AI帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)變革與趨勢：運算力為王

2024年全球經(jīng)濟緩慢復蘇，但AI風(fēng)潮將驅動(dòng)全球信息系統產(chǎn)品成長(cháng)。隨著(zhù)2025年AI PC軟硬整合更完備，將成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)復蘇的關(guān)鍵動(dòng)力；AI服務(wù)器受惠于生成式AI大型語(yǔ)言模型、企業(yè)內部模型微調等因素導致需求持續上升，成為2024年服務(wù)器市場(chǎng)的主要驅動(dòng)力。
AI強大的運算能力正在重塑科技產(chǎn)業(yè)，從2022年底OpenAI開(kāi)發(fā)ChatGPT開(kāi)始，到2024年2月推出可根據單次指令生成60秒短片的文字轉影像AI Sora，展現AI超強的運算、學(xué)習能力與進(jìn)化速度。OpenAI還搶在I/O開(kāi)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(yǔ)音對話(huà)，理解、對話(huà)能力堪比超級Siri，能處理50種語(yǔ)言，執行速度比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(Nvidia)的圖形處理器（GPU）。


 
圖一 : AI技術(shù)模式GPT-4o可以靈活快速根據使用者要求，以不同語(yǔ)氣、聲調說(shuō)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聊天機器人Gemini后，又在今年5月14日登場(chǎng)的I/O開(kāi)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芯片的計算性能提升了4.7倍，有助加速Google Cloud平臺的執行效率，也是迄今Google推出的「最節能」AI芯片。Google同時(shí)推出性能更強大的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(cháng)智能」的速度有多么驚人。

Gemini擁有多項功能，如實(shí)時(shí)語(yǔ)音對話(huà)功能Gemini Live，Project Astra功能更具備強大的視覺(jué)分析能力，用戶(hù)只要打開(kāi)手機鏡頭與Gemini對話(huà)，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(cháng)達1分鐘的高畫(huà)質(zhì)AI影片。

 
圖二 : Google執行長(cháng)Sundar Pichai在I/O開(kāi)發(fā)者大會(huì )中發(fā)布性能更強大的AI模型Gemini 1.5 Pro。（source：Google）

生成式AI讓大家見(jiàn)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(lái)的變革正在快速改變全球產(chǎn)業(yè)與供應鏈。美國「科技七巨頭」已經(jīng)在各自的領(lǐng)域中催生或導入AI，英偉達(NVIDIA)、蘋(píng)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)都有不能輸的壓力。這些公司彼此間既合作又競合，比方AI云端運算四大龍頭Amazon、Google、Meta與Microsoft都是輝達GPU的最大買(mǎi)家，但是四巨頭也都在制造自家芯片，或者積極與輝達以外的其他新創(chuàng )業(yè)者合作。

英偉達堪稱(chēng)AI芯片市場(chǎng)的龍頭，擁有近90%的市占率，幾乎壟斷AI運算資源。2023年英偉達發(fā)表的H100是功能強大的GPU，屬于數據中心級AI加速芯片。生成式AI主要利用大量已存在數據，讓AI接受各種訓練，如學(xué)習翻譯、歸納總結及合成圖像等，過(guò)程中需消耗大量的運算能力，而英偉達H100在訓練大型語(yǔ)言模型（LLM）方面，甚至比前一代A100快上四倍，回復使用者提示則快上三十倍之多。
英偉達執行長(cháng)黃仁勛今年3月在輝達GTC技術(shù)大會(huì )上展示了具備生成式AI功能的人形機器人，同時(shí)發(fā)布新一代AI芯片Blackwell B200 GPU。據了解，OpenAI、Amazon、Google、Meta、Microsoft、甲骨文（Oracle）、Tesla等業(yè)者都將采用Blackwell架構芯片。黃仁勛說(shuō)，更聰明、反應更快的人形機器人時(shí)代即將到來(lái)。隔天，除了臺股的「機器人概念股」應聲大漲，與AI相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈也同樣因為這個(gè)未來(lái)趨勢而受惠。事實(shí)上，除了輝達，特斯拉、新創(chuàng )公司Figure、Sanctuary AI等也都積極投入通用人形機器人領(lǐng)域?？磥?lái)，距離AI/機器人成為人類(lèi)親友、同事、伴侶、孩子、寵物、照顧者的那天真的不遠了。

