AI帶來的產(chǎn)業(yè)變革與趨勢(shì)：運(yùn)算力為王

2024年全球經(jīng)濟(jì)緩慢復(fù)蘇，但AI風(fēng)潮將驅(qū)動(dòng)全球信息系統(tǒng)產(chǎn)品成長。隨著2025年AI PC軟硬整合更完備，將成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇的關(guān)鍵動(dòng)力；AI服務(wù)器受惠于生成式AI大型語言模型、企業(yè)內(nèi)部模型微調(diào)等因素導(dǎo)致需求持續(xù)上升，成為2024年服務(wù)器市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。
AI強(qiáng)大的運(yùn)算能力正在重塑科技產(chǎn)業(yè)，從2022年底OpenAI開發(fā)ChatGPT開始，到2024年2月推出可根據(jù)單次指令生成60秒短片的文字轉(zhuǎn)影像AI Sora，展現(xiàn)AI超強(qiáng)的運(yùn)算、學(xué)習(xí)能力與進(jìn)化速度。OpenAI還搶在I/O開發(fā)者大會(huì)登場(chǎng)前，推出性能更高、效能更佳的AI技術(shù)模式GPT-4o，可以進(jìn)行逼真的語音對(duì)話，理解、對(duì)話能力堪比超級(jí)Siri，能處理50種語言，執(zhí)行速度比GPT-4 Turbo快兩倍，但成本只要GPT-4 Turbo的50%，而背后支持GPT-4o技術(shù)的是英偉達(dá)(Nvidia)的圖形處理器（GPU）。


 
圖一 : AI技術(shù)模式GPT-4o可以靈活快速根據(jù)使用者要求，以不同語氣、聲調(diào)說同一段故事。(source：OpenAI)

科技龍頭業(yè)者揮動(dòng)AI大旗 加速產(chǎn)業(yè)變革
2023年Google Cloud推出生成式AI聊天機(jī)器人Gemini后，又在今年5月14日登場(chǎng)的I/O開發(fā)者大會(huì)(Google I/O 2024)上公布第六代AI芯片TPU(Trillium)。與第五代相比，Trillium芯片的計(jì)算性能提升了4.7倍，有助加速Google Cloud平臺(tái)的執(zhí)行效率，也是迄今Google推出的「最節(jié)能」AI芯片。Google同時(shí)推出性能更強(qiáng)大的AI模型Gemini 1.5 Pro與輕量模型Gemini 1.5 Flash。兩大指針性公司推出的AI模型迭代速度變短，從中不難看出AI「長智能」的速度有多么驚人。

Gemini擁有多項(xiàng)功能，如實(shí)時(shí)語音對(duì)話功能Gemini Live，Project Astra功能更具備強(qiáng)大的視覺分析能力，用戶只要打開手機(jī)鏡頭與Gemini對(duì)話，Gemini就能辨別事物、聲音，甚至做出生動(dòng)描述；影片制作功能「Veo」只要輸入指令便能生成長達(dá)1分鐘的高畫質(zhì)AI影片。

 
圖二 : Google執(zhí)行長Sundar Pichai在I/O開發(fā)者大會(huì)中發(fā)布性能更強(qiáng)大的AI模型Gemini 1.5 Pro。（source：Google）

生成式AI讓大家見證到，AI真的已經(jīng)走進(jìn)你我的生活，不再是只聞樓梯響，而AI帶來的變革正在快速改變?nèi)虍a(chǎn)業(yè)與供應(yīng)鏈。美國「科技七巨頭」已經(jīng)在各自的領(lǐng)域中催生或?qū)階I，英偉達(dá)(NVIDIA)、蘋果（Apple）、谷歌(Google)母公司Alphabet、微軟(Microsoft)、亞馬遜（Amazon）、Meta及特斯拉(Tesla)都是AI造浪者，其他如美超威(Super Micro)、超威(AMD)、英特爾(Intel)都有不能輸?shù)膲毫?。這些公司彼此間既合作又競(jìng)合，比方AI云端運(yùn)算四大龍頭Amazon、Google、Meta與Microsoft都是輝達(dá)GPU的最大買家，但是四巨頭也都在制造自家芯片，或者積極與輝達(dá)以外的其他新創(chuàng)業(yè)者合作。

