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【國際視野】AI當紅,半導體需求谷底反彈



人工智能技術離不開半導體。

半導體曾是數碼化進程早期的先驅,但近年的衰退表明,半導體產業正被其他產業趕上。半導體業者需要思考如何善用數碼化的優勢,在諸多可能性當中,找出最合適的選項。半導體曾是數碼化進程早期的先驅,但近年的衰退表明,半導體產業正被其他產業趕上。半導體業者需要思考如何善用數碼化的優勢,在諸多可能性當中,找出最合適的選項。

撰文 蘇梓

在世界最新科技潮流的席捲下,半導體公司不再僅僅局限於生產和銷售芯片,而是找到將新科技轉換為利潤的方式,或者是利用新科技開展新的商業模式,以保持企業立於不敗之地。例如台灣資誠會計師事務所(PwC Taiwan)建議,芯片製造商思考如何追求最大程度的數碼化同時,須仔細權衡三大整體策略:提供數碼化產品與服務、創造數碼商業模式,以及打造半導體數碼價值鏈,且上述策略須有強大數據與分析做支持。

AI成產業發展關鍵

資誠在上月公布《全球半導體市場關鍵機會報告》,指出人工智能(AI)將是半導體產業未來10年的關鍵成長動力,即使許多引人入勝的AI新用例,仍將仰賴演算法透過軟體來執行、而非芯片,但對即時計算、連線和感測的需要,仍將驅動為AI量身打造的各式半導體元件需求。
隨著AI、物聯網和5G應用時代到來,針對IC芯片加以創新的動能也越來越強,多數AI相關芯片需求將來自汽車和工業市場,預估AI相關芯片銷售額在2022年可成長至300億美元,年複合成長率近50%。

報告稱,雖然2019年的半導體市場看似相對疲弱,但預期全球半導體產業將於2020年復甦,市場規模至2022年底時,將增長至5,750億美元。資誠董事盧志浩指出,對即時計算、連線和感測的需要,將驅動為AI量身打造的各式半導體元件需求,AI將是半導體產業下個十年的關鍵成長動能。
根據該報告預測,除了汽車和工業市場為AI相關芯片兩個最大需求來源,隨著大數據、分析及人工智能的發展,醫療照護產業,包括醫療儀器製造商、製藥公司和相關技術公司也有機會成為半導體產業的新推動力。

半導體增長料持續

上述報告分析的七大半導體元件類別中,記憶體產品的營收直至2022年都將佔據半導體產業最大的市場份額,超過四分之一;其中很大一部分的增長來自科技的持續發展,如雲端運算、智慧型手機等終端裝置的虛擬實境應用。


5G 的興起推動了半導體業的發展。

報告估計,受AI相關芯片需求帶動,半導體所有應用領域市場均可望一路成長至2022年。此外受益於電動車、油電混合車滲透率提高和自駕車強勁的市場潛能,汽車年複合成長率估達11.9%,是半導體應用中成長最快的市場。並且這段時期內,半導體產業於全球各區域市場都將持續快速成長。其中亞太市場截至2022年為止,年複合成長率估計達到4.8%,在半導體產業整體銷售額方面成為貢獻最大的地區。

半導體是推動AI機會發展和加速的重要助力,也因此是促進AI領域創新與成長潛能的關鍵因子。PwC預估,AI相關芯片銷售額可望從目前的60億美元成長至2022年的300億美元、年複合成長率近50%。

汽車產業需求甚殷

不過,即使AI驅動的使用案例隨著時間推移,將在各產業開花結果,實際採用狀況仍可能取決於AI科技的投資規模、技術發展的步伐、及獲利實現的速度。汽車則被視為當中市場潛力最大的產業。

其實,汽車業向來不吝於電子零組件的投資,且在運用AI進一步推動創新上進展迅速。PwC預估,2022年全球汽車電子零組件市場規模將達679億美元,其中AI的影響大部分反映在先進駕駛輔助系統(ADAS)的129億美元、車用娛樂系統的85億美元、以及車用電子安全系統的57億美元。


當今汽車產業對半導體需求甚殷。

半導體製造商也須面對來自新創公司與科技界各領域新進廠商的競爭。全球前19大半導體AI新創企業之中就有11家總部落腳美國,且多數正致力於研發為了AI需求而優化、革命性的全新芯片架構,並將其商品化。

化合物半導體炙手可熱

所謂的化合物半導體,就是由化合物所構成的半導體材料,通常由兩種以上的元素構成。目前全球 95% 以上的半導體晶片和器件,仍是以矽作為基礎功能材料而生產出來的矽基半導體為主。但隨著物聯網和5G 時代的先後到來,以砷化鎵、氮化鎵、碳化矽等為代表的化合物半導體,正快速崛起中。如 5G 基地台的射頻模組、光通信、手機的無線通信系統,自動駕駛的毫米波雷達等新應用場景的出現,都將成為化合物半導體的應用發展重點和成長動力。