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

AI機器人控制系統多已融入大型語(yǔ)言模型（LLM）、大型行為模型（LBM）等GanAI技術(shù)。為模仿人類(lèi)行為，AI人形機器人需要透過(guò)感知、分析與運動(dòng)控制方面的半導體助拳，相關(guān)業(yè)者如恩智浦(NXP Semiconductors)、英飛凌(Infineon Technologies)；人形機器人在自動(dòng)化方面的應用則需要透過(guò)計算機輔助設計軟件協(xié)助，相關(guān)業(yè)者如Altair、Ansys，當然還需要人形機器人制造商共襄盛舉，如機器人與數控工具機自動(dòng)化服務(wù)公司發(fā)那科(FANUC Corporation)、半導體測試設備供貨商泰瑞達(Teradyne)，以及驅動(dòng)技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化和機器人制造商安川電機(YASKAWA)。
在競爭激烈的AI芯片市場(chǎng)中，一哥英偉達也不是沒(méi)有對手，AMD近年來(lái)就積極打造AI硬件生態(tài)系統，推出旗艦 AI芯片MI300X，同時(shí)積極擴展產(chǎn)品功能與生態(tài)系統，希望提供更多工具及支持來(lái)吸引使用者。

跟著(zhù)科技巨頭向前沖 AI供應鏈前景看俏
AI的靈魂是芯片，AI芯片專(zhuān)為AI算法而設計，可執行現場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA)、繪圖處理器(GPU)與特殊應用集成電路（ASIC）加速器上的機器學(xué)習工作，處理更多變量與細部運算，加上處理的數據量龐大，遠非傳統芯片可比。在管理大量繁復數據密集型運算的工作上，AI芯片扮演吃重角色，舉凡高階圖像處理、服務(wù)器、汽車(chē)和手機領(lǐng)域都需要使用AI芯片。如此可見(jiàn)AI霸主輝達的重要性。
由于ChatGPT引爆生成式AI商機，帶動(dòng)相關(guān)軟硬件需求，加上英偉達出貨、獲利與市值全面暴沖，與之相關(guān)的供應鏈同步受惠，如AI原料廠(chǎng)、零組件廠(chǎng)、組裝代工廠(chǎng)、品牌廠(chǎng)、軟件服務(wù)廠(chǎng)等。AI供應鏈的上游與中游包含關(guān)鍵零組件硬件廠(chǎng)，居于A(yíng)I供應鏈重要地位的硬設備則是服務(wù)器，舉凡AI算法的執行速度、精準度及系統穩定性等都需要靠服務(wù)器運籌帷幄，下游主要是軟件服務(wù)廠(chǎng)。
在科技巨頭造浪下，臺廠(chǎng)AI供應鏈也站在浪頭上起舞，尤其是臺積電。臺積電在整個(gè)晶圓代工市場(chǎng)的市占率逾50%，AI先進(jìn)芯片應用的市占率更逾90%，帶動(dòng)AI供應鏈蓬勃發(fā)展。AMD MI300A產(chǎn)品的中央處理器（CPU）及繪圖處理器（GPU）小芯片都是采用臺積電5nm制程，IO小芯片則采用臺積電6nm制程，并透過(guò)臺積電全新系統整合芯片封裝（SoIC）、CoWoS等先進(jìn)封裝進(jìn)行整合。英偉達達也是臺積電的大客戶(hù)之一，除了旗下的H200、GH200芯片供不應求，預計年底前將推出采用臺積電3nm制程的B100、GB200等新產(chǎn)品。

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

由于A(yíng)mazon、Meta、Google、Microsoft等四大云端服務(wù)商（CSP）積極朝AI靠攏，并轉而采用特殊應用IC（ASIC）開(kāi)發(fā)AI芯片，帶動(dòng)IP廠(chǎng)業(yè)績(jì)，臺廠(chǎng)世芯-KY、創(chuàng )意、M31等將同步受惠。隨著(zhù)CSP四大云端服務(wù)供貨商砸重金建置AI服務(wù)器，預估今、明兩年的資本支出總額將達3,700億美元，受惠臺廠(chǎng)如緯穎、廣達、緯創(chuàng )等預估業(yè)績(jì)旺到2025年。
另一方面，隨著(zhù)AI服務(wù)器、傳統服務(wù)器新平臺以及400G/800G交換器的需求攀升，高階銅箔基板(CCL/高多層板HDI)臺廠(chǎng)供應鏈也將因此受惠。高盛證券推估，全球高階銅箔基板2023-2025年的年復合成長(cháng)率(CAGR)約達27%，尤其極低損耗（Very Low Loss）以上高階產(chǎn)品更是供不應求。
未來(lái)，在英偉達跟美超微的帶動(dòng)下，臺廠(chǎng)PCB供應鏈可望受惠，包含健鼎、金像電、臺光電等業(yè)者。其中，臺光電是全球最大無(wú)鹵素基板供貨商及手持式裝置HDI/類(lèi)載板用基材龍頭廠(chǎng)，也是輝達AI服務(wù)器的CCL供貨商，更是目前臺廠(chǎng)中唯一的高階CCL材料供貨商，搭上AI列車(chē)，未來(lái)營(yíng)收值得期待。
隨著(zhù)英偉達、Google、思科（Cisco）先后推出800G產(chǎn)品，數據中心的耗電問(wèn)題也浮出臺面，而關(guān)鍵技術(shù)共同封裝光組件（CPO）成為解決能耗問(wèn)題的救星。未來(lái)，網(wǎng)通設備廠(chǎng)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。當然，由于A(yíng)I芯片運算力極高、功耗大，散熱規格也必須同步提升，帶動(dòng)高階均熱片需求，預期奇鋐、雙鴻、健策、建準與高力等散熱大廠(chǎng)將同步受惠。

