半導體 全球AI競爭的關鍵 (產業雜誌)
劉佩真
2024/09/01
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本文刊登於產業雜誌，第653期
伴隨人工智慧技術的加速演進，AI大模型已成為全球科技競爭的新高地、未來產業的新賽道、經濟發展的新引擎，不但發展潛力大，且應用前景廣闊，更是成為每個國家重要的戰略行業，重要性可說逐步逼近半導體業；特別是2024年利多因素持續推動大模型快速發展，尤其是人工智慧加上行動等來自政府層面的大力支持，其次用戶提升生活、工作效率的需求激增，再加上科技公司加大對AI領域投入資金、人力、技術研發，顯然各環節協同支撐大模型發展。在此過程中，國際AI巨擘陸續推出新產品或平台、技術的藍圖，更積極拉攏台系上中下游的科技廠商，顯示國際巨擘力拼AI商機，更是凸顯我國在AI供應鏈的高度競爭力與重要性，族群含括伺服器品牌、伺服器代工、工業電腦、散熱、印刷電路板、電源供應器、先進製程、先進封裝、IP矽智財、遠端伺服器管理晶片、高速訊號傳輸介面晶片等，等同從製造晶片到組裝電腦，每一個環節均能讓國際AI晶片大廠在台灣找到最佳合作夥伴，畢竟我國擁有包括台積電、鴻海、廣達、華碩等一系列世界頂尖的科技公司，此些企業在全球供應鏈中扮演著無可取代的角色，其中台系半導體業者更是成為重要的軍火商，特別是台積電先進製程與先進封裝獨一無二的地位。
一、可預期Nvidia將持續穩居全球IC設計公司之首，且領先第二名業者的差距將持續擴大，主要是來自於Nvidia站穩AI晶片生態系主導的地位，目前其他競爭者皆無法與抗衡
2024年可預期Nvidia將持續穩居全球IC設計公司之首，且領先第二名業者的差距將持續擴大，同時若以國際專業AI晶片市佔率來說，Nvidia依舊可高達八成以上，主要是來自於Nvidia站穩AI晶片生態系主導的地位，以及優異的網路連結能力、軟體平台CUDA佳等，目前其他競爭者皆無法與之抗衡，此也可從Nvidia近期公佈的亮眼財報數據可知，該公司財務年度2025年第一季營收、淨利潤年增率各為262%、628%，毛利率更是來到78.4%，當中數據業務中心則為公司營運主軸；同時若以2024年第一季全球資料中心的獲利分布比重來說，Nvidia佔比高達87.7%，其次則是AMD的4.4%、Broadcom的4.0%、Intel的3.9%；此皆反映Nvidia在全球AI晶片市場依舊展現霸主的強勢王者氣息。
不過Nvidia面對龐大的AI市場規模，並未停下腳步，反而加快速度持續採取不斷精進技術的策略往上進攻，也就是公司將以其AI運算技術來搶佔從雲端到邊緣運算、消費者及企業到國家的商機；包括針對雲端伺服器的下一代最新GPU架構Rubin、數位人類的技術將徹底改變個行業、Earth2數位孿生模型、AI機器人工廠等。甚至Nvidia對於AI的發展願景更是提出長遠的規劃，也正在逐步的落實，例如AI將為幾乎所有行業帶來顯著的生產率提升，並幫助全球各企業更具成本和能源效率，且除了服務雲端運算業者，生成性AI也已擴展到消費者互聯網公司以及企業、主權AI、汽車和醫療保健客戶，等同Nvidia創造多個數十億美元的垂直市場，此將為這家全球AI領導廠商提供下一個階段的業務增長動力。整體來說，AI的商機已催出下一次工業革命，各家科技或傳統公司和國家正積極與Nvidia合作，將價值萬億美元的傳統資料中心轉變為加速計算，並構建一種新型資料中心AI工廠，以生產一種新商品人工智慧，此商機已成為各家半導體公司競相積極爭取的重要核心業務。
二、全球AI趨勢之熱潮已順勢拉抬台系相關半導體供應鏈商機，特別是身為先進製程、先進封裝國際最大供應商的台積電成為僅次於Nvidia的最佳受益者