英偉達(dá)堪稱AI芯片市場(chǎng)的龍頭，擁有近90%的市占率，幾乎壟斷AI運(yùn)算資源。2023年英偉達(dá)發(fā)表的H100是功能強(qiáng)大的GPU，屬于數(shù)據(jù)中心級(jí)AI加速芯片。生成式AI主要利用大量已存在數(shù)據(jù)，讓AI接受各種訓(xùn)練，如學(xué)習(xí)翻譯、歸納總結(jié)及合成圖像等，過程中需消耗大量的運(yùn)算能力，而英偉達(dá)H100在訓(xùn)練大型語言模型（LLM）方面，甚至比前一代A100快上四倍，回復(fù)使用者提示則快上三十倍之多。
英偉達(dá)執(zhí)行長黃仁勛今年3月在輝達(dá)GTC技術(shù)大會(huì)上展示了具備生成式AI功能的人形機(jī)器人，同時(shí)發(fā)布新一代AI芯片Blackwell B200 GPU。據(jù)了解，OpenAI、Amazon、Google、Meta、Microsoft、甲骨文（Oracle）、Tesla等業(yè)者都將采用Blackwell架構(gòu)芯片。黃仁勛說，更聰明、反應(yīng)更快的人形機(jī)器人時(shí)代即將到來。隔天，除了臺(tái)股的「機(jī)器人概念股」應(yīng)聲大漲，與AI相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈也同樣因?yàn)檫@個(gè)未來趨勢(shì)而受惠。事實(shí)上，除了輝達(dá)，特斯拉、新創(chuàng)公司Figure、Sanctuary AI等也都積極投入通用人形機(jī)器人領(lǐng)域?？磥恚嚯xAI/機(jī)器人成為人類親友、同事、伴侶、孩子、寵物、照顧者的那天真的不遠(yuǎn)了。

 
圖三 : GX B200配備8個(gè)Nvidia Blackwell GPU，與前幾代相比，訓(xùn)練效能達(dá)3倍、推論效能達(dá)15倍。(Source：Nvidia)

AI機(jī)器人控制系統(tǒng)多已融入大型語言模型（LLM）、大型行為模型（LBM）等GanAI技術(shù)。為模仿人類行為，AI人形機(jī)器人需要透過感知、分析與運(yùn)動(dòng)控制方面的半導(dǎo)體助拳，相關(guān)業(yè)者如恩智浦(NXP Semiconductors)、英飛凌(Infineon Technologies)；人形機(jī)器人在自動(dòng)化方面的應(yīng)用則需要透過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件協(xié)助，相關(guān)業(yè)者如Altair、Ansys，當(dāng)然還需要人形機(jī)器人制造商共襄盛舉，如機(jī)器人與數(shù)控工具機(jī)自動(dòng)化服務(wù)公司發(fā)那科(FANUC Corporation)、半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備供貨商泰瑞達(dá)(Teradyne)，以及驅(qū)動(dòng)技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人制造商安川電機(jī)(YASKAWA)。
在競(jìng)爭(zhēng)激烈的AI芯片市場(chǎng)中，一哥英偉達(dá)也不是沒有對(duì)手，AMD近年來就積極打造AI硬件生態(tài)系統(tǒng)，推出旗艦 AI芯片MI300X，同時(shí)積極擴(kuò)展產(chǎn)品功能與生態(tài)系統(tǒng)，希望提供更多工具及支持來吸引使用者。

