不一定能收割」的大赛局。也许韩国会将希望放在RISC-V这些开源性资的新技术,并结合存储器优势,找到不同于其他先进国家的发展路径,否则也是一场肉包子打狗的低胜算赌局。
台湾ICT产业的AI生态系
2010年前后开始真正受到瞩目的深度学习(Deep Learning),是人工智能(AI)相关技术进化的关键期,透过机器学习得到的经验,让AI技术有了新的依靠。2016年的AlphaGo更是推波助澜的重要突破,之后各种边缘装置(Edge Devices)出现在市场上,相关技术与半导体芯片的进展也受到瞩目。至于在半导体领域发展的特用AI芯片,则是一种特化型IC(ASIC),又可分为服务器与边缘端专用。目前大家关注GPU与CPU带来的运算之争,将来重心也会慢慢移转到前端设备,这些都是重要的变化、挑战,也是机会,而台商是海景第一排的有力角逐者。AI半导体是指可以让AI软件与演算法可以更有效率执行的各种专用芯片。现有的泛用CPU,在处理大量数据时可能面对极限,也让出更多机会给不同的微处理器,例如GPU、DPU与用于推论的NPU,特别是当初用来处理图像的GPU,运用在AI上,竟有远超过原来期待的功能。特别是NVIDIA结合CUDA的软件设计程序,造就了NVIDIA今天的盛况。除此之外,其他如现场可程序化逻辑闸阵列(FPGA)芯片也出现了新的契机。GPU与FPGA也都是泛用型IC,非只为某一客户量身定制的ASIC。ASIC是具有明确目标功能的系统半导体,目前最被看好的GPU结合了CUDA软件,在市场上具有压倒性优势,而NVIDIA的财报也证明过去的投资与软硬整合的优势正在发酵中。A100拥有6,912个CUDA Core与40GB HBM2存储器,这套解决方案可以整合成一套超级电脑。2022年3月,NVIDIA推出效能比A100还要强大的H100。根据IDC调查,全球AI数据中心的市场规模,将从2021年的156亿美元,成长到2025年的318亿美元,年均成长19.5%,远高于传统服务器市场的10.7%。至于AI芯片市场,各大顾问公司也有许多评估,多数看好未来几年的成长,其中Gartner认为,AI芯片在2025年时可达700亿美元,到2030年AI芯片市场总值将达1,179亿美元,贡献整个ASIC市场的31%。由于看好AI芯片商机,从超微(AMD)、英特尔(Intel)这些NVIDIA传统的竞争对手,到上游的ARM、新思(Synopsys),以至高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)每一家公司都虎视眈眈,英特尔甚至透过购并Habana,希望加速软硬整合的实力。除此之外,美国、英国、法国都有很多新创公司尝试开发出各种用途的AI芯片,国内当然也没闲着。百度、华为、阿里巴巴、比特大陆等,都有明确规格与定义的AI芯片发展计划。此外,韩国存储器双雄在存储器内运算(PIM)市场上着力更多。三星电子(Samsung Electronics)在2020年发表HBM-PIM的产品,让芯片可以在没有连结数据中心的情况下,独立进行演算,对声音、影像在装置前端的应用上深具意义。走在市场最前端的晶圆代工业、设计服务业者,大致可以维持应有的地位,但最受挑战的是台湾IC设计产业。在晶圆制造领域,14纳米以下先进制程成为必要条件,拥有最先进制程的公司,仍将是市场上的宠儿。台湾IC设计业虽只占全球市场的18%,在前十大业者中有3家来自台湾,但台湾擅长替代型商机,而非定义市场,参与前端市场的角逐。其次,业者面对人才短缺、成本激增、国内业者追击等相关议题,真正有实力角逐顶级商机的厂商屈指可数。台湾的IC设计业者正积极赶上这一波大AI潮的滚滚商机。最后,前端设备的多元需求,AIoT商机无可限量。IBM估计,物联网终端设备总量从2020年的150亿台,增加到2025年的1,500亿台。10倍速成长加上多元商机,如何发展通用效益,又可以差异化设计的发展机制,是台湾业者最大的挑战。
是谁搅和AI一池春水?
