【產業研究報告】AI ASIC 搶吃GPU市場，台廠IC設計長線受惠！(下)

 

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- 什麼是ASIC？跟GPU差異為何？

- 四大CSP大舉開發ASIC！Google、Amazon、Microsoft、META積極搶吃輝達AI市場！

下篇：

- 前端/後端IC設計是什麼？IC設計廠需要會哪些？

- 誰拿到訂單？謠言滿天飛！全球IC設計廠深度比較

- 結論

前端/後端IC設計是什麼？IC設計廠需要會哪些？

AI ASIC IC設計市場上同業競爭者不多，主因是IC設計業者的進入門檻很高，主要競爭者全球數量非常有限，但IC設計服務業者的強項各有不同，主要在於前後端設計能力以及價格上的差異。全球跨足AI ASIC委託IC設計的主要公司有博通(AVGO)、邁威爾(MRVL)、世芯-KY(3661)、創意(3443)、聯發科(2454)。

 

甚麼是前/後端IC設計?

首先要先了解到前後端設計的差異性。IC設計的過程分為前端設計(Front end Design)、後端設計(Back end Design)。前端設計的難度較高，也是決定整體晶片效能最重要的一塊，IC設計廠拉高毛利率最主要的理由就是前端設計，寫得好不好會直接關係到晶片的效能上限；後端設計則是相對來說複雜繁瑣的部分，後端的研發難度相對較低，具體需要的是經驗以及與下游晶片代工生產的合作關係，在Tape-out的過程中，代工廠的技術也會有非常大的影響。

因此前端的附加價值相對後端而言較大，加上前端設計的重要性，多數CSP在長期發展上，更希望將前端設計納入自己的研發團隊中。後端設計則傾向外包給IC設計廠，IC設計廠的專業分工可以讓後端設計的繁瑣過程專業化，加上後端IC設計廠中，如世芯、創意等公司與代工廠的合作關係密切，長年的合作默契會比起CSP自己與代工廠做Tape-out、驗證更有效率。因此現階段，前端設計有優勢的Design house在ASIC市場中更吃香，而長線趨勢對於專注後端IC設計的廠商有望受惠。

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台積電重要合作夥伴–創意(3443)

創意電子成立於1998年，為台積電(2330)轉投資公司，持股35%。24Q1依應用營收比重，人工智慧佔10%、網路通訊產品佔29%，消費性電子產品佔39%、工業用佔14%、其他8%。

創意主要服務內容為後端設計NRE、Turnkey的部分，自有部分IP，多由第三方取得。創意在四大CSP的ASIC計畫中接到微軟Maia 100/Cobalt 100的訂單，並且有望持續取得下代微軟的訂單。創意的主要優勢來自與台積電的密切關係，以及長期以來對於HBM(高頻寬記憶體；High Bandwidth Memory)技術的鑽研。HBM用於ASIC/GPU上能夠快速傳輸的記憶體，目前所有的AI晶片都必須使用HBM做為其記憶體，故HBM至關重要，並透過台積電的CoWoS技術封裝到ASIC/GPU上。目前HBM多由韓廠SK海力士(SK Hynix)生產，並交由台積電的CoWoS技術封裝。創意在設計HBM上具有經驗優勢，同時也具有HBM設計的IP(Intellectual Property；矽智財)，加上台積電的封裝技術，未來接單情況可期。而與台積電的密切關係也使得在取得CoWoS產能部分無憂。

 

長線軌道明確，股后－世芯-KY(3661)

世芯-KY成立於2003年，24Q1產品應用營收比重為消費性電子3%、高效能運算(HPC)佔85%、通訊網路佔2%、利基市場2%。

世芯主要服務內容為後端設計NRE/Turnkey部分。世芯-KY目前主要的ASIC訂單為AWS的Inferentia 1/2 以及 Trainium 1，Intel的Gaudi 2/3，未來可望持續取得AWS Inferentia 3 及Intel Gaudi 4訂單。世芯的後端設計技術十分具有競爭力，具有大量優勢，有望切入3nm、2nm等先進製程。