AI大趨勢帶來(lái)的機會(huì )與挑戰
資策會(huì )產(chǎn)業(yè)情報研究所（MIC）4月發(fā)布資通訊產(chǎn)業(yè)預測，預估2024年全球經(jīng)濟緩慢復蘇，但AI風(fēng)潮將驅動(dòng)全球信息系統產(chǎn)品成長(cháng)，全球筆電、桌機出貨分別達1.76億臺、6,977萬(wàn)臺，分別成長(cháng)4.4%、2.7%，隨著(zhù)2025年AI PC軟硬整合更完備，將成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)復蘇的關(guān)鍵動(dòng)力。
AI服務(wù)器受惠于生成式AI大型語(yǔ)言模型、企業(yè)內部模型微調等因素導致需求持續上升，成為2024年服務(wù)器市場(chǎng)的主要驅動(dòng)力，預估2024年全球出貨將達1,349萬(wàn)臺，成長(cháng)約5.1%。
至于半導體產(chǎn)業(yè)，由于2024年全球半導體市場(chǎng)庫存調整已近尾聲，終端應用產(chǎn)品出貨恢復正成長(cháng)，加上車(chē)用、HPC與AIoT等長(cháng)期需求支持，預估2024年全球半導體市場(chǎng)規模將恢復正成長(cháng)。MIC特別看好三大發(fā)展趨勢：智慧城市導入AI帶動(dòng)設備商機、電信商運用AI轉型與突破，以及AI虛擬人(Virtual Human)的應用發(fā)展。
此外，先進(jìn)封裝在臺廠(chǎng)AI芯片開(kāi)發(fā)上扮演關(guān)鍵角色，可提升功能整合能力或運算效能。針對AIoT芯片開(kāi)發(fā)，MIC認為，如果臺廠(chǎng)希望規?；杀究刂?，必須重視以通用規格芯片彈性搭配滿(mǎn)足客制化規格，比方運用先進(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(guò)小芯片堆棧。其中，內存容量與帶寬有助提升運算效能，除了透過(guò)CoWoS封裝結合HBM與先進(jìn)制程運算芯片，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)，可應用于較低成本的AI解決方案。
MIC指出，面對下世代高階運算芯片，晶體管組件的垂直堆?；虮趁骐娷壍膬嚷?lián)機結構都需要精度達10nm等級的芯片3D堆棧技術(shù)支持，這部份會(huì )是先進(jìn)封裝發(fā)展的重要機會(huì )與挑戰。

打開(kāi)「潘多拉盒子」后
AI與數字科技帶來(lái)的變革是全面性的，商業(yè)價(jià)值難以估算，但也帶來(lái)了資安隱憂(yōu)。MIC提醒，第一類(lèi)隱憂(yōu)是以AI系統作為攻擊目標，如數據處理階段的數據污染、模型部屬后攻擊、模型遭竊導致對抗性攻擊、提示注入導致數據外泄以及AI蠕蟲(chóng)等威脅，零信任機制將面臨極大的挑戰；第二類(lèi)是黑客利用AI進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )攻擊，如DeepFake、識別系統漏洞、網(wǎng)絡(luò )釣魚(yú)郵件等。雖然生成式AI發(fā)展潛力無(wú)窮，在建立生成式AI系統上仍有許多難題待克服，如建立可信任AI機制、對應新舊軟件的工程挑戰、遵循全球AI監管治理政策等。
除了資安問(wèn)題，Meta執行長(cháng)祖克伯（Mark Zuckerberg）與特斯拉執行長(cháng)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(guò)程中大量利用水冷技術(shù)冷卻數據中心熱度，恐怕引發(fā)缺水、缺電危機；美國證券交易委員會(huì )(SEC)主席Gary Gensler甚至指出，AI具有顛覆現存投資方式的潛力，卻也可能帶來(lái)系統性風(fēng)險，甚至引爆金融危機！
希臘神話(huà)中，潘多拉打開(kāi)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(kāi)始動(dòng)蕩不安，人類(lèi)打開(kāi)AI這只「潘多拉盒子」后，是單純地迎來(lái)驚喜與美好，還是伴隨著(zhù)其他驚嚇與變量(如詐騙或犯罪)，讓我們繼續看下去。