为角逐未来AI商机,各大厂商也拉帮结派,NVIDIA购并了Mellanox与Excelero,而看似被NVIDIA拉开差距的超微(AMD),也购并赛灵思(Xilinx)及Pensando。迈威尔(Marvell)、博通(Broadcom)、英特尔(Intel)也都各有盘算,特别是英特尔在晶圆代工久攻不下,CPU/GPU/DPU市场又面对严厉的挑战,除了发展类似CUDA的程序语言之外,也与Habana Labs合作,我们看到大厂决战光明顶的景象,也知道AI竞争现在才进入火热的阶段。继GPT-3.5之后,Open AI再度于2023年3月发表GPT-4,这套Foundation model更贴近市场的需求。短短几个月之内,上亿人的使用经验成为「学习」的基础,运算法的改善,也让AI应用带来新的境界。科技大腕相继加码研发,整个生态系的改善非常具体,微软(Microsoft)的积极态度也带来推波助澜的效果。到2022年4月底止,Office 365已经有3.2亿使用者,而搭配Office 365推出的Copilot软件,让这些使用者有条件从过去经验中推演相关的应用。以Copilot的使用者做测试,每个使用者节省的时间大约是50%,这是个很庞大的数字与价值。Microsoft 365 Copilot可以连结Word、PowerPoint、Outlook、Teams等档案,并与Microsoft Graph、LLM等功能同步使用,也使用Grounding的演算法。微软在2022年底推出ChatGPT之后的两个月,推出ChatGPT Premium的方案,每个月收取20美元的费用,应答问题的速度可以快3倍。透过各种搭载的方式,让原先的Windows/Office等软件得到升级的机会,这对微软而言,是十年难得一遇的好机会。微软查找引擎Bing市占率仅有2~4%,远远不如Google,但在这次改变的过程中,可能会是最大赢家,在推出GPT-4之后,Bing市占率提高到9%以上,2023年3月9日,Bing使用者首度超过1亿人。尽管Google的每日活跃用户数(DAU)已经超过10亿人,但我们看到微软在AI领域上的突破,可能给微软在数据检索上一个弯道超车的机会。未来大型数据中心将继续升级,藉以进行加速运算,可以预期服务器与相关芯片、服务业者的商机生气蓬勃。过去每次的技术创新,都带来庞大的衍生商机。从工业革命的蒸气机到铁路,从网际网络的出现到各种游戏、生活体验不断革新,但这次的AI革命可能更胜以往。我们可以预期类似YouTube、SNS等新型态的服务平台一定会出现,对台湾的启示就是「软件应用」必须积极参与、学习,而硬件制造当仁不让,特别是芯片与相关服务业者的价值体现,将会有新的面貌。
AI商机有多大?谁是获利者?
一旦Open AI建立完整的生态系,就可以主导整个商机,影响力越大的品牌与解决方案,将会成为市场上的领导者。微软(Microsoft)刻意造成「生成式AI等于Open AI」印象,加上Office 365的优势条件,微软可能是很大的受益者。由于需要强大的数据运算能力,在数据中心芯片市占遥遥领先的NVIDIA成为最大的获利者,台积电也因为是代工夥伴而受惠。现在NVIDIA跟英特尔(Intel)叫板,甚至畅言「CPU时代已经结束」!导入AI不外乎是为了使用者忠诚度、提高效率,提升竞争力等。估计Open AI的市场规模,将从2023年的2亿美元,增加到2024年的10亿美元。游戏开发商可以利用各种AI工具加速产品的开发,并以各种内容的整合开发出新的商机与市场区隔。市场刚刚起飞,但速度也可能像ChatGPT一样迅雷不及掩耳!相较于现在的检索模式,对话式检索机制成本必然会增加,光是学习自然语言的运算机制,各种服务器、数据中心的投资就以1,000亿美元的规模来计算。Open AI需要导入1万颗以上的NVIDIA A100绘图芯片,相关资本支出与背后的维护都非常惊人。另据Semi Analysis估计,Google自主开发的Google TPU v4,资本支出高达200亿美元,这大约是Alphabet 2022全年资本支出的64%。可以预期「超巨量型数据中心」(Hyperscale Data Center)将是军火竞赛的一环,起步较早的微软与AWS都是领先者。但无论是内部或外部的连结,都是数据中心管理者很大的挑战。我们同时可以见到传输速度不断的提升,到2025年时,使用800G数据传输速度的Switch将高达2,500万个,这与2022年还是主流的100G相比,已经不可以道里计!整体而言,数据中心的演化,从最早的储存数据进化到演算,现在则是分散处理,藉以取得最佳化的成果。