跟著科技巨頭向前沖 AI供應(yīng)鏈前景看俏
AI的靈魂是芯片，AI芯片專為AI算法而設(shè)計(jì)，可執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA)、繪圖處理器(GPU)與特殊應(yīng)用集成電路（ASIC）加速器上的機(jī)器學(xué)習(xí)工作，處理更多變量與細(xì)部運(yùn)算，加上處理的數(shù)據(jù)量龐大，遠(yuǎn)非傳統(tǒng)芯片可比。在管理大量繁復(fù)數(shù)據(jù)密集型運(yùn)算的工作上，AI芯片扮演吃重角色，舉凡高階圖像處理、服務(wù)器、汽車和手機(jī)領(lǐng)域都需要使用AI芯片。如此可見AI霸主輝達(dá)的重要性。
由于ChatGPT引爆生成式AI商機(jī)，帶動(dòng)相關(guān)軟硬件需求，加上英偉達(dá)出貨、獲利與市值全面暴沖，與之相關(guān)的供應(yīng)鏈同步受惠，如AI原料廠、零組件廠、組裝代工廠、品牌廠、軟件服務(wù)廠等。AI供應(yīng)鏈的上游與中游包含關(guān)鍵零組件硬件廠，居于AI供應(yīng)鏈重要地位的硬設(shè)備則是服務(wù)器，舉凡AI算法的執(zhí)行速度、精準(zhǔn)度及系統(tǒng)穩(wěn)定性等都需要靠服務(wù)器運(yùn)籌帷幄，下游主要是軟件服務(wù)廠。
在科技巨頭造浪下，臺(tái)廠AI供應(yīng)鏈也站在浪頭上起舞，尤其是臺(tái)積電。臺(tái)積電在整個(gè)晶圓代工市場(chǎng)的市占率逾50%，AI先進(jìn)芯片應(yīng)用的市占率更逾90%，帶動(dòng)AI供應(yīng)鏈蓬勃發(fā)展。AMD MI300A產(chǎn)品的中央處理器（CPU）及繪圖處理器（GPU）小芯片都是采用臺(tái)積電5nm制程，IO小芯片則采用臺(tái)積電6nm制程，并透過臺(tái)積電全新系統(tǒng)整合芯片封裝（SoIC）、CoWoS等先進(jìn)封裝進(jìn)行整合。英偉達(dá)達(dá)也是臺(tái)積電的大客戶之一，除了旗下的H200、GH200芯片供不應(yīng)求，預(yù)計(jì)年底前將推出采用臺(tái)積電3nm制程的B100、GB200等新產(chǎn)品。

 
圖四 : 臺(tái)積電在整個(gè)晶圓代工市場(chǎng)的市占率逾50%，AI先進(jìn)芯片應(yīng)用的市占率更逾90%。(source:TSMC)

由于Amazon、Meta、Google、Microsoft等四大云端服務(wù)商（CSP）積極朝AI靠攏，并轉(zhuǎn)而采用特殊應(yīng)用IC（ASIC）開發(fā)AI芯片，帶動(dòng)IP廠業(yè)績(jī)，臺(tái)廠世芯-KY、創(chuàng)意、M31等將同步受惠。隨著CSP四大云端服務(wù)供貨商砸重金建置AI服務(wù)器，預(yù)估今、明兩年的資本支出總額將達(dá)3,700億美元，受惠臺(tái)廠如緯穎、廣達(dá)、緯創(chuàng)等預(yù)估業(yè)績(jī)旺到2025年。
另一方面，隨著AI服務(wù)器、傳統(tǒng)服務(wù)器新平臺(tái)以及400G/800G交換器的需求攀升，高階銅箔基板(CCL/高多層板HDI)臺(tái)廠供應(yīng)鏈也將因此受惠。高盛證券推估，全球高階銅箔基板2023-2025年的年復(fù)合成長率(CAGR)約達(dá)27%，尤其極低損耗（Very Low Loss）以上高階產(chǎn)品更是供不應(yīng)求。
未來，在英偉達(dá)跟美超微的帶動(dòng)下，臺(tái)廠PCB供應(yīng)鏈可望受惠，包含健鼎、金像電、臺(tái)光電等業(yè)者。其中，臺(tái)光電是全球最大無鹵素基板供貨商及手持式裝置HDI/類載板用基材龍頭廠，也是輝達(dá)AI服務(wù)器的CCL供貨商，更是目前臺(tái)廠中唯一的高階CCL材料供貨商，搭上AI列車，未來營收值得期待。
隨著英偉達(dá)、Google、思科（Cisco）先后推出800G產(chǎn)品，數(shù)據(jù)中心的耗電問題也浮出臺(tái)面，而關(guān)鍵技術(shù)共同封裝光組件（CPO）成為解決能耗問題的救星。未來，網(wǎng)通設(shè)備廠商(如智邦)，光通訊中上游代工業(yè)者(如華星光、上銓等)將因此而同步受惠。當(dāng)然，由于AI芯片運(yùn)算力極高、功耗大，散熱規(guī)格也必須同步提升，帶動(dòng)高階均熱片需求，預(yù)期奇鋐、雙鴻、健策、建準(zhǔn)與高力等散熱大廠將同步受惠。

