我國半導體在物聯網與人工智慧發展之機會
2018-06-06
表1、2017上半年全球半導體廠商營收前十大排名

一、全球與我國半導體產業發展動向
(1)全球半導體產業發展動向
    2017上半年全球半導體廠商營收前十大排名有指標性意義的改變,因為2017年memory市場大幅成長,第一名變成memory龍頭Samsung,2017上半年營收為美金292億元,較去年同期成長48%。而CPU龍頭Intel變成第二名,營收美金288億元,成長11%。第三名為foundry龍頭TSMC,營收美金146億元,成長12%。第四名的SK Hynix也是memory大廠,營收美金114億元,也是大幅成長77%。第五名的Micron也是memory大廠,營收美金106億元,大幅成長79%(如表1)。2017上半年全球前十大半導體廠商營收加總為美金1,279億元,較去年同期成長27%。若以國家別來區分,全球前十大半導體廠商分別是美國5家、韓國2家、台灣1家、日本1家、歐洲1家。


表1、2017上半年全球半導體廠商營收前十大排名

(2)我國半導體各次產業發展動向
    台灣IC產業上下游產業鏈完整,從上游的IC設計到後段的IC製造(含晶圓代工及記憶體製造廠商)與IC封測,專業分工模式獨步全球。台灣IC產業就業人數約22.8萬人(計算IC設計、IC製造與IC封測)。2016年總IC產值達新台幣2.45兆元,全球排名第2(市佔約二成),僅次於美國 (超過韓國和日本)。台灣IC設計產值全球排名第2 (市佔約二成),僅次於美國 (超過新加坡和中國)。台灣晶圓代工產值全球排名第1 (市佔約七成),居全球領導地位,先進製程邁入5nm及更先進製程研發。台灣記憶體產值全球排名第4 (市佔約一成),以DRAM為主,其次為NOR Flash及Mask ROM,次於韓、美、日。台灣IC封測產值全球排名第1 (市佔約五成)

    2017全年IC設計業,主要營收影響來自新興市場智慧手機的換機潮、SSD相關產品熱賣帶動記憶體設計公司成長,且由於人工智慧(AI)相關產品興起,許多系統業者鑑於各自需求紛紛找上設計服務業幫忙開ASIC,因此帶動IC設計服務業成長。但因為聯發科基頻晶片支援Cat7產品較晚推出,加上聯發科因低毛率而不願再採取低價搶市的策略,因此其營收預計較2016年衰退5~10%。因此整體而言,台灣IC設計業2017年的產值預計將達新台幣6,184億元,較2016全年衰退5.3% 。

    2017全年IC製造業,台灣的IC製造產值預計為新台幣13,634億元,較2016年成長2.3%,主要受上半年晶圓製造客戶庫存水位高影響下單,使全年的成長幅度小。在次產業方面的表現,晶圓代工於下半年將受新產品(如iPhone 8)的推出帶動產能而有較大幅度的成長,全年產值可望達新台幣12,076億元,較2016年成長5.1%。記憶體與其他IC製造產值預期為新台幣1,558億元,因2016年與2017年的計算基準調整呈現年衰退15.2%(2017年起不計算華亞科產值) ,若扣除華亞科的影響,預估2017年記憶體與其他IC製造將成長15.6%。

    2017全年IC封測業,第一季在全球總經復甦及前年基期較低情況下,台灣IC封測產業成長性佳,但第二季過後隨著美國消費者信心指數下滑及上游IC設計、製造產業年成長陷衰退情況下,台灣IC封測產業同步成長趨緩,加以中國大陸封測大廠持續低價搶單策略下,整體而言,台灣IC封測業2017年的產值預計為新台幣4,746億元,較2016全年成長2.3%。

圖1、2008~2018台灣IC產業產值趨勢(含次產業)
資料來源:工研院IEK (2017/10)

二、我國半導體在物聯網與人工智慧產業發展之切入機會
(1)物聯網與人工智慧相關產業現況與發展趨勢
  據市調公司IC Insights的估算,物聯網預計2020年將佔所有電子產品86%出貨量。未來情境在於多場域的融合,需要半導體元件及軟硬體做整合。此外,雖然主流研究都在於伺服器上的智慧運算,也有越來越多的應用產品(例如ADAS等圖形處理)需要在終端晶片或是閘道器上做雲端的部分即時運算,此種運算架構稱為邊緣運算,這將改變整體運算系統架構之設計與技術需求圖2。

    人工智慧(AI)在未來幾乎將在各行各業帶來變革,人工智慧的觸角伸向每個人,從而改變未來的走向。傳統人工智慧運算的硬體架構,主要包括使用中央處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)、現場可編程陣列(FPGA)等。根據Tractica市調公司統計,由AI驅動的硬體營收,將由2015年的美金8億元快速成長到2024年的美金445億元,年複合成長率高達56%。

圖2、物聯網產品成長驚人,預計2020年將佔86%出貨量
資料來源: IC Insights ;工研院IEK (2017/10)

