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AI带来的产业变革与趋势
运算力为王

【作者: 季平】2024年06月13日 星期四

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2024年全球经济缓慢复苏,但AI风潮将驱动全球资讯系统产品成长。随着2025年AI PC软硬整合更完备,将成为推动产业复苏的关键动力;AI伺服器受惠於生成式AI大型语言模型、企业内部模型微调等因素导致需求持续上升,成为2024年伺服器市场的主要驱动力。


AI强大的运算能力正在重塑科技产业,从2022年底OpenAI开发ChatGPT开始,到2024年2月推出可根据单次指令生成60秒短片的文字转影像AI Sora,展现AI超强的运算、学习能力与进化速度。OpenAI还抢在I/O开发者大会登场前,推出性能更高、效能更隹的AI技术模式GPT-4o,可以进行逼真的语音对话,理解、对话能力堪比超级Siri,能处理50种语言,执行速度比GPT-4 Turbo快两倍,但成本只要GPT-4 Turbo的50%,而背後支援GPT-4o技术的是辉达(Nvidia)的图形处理器(GPU)。



图一 : AI技术模式GPT-4o可以灵活快速根据使用者要求,以不同语气、声调说同一段故事。(source:OpenAI)
图一 : AI技术模式GPT-4o可以灵活快速根据使用者要求,以不同语气、声调说同一段故事。(source:OpenAI)

科技龙头业者挥动AI大旗 加速产业变革

2023年Google Cloud推出生成式AI聊天机器人Gemini後,又在今年5月14日登场的I/O开发者大会(Google I/O 2024)上公布第六代AI晶片TPU(Trillium)。与第五代相比,Trillium晶片的计算性能提升了4.7倍,有助加速Google Cloud平台的执行效率,也是迄今Google推出的「最节能」AI晶片。Google同时推出性能更强大的AI模型Gemini 1.5 Pro与轻量模型Gemini 1.5 Flash。两大指标性公司推出的AI模型迭代速度变短,从中不难看出AI「长智慧」的速度有多麽惊人。


Gemini拥有多项功能,如即时语音对话功能Gemini Live,Project Astra功能更具备强大的视觉分析能力,使用者只要打开手机镜头与Gemini对话,Gemini就能辨别事物、声音,甚至做出生动描述;影片制作功能「Veo」只要输入指令便能生成长达1分钟的高画质AI影片。



图二 : Google执行长Sundar Pichai在I/O开发者大会中发布性能更强大的AI模型Gemini 1.5 Pro。(source:Google)
图二 : Google执行长Sundar Pichai在I/O开发者大会中发布性能更强大的AI模型Gemini 1.5 Pro。(source:Google)

生成式AI让大家见证到,AI真的已经走进你我的生活,不再是只闻楼梯响,而AI带来的变革正在快速改变全球产业与供应链。美国「科技七巨头」已经在各自的领域中催生或导入AI,辉达(NVIDIA)、苹果(Apple)、谷歌(Google)母公司Alphabet、微软(Microsoft)、亚马逊(Amazon)、Meta及特斯拉(Tesla)都是AI造浪者,其他如美超微(Super Micro)、超微(AMD)、英特尔(Intel)都有不能输的压力。这些公司彼此间既合作又竞合,比方AI云端运算四大龙头Amazon、Google、Meta与Microsoft都是辉达GPU的最大买家,但是四巨头也都在制造自家晶片,或者积极与辉达以外的其他新创业者合作。


辉达堪称AI晶片市场的龙头,拥有近90%的市占率,几??垅断AI运算资源。2023年辉达发表的H100是功能强大的GPU,属於资料中心级AI加速晶片。生成式AI主要利用大量已存在资料,让AI接受各种训练,如学习翻译、归纳总结及合成图像等,过程中需消耗大量的运算能力,而辉达H100在训练大型语言模型(LLM)方面,甚至比前一代A100快上四倍,回覆使用者提示则快上三十倍之多。


辉达执行长黄仁勋今年3月在辉达GTC技术大会上展示了具备生成式AI功能的人形机器人,同时发布新一代AI晶片Blackwell B200 GPU。据了解,OpenAI、Amazon、Google、Meta、Microsoft、甲骨文(Oracle)、Tesla等业者都将采用Blackwell架构晶片。黄仁勋说,更聪明、反应更快的人形机器人时代即将到来。隔天,除了台股的「机器人概念股」应声大涨,与AI相关的产业链也同样因为这个未来趋势而受惠。事实上,除了辉达,特斯拉、新创公司Figure、Sanctuary AI等也都积极投入通用人形机器人领域。看来,距离AI/机器人成为人类亲友、同事、伴侣、孩子、宠物、照顾者的那天真的不远了。