世芯的優勢來自於強大的先進製程後端設計能力，以及穩定取得台積電CoWoS產能，市場預估2024年台積電CoWoS產能約10%將由世芯取得，僅次輝達、AMD、博通，未來在2025、2026年CoWoS產能逐漸開出後，AI晶片的供應問題解決，世芯訂單數量有望成長。長線受惠CSP希望能夠將前端IC設計團隊自有化，後端IC設計未來市場將逐漸成長，而台廠在地緣、成本上都具有優勢，未來成長可期。

 

ASIC潛在受惠大廠－聯發科(2454)

聯發科作為台廠自有晶片IC設計廠商，具備強大前後端設計能力，目前主要業務為手機晶片、網通晶片設計。ASIC部分在後端IC設計部分有望接下CSP訂單。Google過往的TPU就有與聯發科合作的先例，在長線CSP將前端IC設計團隊布局全面後，聯發科有望受惠到CSP布局前端IC設計團隊的長線趨勢，獲得CSP大廠訂單。

 

全球最強大前端IC設計廠－博通Broadcom(AVGO)

博通為自有晶片IC設計廠商，主要業務仍在網通交換器晶片。博通在ASIC方面的優勢在於強大的前端設計實力，與Google合作設計的TPU系列擁有眾多ASIC中最強大的晶片性能。

博通雖坐擁強大前端IC設計實力，但訂價令人望之卻步，IC設計毛利率高達70%以上，除了Google穩定的客戶的合作關係，其他CSP選擇博通的理由多因急於進入ASIC市場，而選擇了具有一站式ASIC生產能力的博通。Meta的MTIA 1/2晶片選擇博通的理由自然不言而喻，而從Meta的資本資出中也能夠看出端倪，研發費用為營收的27%，大手大腳搶進市場。長線而言，博通這種商業模式必然會隨著CSP逐漸發展的前端團隊而改變，訂單有望往後端IC設計靠攏。

 

前有埋伏後有追兵－邁威爾Marvell(MRVL)

Marvell同是自有晶片IC設計廠商，主要業務與博通相近，也是在網通晶片上有建樹，網通晶片部分競爭實力有後來居上的趨勢。在ASIC端，Marvell拿下了Amazon的 Trainium 2 / Inferentia 3 晶片，市場亦傳出Google另有一塊ASIC CPU將交由Marvell研發。Marvell 在ASIC部分營收年增87.3%，在ASIC端短期成長仍舊強勁。

Marvell長線的接單情況較有變數，Amazon下一代晶片已確定由世芯-KY(3661)取得；在前端設計上與博通競爭，後端設計與世芯競爭Amazon訂單，未來發展方向值得注意，惟Marvell公司端展望2028年維持ASIC市場佔有率25%不變。

結論

AI的橫空出世，使得全球AI算力需求大升，CSP大力在AI發展上花費資本支出。發展ASIC的理由主要為二：(1)平衡Nvidia GPU對於AI算力的壟斷，及(2)ASIC在性價比上能夠與GPU相抗衡，降低CSP成本。

短期狀況由於CSP大舉搶進AI ASIC市場，前端IC設計實力強勁的博通(AVGO)受惠力度較大。長線而言，由於晶片關鍵技術及大量成本在於前端IC設計，CSP更願意將前端設計團隊自有化，後端設計的部分交由專業分工，台廠在先進製程後端設計有建樹的創意(3443)、世芯(3661)、聯發科(2454)有望受惠。

市場預計在2026年前的AI ASIC晶片版圖不會有太大型的改變，各大CSP已下好離手，選擇與其最適配的IC設計合作夥伴。市場共識一般最快在2028年ASIC對於GPU的影響力度才會顯著提升，屆時CSP廠可能將IC設計的板圖改變，未來台廠前景看佳。

 

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