AI 應用發燒,台積電歐亞業務資深副總暨副共同營運長侯永清表示,「AI 加速器需求今年成長 2.5 倍,成為半導體需求最耀眼領域。」AI 晶片開案激增,帶動 IP(矽智財)需求,當 AI 遇上 IP,強力催生多檔千金股,雖然台灣目前僅一家業者入榜全球前 10 大 IP 公司,國際科技巨頭還是前仆後繼來台尋求合作夥伴。台灣 IP 業實力究竟如何?未來能否躍上主導地位?
晶片由許多 IP 模組組成,隨科技產業發展晶片功能日新月異,IC 設計公司要開發晶片,不可能自行研發全部 IP,台積電創立促成半導體產業分工發展,專業 IP 公司因而誕生,近年的 AI 熱帶動 IP 需求大增,IP 業者營收紛紛衝高。
「AI 的變化非常快,每 100 天就是一個世代,但我們開 IC(晶片)要 18~24 個月,相當 AI 已經 5 個世代,但沒有任何人能預測 5 個世代之後的事。」Skymizer 執行長唐文力解釋,IC 設計公司不僅會同時開發好幾代產品,且不會自己做全部的 IP,特定 IP 會向更有競爭力的業者購買。Skymizer 是一家新創公司,專做大語言模型處理器 IP。
他形容:IP 產業特質就是一個競速的「膽小鬼遊戲」(面對面的兩台賽車同時催油門,誰膽小就踩煞車退出賽局)。
AI 巨浪為 IP 產業帶來龐大需求,國際科技巨頭紛紛來台尋求合作,META 用晶心科技 IP 開發 AI 加速晶片 MTIA,AWS 的訓練與推論晶片 Trainium1/Inferentia2 委託世芯-KY 設計服務,英特爾的 AI 晶片 Gaudi2 及 Gaudi3 與特斯拉的 AI 晶片 Dojo1 也找上世芯。
愈先進製程晶片需要的 IP 數量等比級數上升,憑藉技術跟服務優勢,台灣 IP 產業從幕後走向台前,不僅新創業者投入,資源充沛的大廠更躍入分食,IC 設計龍頭聯發科成最受矚目的 IP 巨鯨,神盾集團、鈺創、群聯、英業達、Skymizer 也都跨入 IP 業。
聯發科的 ASIC(特定應用積體電路)晶片設計服務業務 2019 年就拿下思科網通晶片大單,更與 Google 合作,看好此波 AI 加速器需求,副董事長暨執行長蔡力行今年 6 月在 COMPUTEX 2024 演說更宣示加入 Arm Neoverse CSS(運算子系統)聯盟,瞄準的就是 ASIC 市場高達 450 億美元(1.44 兆元新台幣)商機。
IP 產業重研發人力導向,不僅毛利率高達 100%,成功的 IP 還可以授權給不同客戶,並收權利金(royalty),特殊的商業模式(按客戶晶片賣出數量抽一定比例金額)也讓成功的 IP 具備長尾效應,「一個 IP 可以賣 30 年!」晶心科技董事長林志明接受專訪說。
不過 IP 研發初期的投資費用高昂,即使一個 IP 可以賣 30 年,但前 3 年就得攤提完所有開銷,且還必須不斷投入新製程研發,故 IP 公司往往必須撐過早期開發期才能步入獲利。
然而因 AI 市場機會大,高技術密度,市場給予 IP 股高本益比肯定,不僅世芯-KY 一度榮登股王,力旺也位列千金股,IP 產業是孵化許多千金股的高含金量市場。
IP 產業分為 IP 及 IC 設計服務兩類型公司,目前仍是少數強者閃星光。相較於台灣的晶圓代工產業居世界第一大、IC 設計產業居世界第二強,台灣 IP 產業在國際排名尚非前段班,各公司業績懸殊,但為何說台灣 IC 設計服務業是隱形冠軍?
「台灣 IP 產業市占不高,這是因為起步較晚,大約 10 幾年前才開始發展而已,國際更早,加上規模大,資本雄厚所以可以到處灑錢併購。」M31 董事長陳慧玲表示,M31 有的 IP 對手也都有,國際大廠就像大象,她形容 M31 是小動物,「大象一腳就可以把我們踩死的那種。」
IP 產業共分兩類業務型態,首先是「IC 設計服務業」,除 IP 授權,協助客戶規格制訂,並做後段設計(物理實現 physical implementation),再下單晶圓代工廠,故營收規模較大,第二類是專業「IP 公司」,專注開發特定 IP 再做授權。
上述為晶片誕生的四個流程,那麼台灣 IP業者扮演什麼角色?台灣業者目前分別在前端設計(Soft IP)、後端設計(Hard IP)都有著墨,晶心、金麗等專注於前者, M31 和力旺等專注於後者,資安類像是熵碼、振生橫跨前後端。至於創意、世芯 KY 和智原等,則可包辦規格制訂、前後端設計和投片製造。
《經濟日報》新聞部盤點台灣 IP 產業市占低於 20%。根據 IPnest 統計,全球 2023 年 IP 市場產值 70.35 億美元,年增 5.8%,其中 IP 企業 10 強,台灣僅力旺一家入榜,排名第 9、市占率 1.4%,而安謀(Arm)跟新思科技(Synapsys)就吃下超過 6 成全球市場。
「IC 設計服務」提供一條龍服務,營收規模較大,聯發科預估 2024 年 ASIC 設計服務市場規模約 120 億美元,以此推算,世芯-KY、創意、智原三大台灣 IC 設計服務公司市占率約 23%(聯發科沒有公布 ASIC 營收),一家外資 Jefferies 報告則預估世芯-KY、智原、創意等 3 業者市占率 40%。