化合物半導體的組合方式很多。依據不同的材料特性,能設計出耐高溫、抗高電壓、抗輻射與可發光等元件產品,之後再加以開發應用在各種特定領域中,有很大的開發空間。

智能駕駛重要技術

近年在汽車市場上嶄露頭角的無人駕駛(也稱自駕車)汽車,正是使用化合物半導體產品的主要例子。自駕車操控的構成條件,包括了感測器、定位、計算控制和精密的圖資等部分,其中感測器主要又以攝影機、超音波、毫米波雷達和光達等 4 種為主。除了 3D Sensing 應用於車內臉部辨識與手勢辨識中,化合物半導體的主要應用,便是在汽車先進駕駛輔助系統(ADAS)的光達與雷達設備上,以及在電動車的動力控制系統上。

德國寶馬汽車公司對於汽車先進駕駛科技的發展不遺餘力,目前寶馬新的車款,絕大部分都已經有標準配置了 Personal CoPilot 智能駕駛輔助科技,也就是一整套給消費者完整的一個主動、被動的駕駛輔助系統,包含如自動跟車、車道偏離維持系統、盲點偵測系統、後方車流輔助系統、前方車流輔助系統等,或者是十字路口的偵測功能,再搭配上自動停車輔助,以達到先進駕駛的功能。

除了在駕駛系統採用化合物半導體元件之外,化合物半導體的科技進步、使得電池性能的提升,電池的密度將能增加,同樣體積大小的電池容量可以提升,並帶動整個電池成本的降低的情況下,將可帶動整個電動車的車輛售價降低。所以寶馬預計,在接下來 10 年內,電動車市場將因此應該會有一個非常蓬勃的發展。


化學半導體是手機臉部識別技術的重要原料。

此外化合物半導體的應用,還包括電源控制、無線通訊、紅外線、太陽能、以及光通訊的應用層面等。其中最為人所熟知的部分,當屬3D感測功能(3D Sensing)、自駕車輔助系統的光達 / 雷達設備、以及車用動力的應用。3D Sensing 的部分,起源於 2017 年以垂直共振腔面射型雷射(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,簡稱 VCSEL)為核心元器件的 3D Sensing 攝影鏡頭,用於進行使用者的人臉辨識功能,即FACE ID,並進一步掀起了全球智能手機採用 3D Sensing 攝影鏡頭的風潮,而在3D Sensing 攝影鏡頭的元件當中,就有以化合物半導體砷化鎵所製造的 VCSEL 晶片。

最快今年復甦

此外摩根大通上月發布研究報告,認為半導體市場今年將復甦,預測半導體產業整體營收將增長 4 至 7%,獲利也將增長 8 至 12%。報告指出,今年芯片股飽受美中貿易戰摧殘,需求下滑,半導體業績疲弱,他估計今年半導體產業整體營收 (不包含電腦記憶體) 將下滑 6 至 8%,遜於 2018 年整體增長 8%。

然而今年以來美股不斷刷新高,芯片股也不斷上漲。費城半導體指數今年以來已飆升了 55%,遠超過同期美股那斯達克的 32% 和標普 500 指數的 26% 漲幅,強勁的漲勢反映出半導體市場有望於今年復甦。

摩根大通報告預計,未來 12 至 18 個月內半導體平均庫存將增長 15 至 20%,而鑑於 5G 手機、遊戲、數據中心和電腦芯片需求有望於 2020 年大增,他預測明年產業整體營收將增長 4 至 7%,獲利也將增長 8 至 12%。從長遠角度看,期望芯片股能維持穩定增長,並且期望營收年增率能達到中到低個位數的漲幅。

2021年冀創新高

另據SEMI(國際半導體產業協會)去年公布的年度半導體設備預測報告,預估2019年全球半導體製造設備銷售金額達576億美元,較2018年644億美元的歷史高點下滑10.5%,然而2020年可望逐漸回溫,並於2021年再創歷史新高。

報告顯示,2020年全球半導體設備銷售預期成長5.5%,達608億美元;此增長態勢可望延續至2021年,創下668億美元的歷史新高。國際半導體產業協會 全球行銷總裁、台灣區總裁曹世綸指出,此成長動能主要來自前段製造商投資10納米以下先進製程設備,其中更以晶圓代工業者與邏輯芯片製造業者投資佔最大宗。
報告又顯示,包括晶圓加工、晶圓廠設備,以及光罩/倍縮光罩設備在內的晶圓處理設備,2019年銷售下滑9% 至499億美元;組裝與封裝設備銷售萎縮26.1% 至29億美元;半導體測試設備銷售預計下降14.0%至48億美元。

綜觀2019年,台灣取代韓國成為全球最大的半導體設備市場,增長率達53.3%。預期半導體設備市場將於2020年回溫,其成長動能來包括先進的邏輯製程與晶圓代工、中國推出新工程,記憶體亦有小幅貢獻。依地區來看,台灣將維持全球第一大設備市場的寶座,銷售金額將達154億美元,中國以149億美元居次,韓國則以103億美元排名第三。展望2021年,所有設備領域預計全面成長,記憶體支出回升力道將轉強。中國預期以160億美元的銷售金額,躍升至全球第一大設備市場,其次為韓國與台灣。

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