2023.09.09 05:58 臺北時間

【產業前鋒】ChatGPT掀AI自研晶片商機 世芯搭上雲端三巨咖轉大人

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財經理財
世芯憑著過去在高速運算累積的經驗與實力,贏得亞馬遜(Amazon)、谷歌、微軟等核心客戶芳心。左為世芯執行長沈翔霖,右為世芯董事長關建英。(盧佳柔攝)
世芯憑著過去在高速運算累積的經驗與實力,贏得亞馬遜(Amazon)、谷歌、微軟等核心客戶芳心。左為世芯執行長沈翔霖,右為世芯董事長關建英。(盧佳柔攝)
由Open AI研發的ChatGPT掀起人工智慧(AI)旋風席捲全球,為爭奪生成式AI商機,近期輝達與超微火力全開,先後發表新晶片。本刊調查,這場晶片大戰也加速Google、微軟與Amazon等雲端超級大咖自研晶片,台廠如深耕IC設計服務20年的世芯,以及新創公司創鑫智慧等,也各自從特殊應用晶片(ASIC)、AI加速推論晶片等領域切入,搶食大餅。
緯創計畫從代工轉型布局電動車、系統整合等領域,期望藉投資世芯,上下游整合創造出綜效。圖為緯創董事長林憲銘。
6月26日,電子五哥之一的緯創資通,宣布斥資9.99億元,以每股1,448元取得世芯電子私募普通股69萬股股權,持股比例約0.94%。以電子產品代工為主的系統廠,竟直接投資IC設計業者,引發科技界議論,究竟會引起何種新火花?

客製晶片 需求遽攀升

「世芯吸引緯創目光的原因,就在於生成式AI,將讓客製化晶片變得更重要,尤其是特殊應用晶片(ASIC)。」看著緯創入股世芯的新聞,工研院協理暨AI策略辦公室主任蘇孟宗向本刊分析:「過去緯創與IC設計八竿子打不著,但隨著從單純的電子代工,往系統整合、電動車等領域發展,加上未來工業資安、自動駕駛等新市場,因生成AI會有更多的延伸與應用,讓緯創看到客製化AI晶片需求急遽攀升。」
世芯深耕IC設計服務近20年,競爭力深獲客戶認同。
「AI最核心的就是算力晶片,世芯過去在高速運算累積許多經驗和技術,所以許多積極布局AI的非晶片大廠紛紛找上門,角色越來越重要。」世芯董事長關建英自豪地說。事實上,世芯早已手握三大雲端客戶訂單,包含亞馬遜(Amazon)、谷歌(Google)、微軟都是核心客戶,且4、5年前就來敲門。
根據研究機構Next Move Strategy Consulting報告顯示,2022年全球AI晶片市場規模約228.3億美元,預計2030年將成長至3,040.9億美元,年均複合成長率(CAGR)近29%。

台廠搶攻 美雲端巨頭

高度成長的關鍵原因,就在於包括谷歌、臉書(Meta)、微軟等雲端大咖紛紛投入AI資料中心建置,引爆AI晶片需求,除向輝達(nVIDIA)、超微(AMD)等大型晶片廠採購外,自研晶片也是另一條路。一位專家指出,過去雲端大廠一直積極投入自研運算晶片,但先進製程的投片成本不低,透過IC設計服務業者以客製量產ASIC晶片的模式開發,相對具成本效益,也開啟IC設計業者的新商機。
曾是外資半導體資深分析師的聚芯資本管理合夥人陳慧明觀察,目前生成式AI晶片市場不只有通用型高速運算晶片需求,相關周邊運算也是切入點,因為生成式AI涉及到生態系建立。「目前輝達、超微各自有像是CUDA、ROCm等AI生態系軟體作為輔助,平台相對完整,反觀聯發科等台廠若要發展軟體切入市場,恐需一段時間醞釀。」
ChatGPT帶動AI晶片算力大戰,刺激Google、微軟、亞馬遜等雲端大廠搶進自研晶片,搶占商機。(翻攝Google官網)
陳慧明進一步補充,台灣IC設計業的強項在於製程、降低成本、降低功耗(耗電),因此建議台廠與其揮軍高效能運算(HPC),不如選擇與AWS(亞馬遜網路服務公司)這類雲端服務企業合作,反而較為可行,「像是台積電旗下的創意、世芯等業者,就是以代工思維,協助美國雲端業者開發解決方案,而非建立平台。」陳慧明說。
其中,成立近20年的世芯即是國內先進製程IC設計服務的佼佼者之一,主要業務是幫助想自研晶片的客戶開發ASIC或是系統單晶片(SoC);對於原本沒有設計、生產晶片經驗的雲端、品牌業者,更容易打造自家專屬的晶片,AWS也因此成為世芯客戶。