图三 : GX B200配备8个Nvidia Blackwell GPU,与前几代相比,训练效能达3倍、推论效能达15倍。(Source:Nvidia)
图三 : GX B200配备8个Nvidia Blackwell GPU,与前几代相比,训练效能达3倍、推论效能达15倍。(Source:Nvidia)

AI机器人控制系统多已融入大型语言模型(LLM)、大型行为模型(LBM)等GanAI技术。为模仿人类行为,AI人形机器人需要透过感知、分析与运动控制方面的半导体助拳,相关业者如恩智浦(NXP Semiconductors)、英飞凌(Infineon Technologies);人形机器人在自动化方面的应用则需要透过电脑辅助设计软体协助,相关业者如Altair、Ansys,当然还需要人形机器人制造商共襄盛举,如机器人与数控工具机自动化服务公司发那科(FANUC Corporation)、半导体测试设备供应商泰瑞达(Teradyne),以及驱动技术、工业自动化和机器人制造商安川电机(YASKAWA)。


在竞争激烈的AI晶片市场中,一哥辉达也不是没有对手,AMD近年来就积极打造AI硬体生态系统,推出旗舰 AI晶片MI300X,同时积极扩展产品功能与生态系统,希??提供更多工具及支援来吸引使用者。


跟着科技巨头向前冲 台湾AI供应链前景看俏

AI的灵魂是晶片,AI晶片专为AI演算法而设计,可执行现场可编程闸阵列 (FPGA)、绘图处理器(GPU)与特殊应用积体电路(ASIC)加速器上的机器学习工作,处理更多变数与细部运算,加上处理的资料量庞大,远非传统晶片可比。在管理大量繁复资料密集型运算的工作上,AI晶片扮演吃重角色,举凡高阶影像处理、伺服器、汽车和手机领域都需要使用AI晶片。如此可见AI霸主辉达的重要性。


由於ChatGPT引爆生成式AI商机,带动相关软硬体需求,加上辉达出货、获利与市值全面暴冲,与之相关的供应链同步受惠,如AI原料厂、零组件厂、组装代工厂、品牌厂、软体服务厂等。AI供应链的上游与中游包含关键零组件硬体厂,居於AI供应链重要地位的硬体设备则是伺服器,举凡AI演算法的执行速度、精准度及系统稳定性等都需要靠伺服器运筹帷??,下游主要是软体服务厂。


在科技巨头造浪下,台厂AI供应链也站在浪头上起舞,尤其是「护国神山」台积电。台积电在整个晶圆代工市场的市占率逾50%,AI先进晶片应用的市占率更逾90%,带动台湾AI供应链蓬勃发展。超微MI300A产品的中央处理器(CPU)及绘图处理器(GPU)小晶片都是采用台积电5奈米制程,IO小晶片则采用台积电6奈米制程,并透过台积电全新系统整合晶片封装(SoIC)、CoWoS等先进封装进行整合。辉达也是台积电的大客户之一,除了旗下的H200、GH200晶片供不应求,预计年底前将推出采用台积电3奈米制程的B100、GB200等新产品。



图四 : 台积电在整个晶圆代工市场的市占率逾50%,AI先进晶片应用的市占率更逾90%。(source:TSMC)
图四 : 台积电在整个晶圆代工市场的市占率逾50%,AI先进晶片应用的市占率更逾90%。(source:TSMC)

由於Amazon、Meta、Google、Microsoft等四大云端服务商(CSP)积极朝AI靠拢,并转而采用特殊应用IC(ASIC)开发AI晶片,带动IP厂业绩,台厂世芯-KY、创意、M31等将同步受惠。随着CSP四大云端服务供应商砸重金建置AI伺服器,预估今、明两年的资本支出总额将达3,700亿美元,受惠台厂如纬颖、广达、纬创等预估业绩旺到2025年。


另一方面,随着AI伺服器、传统伺服器新平台以及400G/800G交换器的需求攀升,高阶铜箔基板(CCL/高多层板HDI)台厂供应链也将因此受惠。高盛证券推估,全球高阶铜箔基板2023-2025年的年复合成长率(CAGR)约达27%,尤其极低损耗(Very Low Loss)以上高阶产品更是供不应求。


