top of page

2024 年科技產業大預測:AI 加速駛向新世界

2023, OCT. 17

3C新報
新聞來源:

全球市場研究機構 TrendForce 針對 2024 年科技產業發展,整理科技產業重點趨勢。

CSP增加AI投資,推升2024年AI伺服器出貨成長逾38%

ChatBOT、生成式AI等各應用領域發力,CSP業者微軟、Google、AWS等增加AI投資,推升AI伺服器(AI Server)需求上揚,TrendForce估算,2023年AI伺服器(含搭載GPU、FPGA、ASIC等)出貨量逾120萬台,年增達37.7%,占整體伺服器出貨量達9%,2024年再成長逾38%,AI伺服器占比逾12%。除了NVIDIA與AMD的GPU解決方案,大型CSP業者擴大自研ASIC晶片將成趨勢,Google自下半年加速自研TPU導入AI伺服器,年成長逾七成,2024年AWS亦擴大採用自研ASIC,出貨量有望翻倍成長,其他微軟、Meta等亦規劃擴展自研ASIC計畫,GPU成長潛力因此受侵蝕。整體而言,2023~2024年主由CSP等業者積極投資帶動AI伺服器需求成長,2024年後延伸至更多應用領域業者投入專業AI模型及軟體服務開發,帶動搭載中低階GPU(如L40S等系列)等邊緣AI伺服器成長,2023~2026年邊緣AI伺服器出貨平均年成長率逾二成。



HBM3e推升全年HBM營收年增達172%

AI伺服器(AI Server)建置熱潮帶動AI加速晶片需求,高頻寬記憶體(HBM)為加速晶片關鍵性DRAM產品。以規格言,除了市場主流HBM2e,今年HBM3需求比重亦隨NVIDIA H100 / H800及AMD MI300系列量產提升。展望2024年,三大記憶體廠商將推出新高頻寬記憶體HBM3e,速度提升至8Gbps,提供2024~2025年新AI加速晶片更高性能表現。AI加速晶片市場除了伺服器GPU龍頭廠商NVIDIA、AMD,CSP業者也加速開發自研AI晶片,產品共通點為皆搭載HBM。隨訓練模型與應用複雜性增加,帶動HBM需求大幅成長。HBM比其他DRAM產品平均單位售價高數倍,2024年將對記憶體原廠的營收顯著挹注,2024年HBM營收年增長率將達172%。



AI晶片幕後推手,2024年先進封裝需求增,3D IC技術萌芽

半導體前段製程微縮逼近物理極限,先進製程領導廠商台積電(TSMC)、三星(Samsung)及英特爾(Intel)除了尋求電晶體架構轉變,封裝技術演進也成為提升晶片效能、節省硬體使用空間、降低功耗及延遲的必要發展。台積電及三星更先後在日本建立3D IC研發中心,突顯封裝對半導體技術的重要性。近年Chatbot興起帶動AI應用蓬勃發展,協助整合運算晶片及記憶體,提供AI強大算力的2.5D封裝技術需求也隨之大增。2.5D封裝主要透過前段製程提供矽中介層(Silicon Interposer),將數個不同功能及製程的晶片以並排整合,再與PCB基板結合封裝。台積電CoWoS、英特爾EMIB、三星I-Cube等2.5D封裝皆發展數年,技術發展趨成熟並廣泛用於高效能晶片。2024年各廠將致力提高2.5D封裝產能以滿足日漸升溫的AI等高算力需求,3D封裝技術也萌芽。台積電SoIC、三星X- cube及英特爾FOVEROS皆陸續發表,與2.5D封裝差異在3D封裝去除矽中介層, 將不同功能晶片以TSV(矽穿孔)直接連接,降低封裝高度、縮短晶片傳輸路徑、提高晶片運算速度。 除此之外,不同功能及製程的晶片如何有效整合以達到AI、 自駕車等高算力、低延遲、低功耗需求,除了封裝技術突破,晶片連接方式甚至連接材料, 都是發展重點。



2024年全球非地面網路啟動小規模商用測試,加速非地面網路應用普及

全球衛星營運商Starlink與OneWeb衛星部署數量穩定增加,加上3GPP Release17與Release 18提供5G新空中介面(New Radio)在非地面網路發展方向,讓衛星商、晶片廠、電信商與手機商共同合作完成初步非地面網路(NTN)場景驗證。現階段非地面網路主要聚焦在行動衛星通訊應用領域,由用戶終端設備(UE)與衛星,測試特定場景雙向數據傳輸。展望2024年,晶片大廠加速推出衛星通訊晶片趨勢下,帶動手機大廠以系統單晶片(SoC)模式將衛星通訊功能整合至高階手機,部分用戶對高階手機有穩定需求,讓非地面網路朝小規模商用測試發展,成為2024年加速非地面網路應用普及驅動因素。從行動衛星通訊長期發展趨勢看,衛星間雷射光鏈(Inter Satellite Link,ISL)通訊技術能在低軌衛星間傳輸數據資料,並同時傳送至大規模跨區域用戶終端設備,實現6G低延遲全域通訊願景。