为了有效管理这样的需求,除了过去倚重的CPU之外,现在数据中心更关注DPU(Data Processing Unit)的进展。这些可以有效管理储存数据的微处理器,将是下一波需求的主流。相较于过去专注在特定功能的微处理器,DPU更重视整合性的功能。简单来说,CPU用于一般的运算功能,GPU是加速运算功能,而DPU是专注数据处理功能。「Scaling AI Compute」是从数据中心的运算,延伸到网通过程,以及边缘端的多元AI运算机制。基于提高运算效能、降低功耗等多方面的考虑,大家把希望寄托在晶圆制造与EDA工具的进化。如何以ASIC半导体芯片为基础,生产出可以符合差异化需求的硬件设备,也都是制造厂非常大的考验。 
竞争优势加持 抗逆风的2023年半导体列强群像
近期人工智能(AI)话题掀起热潮,不过2023年全球半导体市场仍难脱衰退,主要受到存储器市场恐将年减30%以上所拖累。非存储器部分,几家大厂包括英特尔(Intel)、超微(AMD)、高通(Qualcomm)、联发科第1季营收均呈衰退。至于晶圆代工龙头台积电,受到全球众多IC设计公司、IDM业者所依重,但前4月累计营收亦较2022年同期减少1.1%,不如2022年时英勇。观察2022年全球前廿大半导体业者,在2023年的年度营收仍有机会较2022年成长者,估计只有博通(Broadcom)、NVIDIA、意法半导体(STM)、英飞凌(Infineon)、Microchip等5家。其中,前两者与数据中心有线网络芯片及AI芯片相关,后两者则主要与车用半导体、工业用半导体有关。博通的半导体事业主要在有线通讯,特别是数据中心用网络通讯半导体,因此较不受一般消费应用如智能手机需求衰退等因素的影响。另外,博通的定制化芯片在云端服务业者也占有一席之地,如Google的云端芯片TPU即采用博通的设计方案。随着主要云端服务及网际网络业者如亚马逊(Amazon)AWS、微软(Microsoft)及Meta纷纷以自研芯片提升服务效率及降低成本,博通及对应的晶圆代工业者台积电均能受惠。2022年前廿大半导体业者中,NVIDIA的2023年营收成长率预期将是最亮丽者。主要原因是2022年第4季以后,生成式人工智能(generative AI)应用如火如荼地发展,在训练模型方面,算力需求快速增加,其A100/H100在服务器用GPU市场备受瞩目,A100 GPU单价已高于一般的服务器,H100 GPU更是A100 GPU的数倍。观察前廿大半导体业者对第2季自家营收展望,NVIDIA在营收季增幅度及年增幅度均明显领先。必须一提的是,NVIDIA纯粹半导体营收估计仅占整体营收的6~7成上下,高单价的服务器系统(如DGX A100、DGX H100)、软件解决方案的销售金额占比持续提升中。NVIDIA未来加速转向AI生态系解决方案业者,不能单纯以半导体公司看待。尽管车用半导体缺货吃紧问题逐渐缓解,但对于优质产品供应商而言影响相对小,预期2023年全球车用半导体市场仍可创造近10%年增率,相对地,2023年整体半导体市场(包含存储器)则恐年减8~10%。2022年英飞凌为第一大车用半导体业者,也是第三大工业用半导体业者。由于车用半导体及工业用半导体供应关系不轻易更换,在信赖度及品质上领导大厂仍占竞争优势。2023年英飞凌随着该公司车用半导体新产能的进入量产,加上在第三类半导体碳化矽(SiC)的发展也有所成,在电动车、低碳化、高能源效率化三大趋势下,英飞凌仍然处于顺风的态势,预计营收年增率有望突破10%,在前20大半导体业者营收年增率上有机会排第二名。意法半导体在2022年的车用半导体市场占有率居第三大、工业用半导体市场占有率为第四大,而车用及工业应用市场也是2022~2025年成长率较强劲的2个主要市场,优于通讯及消费性电子应用表现。意法的新建半导体产能在2023年以后陆续投产,可纾解过去该公司在市场上的供给不足。意法核心竞争力之一,乃掌握许多专属制程,先进制程则委托台积电等业者代工。Microchip在2022会计年度营收的75%在工业用、数据中心与运算、车用,因此在2023年受到消费性电子及手机市场衰退的影响也较小,该公司与客户签有长期供应合约,且在微控制器(MCU)市场有其地位,不易受景气起伏冲击。总体而言,半导体市场虽然起起伏伏,但长期需求仍是向上,上述5家业者掌握云端服务/数据中心、AI、电动车及ADAS、工业应用高效率化的大趋势,能在半导体市场衰退年仍然逆势成长,有其核心竞争优势所在。本文探讨仅限前廿大业者,若把眼光扩大至半导体供应链,美系EDA两大龙头业者近10年来营收未曾衰退,2023年也将持续成长,也是值得关注。