AI大趨勢(shì)帶來的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)
資策會(huì)產(chǎn)業(yè)情報(bào)研究所（MIC）4月發(fā)布資通訊產(chǎn)業(yè)預(yù)測(cè)，預(yù)估2024年全球經(jīng)濟(jì)緩慢復(fù)蘇，但AI風(fēng)潮將驅(qū)動(dòng)全球信息系統(tǒng)產(chǎn)品成長，全球筆電、桌機(jī)出貨分別達(dá)1.76億臺(tái)、6,977萬臺(tái)，分別成長4.4%、2.7%，隨著2025年AI PC軟硬整合更完備，將成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇的關(guān)鍵動(dòng)力。
AI服務(wù)器受惠于生成式AI大型語言模型、企業(yè)內(nèi)部模型微調(diào)等因素導(dǎo)致需求持續(xù)上升，成為2024年服務(wù)器市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力，預(yù)估2024年全球出貨將達(dá)1,349萬臺(tái)，成長約5.1%。
至于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，由于2024年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)庫存調(diào)整已近尾聲，終端應(yīng)用產(chǎn)品出貨恢復(fù)正成長，加上車用、HPC與AIoT等長期需求支持，預(yù)估2024年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將恢復(fù)正成長。MIC特別看好三大發(fā)展趨勢(shì)：智慧城市導(dǎo)入AI帶動(dòng)設(shè)備商機(jī)、電信商運(yùn)用AI轉(zhuǎn)型與突破，以及AI虛擬人(Virtual Human)的應(yīng)用發(fā)展。
此外，先進(jìn)封裝在臺(tái)廠AI芯片開發(fā)上扮演關(guān)鍵角色，可提升功能整合能力或運(yùn)算效能。針對(duì)AIoT芯片開發(fā)，MIC認(rèn)為，如果臺(tái)廠希望規(guī)?；杀究刂?，必須重視以通用規(guī)格芯片彈性搭配滿足客制化規(guī)格，比方運(yùn)用先進(jìn)封裝整合不同功能小芯片，形成更輕巧便攜的單一芯片封裝，或者利用先進(jìn)封裝技術(shù)協(xié)助AIoT芯片透過小芯片堆棧。其中，內(nèi)存容量與帶寬有助提升運(yùn)算效能，除了透過CoWoS封裝結(jié)合HBM與先進(jìn)制程運(yùn)算芯片，也有業(yè)者發(fā)展出客制化DRAM與成熟制程Edge AI芯片堆棧技術(shù)，可應(yīng)用于較低成本的AI解決方案。
MIC指出，面對(duì)下世代高階運(yùn)算芯片，晶體管組件的垂直堆棧或背面電軌的內(nèi)聯(lián)機(jī)結(jié)構(gòu)都需要精度達(dá)10nm等級(jí)的芯片3D堆棧技術(shù)支持，這部份會(huì)是先進(jìn)封裝發(fā)展的重要機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)。

打開「潘多拉盒子」后
AI與數(shù)字科技帶來的變革是全面性的，商業(yè)價(jià)值難以估算，但也帶來了資安隱憂。MIC提醒，第一類隱憂是以AI系統(tǒng)作為攻擊目標(biāo)，如數(shù)據(jù)處理階段的數(shù)據(jù)污染、模型部屬后攻擊、模型遭竊導(dǎo)致對(duì)抗性攻擊、提示注入導(dǎo)致數(shù)據(jù)外泄以及AI蠕蟲等威脅，零信任機(jī)制將面臨極大的挑戰(zhàn)；第二類是黑客利用AI進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊，如DeepFake、識(shí)別系統(tǒng)漏洞、網(wǎng)絡(luò)釣魚郵件等。雖然生成式AI發(fā)展?jié)摿o窮，在建立生成式AI系統(tǒng)上仍有許多難題待克服，如建立可信任AI機(jī)制、對(duì)應(yīng)新舊軟件的工程挑戰(zhàn)、遵循全球AI監(jiān)管治理政策等。
除了資安問題，Meta執(zhí)行長祖克伯（Mark Zuckerberg）與特斯拉執(zhí)行長馬斯克(Elon Musk)不約而同指出，由于生成式AI興起，Microsoft、Google及Meta等科技公司在發(fā)展AI的過程中大量利用水冷技術(shù)冷卻數(shù)據(jù)中心熱度，恐怕引發(fā)缺水、缺電危機(jī)；美國證券交易委員會(huì)(SEC)主席Gary Gensler甚至指出，AI具有顛覆現(xiàn)存投資方式的潛力，卻也可能帶來系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)，甚至引爆金融危機(jī)！
希臘神話中，潘多拉打開魔盒后釋放出貪婪、虛偽、痛苦等邪惡根源，使原本寧靜的世界開始動(dòng)蕩不安，人類打開AI這只「潘多拉盒子」后，是單純地迎來驚喜與美好，還是伴隨著其他驚嚇與變量(如詐騙或犯罪)，讓我們繼續(xù)看下去。