2024年6G通訊規劃啟動,衛星通訊扮演關鍵角色

6G標準化規劃2024~2025年啟動, 首個標準技術2027~2028年推出,6G關鍵技術突破,除納入超寬頻(Ultra- Wideband)接收器(Receiver)和發射器(Transmitter),地面和非地面網路整合、人工智慧與及機器學習將引入更多創新。6G將增加新技術應用,包括可重構智慧表面技術(RIS)、太赫茲頻段、光無線通訊(Optical Wireless Communication,OWC)、非地面網路實現高空通訊應用(NTN),沉浸式延展實境(XR)等更細緻感官體驗,透過創新提供殺手級應用,如全像投影(holographic)和觸覺通訊(Tactile Communications)、數位孿生等。6G技術標準逐次敲定,低軌衛星將陸續支援6G通訊,全球低軌衛星部署會在6G商用前後達高峰,估計應6G通訊、環境感測的無人機需求6G時代顯著提高。



更多新創業者加入,2024年Micro LED技術成本有望最佳化

2023年是Micro LED顯示技術邁入量產的關鍵年,解決成本居高不下問題是接下來首要之務。晶片部分,微型化工程啟動,大型顯示器主流34×58um開始被20×40µm甚至更小16×27µm取代。僅透過晶片微縮,四年內Micro LED晶片成本降幅每年至少20%~25%。轉移是Micro LED製程核心,Stamp製程穩定,雷射則是速度(Unit per Hour,UPH)取勝。邁入量產後, 業界著眼效率與良率取得更好平衡點,以Stamp轉移搭配雷射鍵合的混合轉移模式,冷加工概念能有效解決Stamp熱壓合的壓力與溫度問題,為備受關注的生產模式。


AR透明顯鏡微投影顯示是Micro LED極具潛力的應用市場,因極高PPI(Pixel per Inch)要求,尺寸必須控制在5µm甚至更小,相伴的晶片外部量子效率(EQE)低落問題也更棘手。採紅、藍、綠三色LED方案雖然單純,但紅光效率低落難克服。以藍光LED搭配量子點材料色轉換雖然有效迴避,但衍生出額外製程與材料壽命問題。新創企業跳脫傳統切入點,InGan基底的紅光LED、RGB LED垂直堆疊等方案也同樣引人注目。即使還難判斷哪個技術路線會成主流,但百家爭鳴有利催生最佳解決方案。零組件改善、製程最佳化、豐富解決方案,量產與應用多元化吸引下,2024年將有更多廠商投入,健全供應鏈同時,也最佳化Micro LED成本架構。



AR / VR不同微型顯示發展與競爭更激烈

AR / VR等頭戴裝置需求帶動,具超高PPI近眼顯示器需求提升,Micro OLED顯示器正是代表技術。雖然正式採用Micro OLED顯示器的AR / VR裝置不多,但關鍵品牌客戶採用後,Micro OLED顯示器就有機會逐步擴大規模。未來個人化顯示器持續發展,微縮化趨勢逐漸成形,必須仰賴半導體製程與顯示技術整合,不同的微型顯示技術如Micro LED也持續發展。Micro OLED顯示器將是集半導體製程與AMOLED蒸鍍製程之大成,對Micro OLED面板廠商而言,能否取得穩定晶圓代工資源搭配是一大關鍵。新廠商與既有廠商產業資源重新盤整是現在進行式,搭配OLED技術也有望從白光OLED逐漸朝RGB OLED發展。不過Micro OLED顯示器仍有瓶頸,如亮度及發光效率限制,能否取得頭戴裝置主流地位,仍需觀察各微型顯示技術發展進程。



材料與元件並進,氧化鎵商業化腳步漸近

高壓、高溫、高頻等應用場景增加,氧化鎵(Ga₂O₃)為超寬禁帶半導體材料,認為是下一代功率半導體元件的有力競爭者,特別電動車、電網系統、航空航太等領域。相較氣相生長的碳化矽與氮化鎵,氧化鎵單晶製備可透過類似矽單晶熔融生長法,擁有較大降本潛力。產業界已實現4吋氧化鎵單晶量產,有望幾年內擴大至6吋。基於氧化鎵材料的肖特基二極體與電晶體結構設計、製程等亦取得突破性進展,首批肖特基二極體產品2024年投放市場,有望成為首個規模商用的氧化鎵功率元件。即使氧化鎵仍有導熱性差與P型摻雜缺失等棘手挑戰,但相信功率半導體巨頭跟進及關鍵應用牽引,商業化指日可待。



動力電池或加速進入新電池更新,固態電池決定下個十年格局

全球動力電池產業進入TWh智造時代,對高安全與高能量密度電池的需求更突出,主流動力電池技術路線都近能量密度天花板,現有材料體系對電池能量密度與安全性等提升不足以滿足市場需求。各大車廠與電池廠商加速電池投資與研發,技術將迎接新突破,兼顧更高能量密度和安全性的固態電池技術成為各大企業重點,產業化更深入探索和實踐,包括凝聚態電池等半固態電池技術,開發和商業化應用或2024年加速動力電池產業進入更新,並對下個十年動力電池產業新格局產生重要影響。