(2)我國半導體產業發展之機會
  物聯網架構下,諸多電子產品需要進行運算,使得ASSP (特殊應用標準產品) 為物聯網半導體產品市場中規模最大,在2020年全球ASSP市場規模為美金48.8億元。在成長動能上,以化學感測器具有最高的成長動能,5年複合成長率高達53.9%,主要應用在工廠環境的化學感測需求,以滿足工安零事故的目標。物聯網市場為半導體產業開創出新的應用市場機會,檢視物聯網的市場特性,感測、微處理和通訊是三大主要項目,半導體廠商可針對此三大類產品進行相關產品開發,以及現有產品的成本降低,讓以往僅應用於特殊用途與環境的半導體產品,可以被應用在消費型電子產品上,藉由龐大消費型電子產品的市場動力,拉升半導體銷售市場。

     2016年英特爾(Intel)開發人工智慧技術的專用晶片Xeon Phi;IBM 正在設計基於大腦結構的晶片TrueNorth;而Google則自主研發新型人工智慧晶片Tensor Processing Unit;Nvidia推出人工智慧超級晶片Tesler P100 GPU;Facebook、微軟以及Twitter 也正在設計新的晶片加強人工智慧研發。Intel 宣佈收購視覺處理器公司Movidius,加速進軍無人機、機器人以及VR 領域。另外,Intel也與Neuromem合作,將Curie加入人工智慧的功能。

包含Teradeep/Think Silicon /Kneron /BrainChip 等新創公司也紛紛因為AI興起。由於AI演算法眾多,適用的產品類型亦不同,例如:視覺式人工智慧處理多採用卷積深度神經網路(CNN)。台灣產業若能結合應用驗證並建立合適的AI架構及權重,有助於與國際大廠接軌一同合作開發產品。連結國內機器人/無人機/車載系統/ARVR等各生態系供應鏈系統業者,配合特定應用場域與情境,並聯盟國際人工智慧開源平台共同開發Hybrid人工智慧solution。

三、結語
   對已具有較大生產規模的半導體廠商而言,可針對ASSP、微控制器、應用處理器市場擁有最大產品市場的機會,努力擴大自身廠商的市占率。對於生產規模較小的半導體廠商而言,可針對未來具有高度成長動能之產品,如:化學感測器、環境整合感測器、FPGA/PLD(現場可編程閘陣列/可編程邏輯元件)等產品,在未來市場需求擴大時,由於先期的投入開發,可為公司帶來較高的利潤。

  而台灣產官學研在影像、語言與知識系統著墨較深,支援產業、資料與特殊環境也提供台灣人工智慧產業發展之互補性。台灣應延續既有國際大廠夥伴關係,可善加利用其開放資源(如機器學習訓練平台),合作開發智慧機器終端產品,如AI領導大廠Microsoft、Intel、Google均為台灣電子系統產業長久合作夥伴,可引用其開放資源,用以開發無人載具、機器人、智慧物聯網裝置等。

 

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  點開粉絲專頁「小農小事」,上頭寫著「平凡農人的平常農事」,上頭滿是第一手的田間訊息、最新鮮的農產上架通知、小農的日常甘苦談…。這裡是花蓮農友藍于昇串連其他農人及消費者的小農社群,也是他分享自家友善栽培稻米、小麥、大豆、玉米、地瓜等作物的夢想天地。藍于昇來自桃園中壢,曾是設計業領域工作者,「因為比較不喜歡當上班族,所以,30歲那年給自己一個機會,看能不能轉職。」他回憶,當時對農業復興浪潮正起步,也瀏覽過網路上甚多對於臺灣農業的討論,加上有機會參與微型社會企業型態的「大王菜舖子」所開設的農法學堂課程,因此一腳踏入農業,最終更決定留在花蓮投入有機農作──而這個從農決定一路走來也已經八年。初始,他們從單純的稻作開始摸索,後來逐漸和在地農友聯手,擴展至大豆、玉米、花生等雜糧作物。現在,藍于昇的農場裡越來越多故事。「在花蓮種大豆,幾乎是從零開始,都沒有相關設備。」他進一步提及,他們只好「自己搞一套設備」,從剛開始的人工播種到現在的自動化小農機,農友依照自己的需求改造機器,讓雜糧栽作更省工、增加投入意願。而穩定生產後,他又開始思索加工品出路,如黑豆茶包、黑豆保久豆漿等產品,希望讓較難推銷、售出的生大豆可以換上新面貌,也能更貼切地回應消費者的需求。而這也呼應他的精神「農業沒有絕對的答案,要自己嘗試。」他經常在網路搜尋資料、加入相關臉書社團、詢問前輩,或到改良場實地詢問──但無論如何,都要適應當地現況調整。回顧一路走來,藍于昇直言,最有成就感的就是自己仍在產業裡生存,「當初滿跳tone的選擇,很多人都很訝異,但我現在還留在農業、也還沒放棄!」且對他而言,最好玩的事情不只是農業,而是在這裡認識一群朋友,一樣都是「島內的花蓮新移民」,彼此一起合作、生活,為在地農業和小農創造不同想像。同時,他也認為,務農的時間、做的事情比較自由,「很多人都覺得年輕人務農是件了不起的事情,好像把要拋棄什麼才來務農,但我自己的想法就是──農業就是很平常的事情,就像我們說的:『平常農人的平常農事』。」他笑說,農業早變成生活中的一部分,全然融入;未來,他希望和這群在地農友繼續同行、甚至組織化,「等到達一定規模,不一定全部的人都投入生產,可以分工合作,更有效率。」讓這片夢土再拓寬,也為消費者的餐桌端上更多美好作物。