神山牽線 世芯露鋒芒

究竟,AWS為何要自研AI晶片?AWS表示,由於AI深度學習使用量增加,開發團隊受到固定運算限制,連帶影響其模型、應用程式開發,透過投入自製晶片,能藉此降低訓練成本。而自製晶片Trainium相較於同等級的他牌晶片,不僅能節省高達50%的訓練成本,效能也顯著提升。
AWS藉由自研晶片降低AI訓練成本並提升效能。(翻攝AWS官網)
談起世芯為何能打入雲端三大咖?關建英坦言:「我們自己是敲不進去啦!客戶只認識高通、英特爾,怎會知道亞洲公司(世芯),不可能!但若轉去問台積電誰會最高階製程,就會來找我們了。」關建英半開玩笑地說:「要讓晶片達到最高算力,就必須採用最先進製程。」技術上,在設計架構不變的狀況下,僅是製程的更迭,就能提升20至30%的算力,刺激各界布署先進製程;世芯7奈米已協助客戶進入量產,3奈米已進入研發測試階段。
「3奈米製程目前全世界沒幾家廠商在碰,即便蘋果(Apple)有做一些,也大多用於手機,複雜度和雲端AI相差甚遠。世芯所聚焦的雲端AI晶片,是一個晶片內塞進1,000顆核心的概念,進入門檻非常高。」關建英分析。
「其實世芯一路走來真的不容易,我們從第一天就開始聚焦做大型晶片(large scale chip),產品有點類似現今的高速運算晶片,早期不被看好,甚至被看衰。」世芯執行長沈翔霖感嘆地說。
他接著表示,在AI晶片出現前,晶片越大表示產量越小、設計週期長、難賺錢。直到2018年HPC出現後,局勢開始反轉,大廠詢問台積電誰能做,才讓世芯受到高度關注。
台積電積極協助台灣IC設計服務業者,進軍AI晶片市場。
本刊調查,世芯成立至今,在台積電完成的設計案幾乎都是採用當年最先進製程,現已有超過500個業績紀錄,出貨量在全球晶圓代工龍頭內部名列前茅,僅次於美國幾大公司。
回首來時路,關建英指出,世芯以前的競爭對手是富士通(Fujitsu)、東芝(Toshiba)、IBM、西門子(Siemens)等巨無霸,他們在金融風暴受創後,陸續退出ASIC市場,世芯因而受益。
不過,隨著世芯闖出名號,業界也開始拿世芯與博通(Broadcom)、邁威爾(Marvell)等公司比較,且不客氣地指出世芯在矽智財(IP)領域略為遜色。對此,沈翔霖含蓄回應:「要在每個領域都取得第一是不可能的,世芯目前的強項在於先進製程的送交製造(Tape out)時間、成本管理上無人可比。至於IP業務,要一步到位稍顯困難,但內部仍持續開發。」
關建英補充,世芯將扮演整合IP的角色,誰的IP最強就用誰的,但整個晶片的設計是世芯自己的。未來IC晶片公司會越來越少,全部都會整合到ASIC裡面,由世芯來實現這顆晶片。