鋰離子電池在電動車領域地位明確,但車輛類型眾多且用途情境相異,不同電池技術各因優勢存在。鈉離子電池因鈉元素儲量大且分布均勻有低成本優勢,但能量密度也低,故適合打造續航力不敏感的低價電動車,中國電池廠正致力產業化。氫燃料電池主打零排放、長續航、加氫速度快和支援冷啟動,重型商用車是重點類別,但氫燃料電池尚有能源轉換效率低、製氫及儲運成本高、製氫材料來源具爭議等問題,加上產業成熟度不足,市場乘用和商用車款仍少,需長續航的重型卡車大規模商用時間預計2025年後。



提高能源轉換效率、續航力、充電效率是2024年純電動車三大核心

從能源轉換效率看, 低損耗SiC晶片是提高BEV能源轉換效率的關鍵零件,2024年SiC 8吋晶圓產能將逐漸釋放,但良率仍待加強且多數產能已被下游廠商鎖定,晶片成本降幅有限,晶片端縮小尺寸目標推動下,更進一步提高「溝槽型晶片技術」研發投入程度。


續航力方面,NCM(三元鋰電池)及LFP(磷酸鐵鋰電池)仍為車廠首選,最佳化電池包結構、調整材料配比以提高能量密度、增加續航力為目標;高能量密度的固態電池將先以半固態電池下半年開始少量裝車,2024年是觀察商業化的關鍵點。充電效率方面,為縮短充電時間,800V平台車型明顯增加,可支援360kW以上高功率快充,高功率快充站建設熱潮也隨之而起。無線充電進展加快,美國提出電動車無線充電補助法案,密西根州將開放總長1.6公里無線充電公路,充電方式朝多元發展,可望降低車主里程焦慮。


蓬勃發展的AI則協助電動車朝高度自動駕駛邁進,自動駕駛系統開發,可靠度是判斷是否進入市場的關鍵,AI扮演提高效率角色,協助巨量圖像分類與標記、搭建仿真模擬場景。隨著其他車廠急起直追,特斯拉Dojo超級電腦宣布量產,並計畫2024年投資10億美元以Dojo訓練神經網路,領先競爭者更先進自駕系統、制定可負擔售價將是特斯拉智慧駕駛站穩地位的利器。



全球加強綠化,AI模擬成推動再生能源與脫碳製造關鍵

國際能源署(IEA)指出,2024年全球再生能源發電量有望達4,500GW,近乎化石燃料,主要是政策推廣力道強化、化石燃料價格上漲、戰爭造成能源危機等。再生能源能發電若要穩定,電網、儲能、 管理等周邊系統勢必以AI加速智慧化並提升緩衝空間與精確度。以智慧電網為例,監督式學習(Supervised Learning)最佳化電力輸入輸出、非監督式學習(Unsupervised Learning)改善數據擷取品質,以及負載預測(Load Forecasting)、穩定性評估等強化整體效益,皆是2024年能源綠化技術發展關鍵。2024年智慧製造與能源管理將聚焦驅動系統能耗最佳化、全數據串連生態圈、可視化能源流動消費,藉動態數位孿生(Dynamic Digital Twin)虛實整合,將數據從碳流轉為綠流,再化為金流。生成式AI、3D列印等能加速製造設計、生產建模等環節,減少資源浪費,後勢頗具潛力。綜觀各領域綠化訴求,組織先須瞭解自家排碳量與碳足跡,碳盤查工具成雲端大廠重點產品,並持續以AI與機器學習最佳化碳排放量。



摺疊手機引領創新,新技術材料商業化推動OLED產業拓展小到大應用

OLED摺疊手機不斷創新,成功製造市場話題後,新上市摺疊手機無不針對消費者期望大幅改善,如更換輕量化複合材料給門板及螢幕支撐板,一體成形水滴型鉸鏈結構有效減少零件數量,甚至利用機殼蓋板取代鉸鏈龍骨,步步逼近直板機厚度與重量。當摺疊手機滲透率逐漸提升,除了不斷技術推演,還需要有效降低成本,市場普及時還能確保利潤。隨著OLED手機市場滲透擴大,IT將是下個OLED關鍵戰場。為了拓展IT市場滲透率,三星宣布啟動G8.7新廠投資計畫,京東方規劃中B16、JDI新技術eLEAP、維信諾朝OLED積極搶進,讓面板廠高世代佈局不僅因應蘋果中尺寸需求,也為OLED面板拓展其他應用市場開啟新契機。 2025年後新技術開發與導入將打破FMM及蒸鍍機台尺寸限制,加上高壽命材料商用化,高世代產線順利量產,均有助提升OLED各應用市場滲透率。

bottom of page