未来,在辉达跟美超微的带动下,台厂PCB供应链可??受惠,包含健鼎、金像电、台光电等业者。其中,台光电是全球最大无卤素基板供应商及手持式装置HDI/类载板用基材龙头厂,也是辉达AI伺服器的CCL供应商,更是目前台厂中唯一的高阶CCL材料供应商,搭上AI列车,未来营收值得期待。


随着辉达、Google、思科(Cisco)先後推出800G产品,资料中心的耗电问题也浮出台面,而关键技术共同封装光元件(CPO)成为解决能耗问题的救星。未来,网通设备厂商(如智邦),光通讯中上游代工业者(如华星光、上铨等)将因此而同步受惠。当然,由於AI晶片运算力极高、功耗大,散热规格也必须同步提升,带动高阶均热片需求,预期奇??、双鸿、健策、建准与高力等散热大厂将同步受惠。


AI大趋势带来的机会与挑战

资策会产业情报研究所(MIC)4月发布资通讯产业预测,预估2024年全球经济缓慢复苏,但AI风潮将驱动全球资讯系统产品成长,全球笔电、桌机出货分别达1.76亿台、6,977万台,分别成长4.4%、2.7%,随着2025年AI PC软硬整合更完备,将成为推动产业复苏的关键动力。


AI伺服器受惠於生成式AI大型语言模型、企业内部模型微调等因素导致需求持续上升,成为2024年伺服器市场的主要驱动力,预估2024年全球出货将达1,349万台,成长约5.1%。


至於半导体产业,由於2024年全球半导体市场库存调整已近尾声,终端应用产品出货恢复正成长,加上车用、HPC与AIoT等长期需求支持,预估2024年全球半导体市场规模将恢复正成长。MIC特别看好三大发展趋势:智慧城市导入AI带动设备商机、电信商运用AI转型与突破,以及AI虚拟人(Virtual Human)的应用发展。


此外,先进封装在台厂AI晶片开发上扮演关键角色,可提升功能整合能力或运算效能。针对AIoT晶片开发,MIC认为,如果台厂希??规模化成本控制,必须重视以通用规格晶片弹性搭配满足客制化规格,比方运用先进封装整合不同功能小晶片,形成更轻巧便携的单一晶片封装,或者利用先进封装技术协助AIoT晶片透过小晶片堆叠。其中,记忆体容量与频宽有助提升运算效能,除了透过CoWoS封装结合HBM与先进制程运算晶片,也有业者发展出客制化DRAM与成熟制程Edge AI晶片堆叠技术,可应用於较低成本的AI解决方案。


MIC指出,面对下世代高阶运算晶片,电晶体元件的垂直堆叠或背面电轨的内连线结构都需要精度达10nm等级的晶片3D堆叠技术支持,这部份会是先进封装发展的重要机会与挑战。


打开「潘朵拉盒子」後

AI与数位科技带来的变革是全面性的,商业价值难以估算,但也带来了资安隐??。MIC提醒,第一类隐??是以AI系统作为攻击目标,如资料处理阶段的资料污染、模型部属後攻击、模型遭窃导致对抗性攻击、提示注入导致资料外泄以及AI蠕虫等威胁,零信任机制将面临极大的挑战;第二类是骇客利用AI进行网路攻击,如DeepFake、识别系统漏洞、网路钓鱼邮件等。虽然生成式AI发展潜力无穷,在建立生成式AI系统上仍有许多难题待克服,如建立可信任AI机制、对应新旧软体的工程挑战、遵循全球AI监管治理政策等。


除了资安问题,Meta执行长祖克伯(Mark Zuckerberg)与特斯拉执行长马斯克(Elon Musk)不约而同指出,由於生成式AI兴起,Microsoft、Google及Meta等科技公司在发展AI的过程中大量利用水冷技术冷却资料中心热度,恐怕引发缺水、缺电危机;美国证券交易委员会(SEC)主席Gary Gensler甚至指出,AI具有颠覆现存投资方式的潜力,却也可能带来系统性风险,甚至引爆金融危机!


希腊神话中,潘朵拉打开魔盒後释放出贪婪、虚伪、痛苦等邪恶根源,使原本宁静的世界开始动荡不安,人类打开AI这只「潘朵拉盒子」後,是单纯地迎来惊喜与美好,还是伴随着其他惊吓与变数(如诈骗或犯罪),让我们继续看下去。


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