降低成本 做出差異化

提起自家與輝達的競合關係,關建英先是不吝嗇地誇獎「輝達算力晶片世界第一」;話鋒一轉,又針對輝達的侷限性表示:「輝達的算力晶片為標準化晶片,意味著客戶難做出差異化。」
關建英樂觀地說,在此前提下,會有越來越多雲端大廠開始自研客製化晶片,並找上世芯幫忙,將晶片設計的想像化成現實。
輝達AI晶片算力雖首屈一指,但因是通用型晶片,讓各雲端廠較難做出差異化產品。
「輝達最大的弱點是價格, 因為它的價格真的太貴了!」沈翔霖十分篤定地說,從另一個角度來看,雲端大廠開始自研晶片的關鍵原因,或許與成本脫不了關係。沈翔霖引用客戶的說法補充:「相較於輝達晶片,即便自製方式硬體開發稍微慢一點,但價格落差卻高達1/5或1/8,讓客戶更傾向謀求ASIC方案。」
有別於世芯在ASIC客製化晶片生產,以代工角色協助雲端大廠落實自製晶片,位於竹科的半導體新創公司創鑫智慧,則是以提供AI推論晶片為核心,嘗試在AI晶片市場建立灘頭堡。

創鑫智慧 低耗能榜首

攤開2019年才成立的創鑫智慧股東陣容,緯創、力積電、瑞鼎、凌陽等一字排開,均是科技界喊得出名號的公司。不禁令人好奇,創鑫智慧究竟是如何獲得這些大廠垂青?
數據會說話,據國際指標性AI評測單位開放工程聯盟(MLCommons)公開資料,在資料中心系統領域中,創鑫智慧晶片以低耗能的優勢勝出,在每瓦可處理1,060次查詢(queries)的評測上,效能是對手輝達H100的1.7倍,高居榜首。
創鑫智慧以AI推論晶片為核心搶進市場,其晶片在低能耗的能力上,經評測認證大贏輝達。左一為營運長陳建良,左三為創鑫智慧董事長林永隆。(翻攝經濟部官網)
創鑫智慧營運長陳建良透露,這次評測在高速運算的能耗上,之所以領先國際大廠,源自於過去在邊緣AIoT的投入。「邊緣AIoT最要求的就是省電,創鑫智慧成立之初,就以高效能、低功耗IP贏得國際大廠訂單,不僅量產,也開始收取一些權利金。」陳建良說。
贏得第一桶金之後,創鑫智慧開始將觸角延伸到資料中心晶片開發,且意外發現目前市場上的方案多鎖定高效能,卻忽略低功耗的重要性;創鑫智慧便以此為切入點,搶攻資料中心市場。
「AI高速運算晶片效能一定要很強,但省電也不能缺。」陳建良肯定地說。他引用史丹佛AI Index數據指出,ChatGPT訓練一次就得消耗500噸的二氧化碳,損耗非常大,若晶片能具備省電功能,將能解決大量碳排放的問題。

放眼未來 應用領域廣

創鑫智慧在評測上表現亮眼,身為創辦人的林永隆功不可沒。擁有半導體業近40年資歷的他,曾與石克強、盧超群一起創辦創意電子,後來雖然回歸校園,但因看到半導體在AI的新機會,隨即發揮強大號召力,登高一呼找來曾在創意、聯詠、瑞昱服務的頂尖人才,以黑馬之姿搶進AI新世界。
未來AI晶片可望在電商、零售和社群產業等應用領域,拓展另一片天。
針對後續進軍AI晶片的計畫、策略,陳建良向本刊透露,將鎖定電商、零售與社群等特殊應用領域投入,「先集中力量將一件事做好,再尋求更多的合作機會。」
看到世芯、創鑫智慧所展現的競爭力,專家認為,台廠未來在AI晶片市場上,絕對有好戲可看!
更新時間|2023.09.13 15:06 臺北時間
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