首先以產業地位能見度高而言，台灣半導體業在邏輯先進製程、先進封測3D IC技術處於全球領先地位，可滿足國際科技巨頭對高效能運算硬體的需求，顯然我國正處於高度發展機會點，而表一則是此波受惠於AI熱潮的半導體相關供應鏈；其次就景氣的挹注方面，2024年以來我國外貿表現將以AI相關半導體業供應鏈表現最為突出；至於業者業者地位的提升，台積電為Nvidia以外另一個堪稱AI商機下最大的贏家。事實上，台系半導體業族群方面可特別關注台積電、聯發科，特別是台積電的先進製程、先進封裝，意即Nvidia持續與台積電5/3奈米甚至2奈米製程合作，並緊盯CoWoS產能倍增的進度，而預計台積電CoWoS 2024年底前月產能可望擴增至3.8萬片，2025年底前則再擴增至4.8~5.0萬片；而聯發科在Nvidia GTC一口氣發表四款結合人工智慧的車用晶片組，明確展示進軍車用晶片市場的決心，也代表著生成式AI正在改變汽車產業，預計2025年將開始量產，另一方面聯發科與Nvidia更將合作的領域延伸至AI PC，對於Nvidia來說，可藉由聯發科而從先前的雲端伺服器延展至邊緣運算領域，而對於聯發科而言，則可因Nvidia的加持進軍PC市場，使公司的營運應用端更加多元化。
表一 受惠於AI熱潮的半導體相關供應鏈
資料來源:台灣經濟研究院產經資料庫(2024.06)
三、中國在AI市場採取大量扶植、步步進逼的作法，致使美國對中方採取全面封鎖的動作，也藉此阻止中國在軍事用途上取得先進技術，在中國難以取得促進AI發展的關鍵硬體資源之下，美國在AI發展上暫時領先中國2~3年
近年來雖然中國始終高度重視人工智慧發展機遇和頂層設計，發佈多項人工智慧支援政策(請參考表二)，特別是2024年《政府工作報告》中提出開展“人工智慧+”行動，等同伴隨人工智慧領域中大模型技術的快速發展，中國各地方政府出臺相關支援政策，加快大模型產業的持續發展。
表二 2023年以來中國各地祭出的大模型產業相關政策
資料來源:人民網財經研究院(2024.03)
不過由於美對中半導體實施管制、關稅雙夾擊政策，防堵先進、成熟製程領域，除此之外，AI更成為美國近期鎖定加強圍堵中國的重要發展領域，主要是為了防範中國透過AI來研發自我的精密技術並藉此延伸至軍事武力，美國對於中國AI發展的相關封鎖持續擴大，包括2022年~2024年5月美國對中國半導體在AI晶片的相關管控措施亦不斷(請參考表三)，爾後2024年6月美國放慢核發給Nvidia和AMD等晶片業者大量出口AI晶片到中東地區的許可證，畢竟先前有跡象顯示中國會透過阿拉伯聯合大公國和沙烏地阿拉伯等地來進口美系業者的高階晶片，藉以提升中國本身的軍事能力，意謂著美國商務部擴大晶片出口禁令，企業出口先進半導體和晶片生產設備至沙烏地阿拉伯和阿拉伯聯合大公國等中東國家，得先取得美國政府授權；此外，美國擬加強出口管制禁令，不讓中國取得AI關鍵晶項禁令可用在環繞式閘極電晶體(GAA)和高頻寬記憶體(HBM)這兩大技術；爾後美國商務部副部長特訪荷蘭、日本，推動盟友強化防堵中國半導體能力，並將11家中國晶片商列入限制名單，同時美國跨黨派國會議員提案，禁止取得政府補助的企業在美國使用中國製設備；甚至美國壓制中國AI技術的手段再升級，擬從資金源頭進行圍堵，也就是2024年6月下旬美國官方擬規範限制企業投資中國AI，新規定將禁止針對特定終端使用者的AI投資，以及使用特定算力的電腦系統訓練，另外，也會要求企業將未直接列為禁止投資的一些半導體研發等計畫知會政府。
表三 近來美國對於中國所祭出的AI領域相關管制政策
資料來源:台灣經濟研究院產經資料庫(2024.06)
不過儘管中國努力建設AI，但對岸幾乎完全依賴於美國的底層系統，同時也需面臨美國限制向中國銷售AI晶片帶來進一步的挑戰，在此情況下，中國AI相關供應商的實際營運狀況並不理想，顯然美國嚴格的制裁和中企提供的產品有限，正在阻礙中國AI產業的發展，使得現階段供應商營運環境仍相當嚴峻。
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