「台灣 IC 設計服務業是隱形冠軍!」創意總經理戴尚義指出,雖很難預估市場規模多大,因為很多雲端服務客戶數量難以統計,但創意積極投入先進製程,保持彈性的商業模式,是在產業中具備的競爭優勢。
聯發科預估 2024 年 ASIC 設計服務市場規模 120 億美元,以此推算,世芯-KY、創意、智原三大 IC 設計服務公司市占率約23%,外資 Jefferies 報告則預估世芯-KY、智原、創意等3業者市占率 40%,有業內人士判斷該數字應為高估。
根據IPnest 機構 2024 年 4 月報告,全球 IP 公司營收排名中台灣僅力旺一家入榜,排名第 9,市占率 13.7%,推算加上其他中小型 IP 公司合計市占率不到20%,2023 年 IP 授權市場規模 70.35 億美元
IP 公司沒庫存也沒生產設備,是毛利率 100% 的腦力財
IP 公司發展期長,現在做的是3年後的生意,新公司 4~5 年才看到成績
一個 IP 最長可賣 30 年!屬於長尾生意
IP 矽智財以營業秘密保護,不申請專利避免創意外洩
IP 種類很多,市值最高的是運算類 IP 占整體市場 5 成份額
IC 設計服務公司方面,世芯-KY 在 2023 年營收超車創意電子,居第一大,創意緊追在後;力旺以記憶體 IP 授權業務營收衝最大,在 IP 產業中居營收第三大,台灣 IP 公司多小而美,在專業領域各自發光,晶心科技今年拿下 RISC-V 市占龍頭躍上一線。
IP 產業中另一支輕裝部隊是「專業 IP 公司」,靠開發 IP 收權利金、授權金,營收規模較小,各在專屬領域發光,以記憶體 IP 公司力旺專注衝刺權利金收入,目前營收規模最大,在記憶體 IP 類別中市占排名第二,億而得排名第四。
從營收規模來說,目前世芯-KY、創意是兩家年營收在 300 億元左右的 IP 業者,世芯-KY 跟創意是靠設計服務業務衝高業績居IP業營收規模最大。
台灣專業 IP 公司各有專注利基市場,包括運算處理器 IP、高速傳輸 IP、類比 IP、基礎元件 IP 及資安 IP 等類別,其中晶心科技為台灣運算類 IP 龍頭,同時也是全球 RISC-V IP 供應商中市占率達 30% 的大廠。
高速傳輸 IP 公司 M31 是台灣高速傳輸 IP 第一大,但全球市占率不到 1%,業界粗估 IP 排名 13~14 名。
IC 設計大廠如聯發科、瑞昱則手握海量 IP,被視為跨入 IP 產業的黑馬,聯發科早在 2016 年左右就領頭跨入 IP 業,最著名一役就是替思科設計網通晶片,外傳近年與 Google 及 AWS 等國際科技巨頭也都有密切合作,業界判斷未來「 IC 設計產業」跟「 IP 產業」界線將更模糊化。
「聯發科跨入 ASIC 晶片設計服務業有兩個優勢,第一是手上 IP 多,第二是有經濟規模,取得晶圓代工產能成本比較低。」Skymizer 董事長賴俊豪分析。
科技發展驅動 IP 需求,加上台積電不斷投入先進製程,新 IP 的開發難度為搭配新製程也不斷拉長,生成式 AI 應用發酵,大數據帶動萬物聯網應用發展,《經濟日報》採訪歸納有 5 大 IP 新機會。
摩爾定律面臨瓶頸,追求效能的翻倍越來越困難,產業發展出利用小晶片 Chiplet、異質整合技術提高處理器效能的方法,利用封裝技術把不同晶片封在一起,既能提高良率又降低成本(部分功能晶片不需要太先進製程),由於晶片間需要資訊傳輸,業界發起 UCIe 聯盟(通用晶片模組互聯介面 Universal Chiplet Interconnect Express),獲高通、英特爾、AMD、Arm、Nvidia、台積電、日月光、華邦、愛普科技和三星等支持,這個開放規格也採納 PCIe 及 CXL 等標準。
物聯網及 Edge AI 最擔心駭客攻擊,不僅資料容易被盜,若自駕車行車中資料被切換,將導致重大人身安全風險,故安全 IP 重要性大增,除軟體資安 IP,力旺轉投資熵碼科技投入軟硬體資安 IP,利用物理不可仿製功能(Physically Unclonable Function, PUF)安全技術將 IP 金鑰及創造金鑰的方式放在 Edge 裝置,提高防駭能力。
AI 吹皺一池春水,雲端服務業者開 ASIC 需求大增,低功耗又高效能運算處理器晶片將大增,雲端需要 AI 加速器晶片,邊緣裝置端的 Edge AI 晶片也大量出現,而邊緣端裝置 ASIC 需求被業界預期在 2025 年上半將大量問世。
生成式 AI 要能在各式各樣的硬體裝置上運作,需要 LPU(語言模型處理器)或 NPU(類神經網路處理器)跑 AI 模型,晶片業者會將這類 LPU IP 或 NPU IP 整合在自己晶片中,晶片就能「升級」運行 AI 模型,IP 好不好就看能否精準執行 AI 功能,由於這類 IP 需求未來大增,有業者正開發這類 AI IP,這類 AI IP 雖不受製程影響,最大挑戰則是在 AI 日新月異中,AI 演化快速,IP 也必須跟進迭代。
隨生成式 AI 帶動及 LLM 大語言模型訓練所需,資料傳輸需求大增,高頻寬及傳輸速率的資料傳輸介面不斷推進,IP 需求大增,而記憶體的傳輸介面更被視為 LLM 存取資料速度瓶頸,故如何提高記憶體頻寬也成為 IP 界新關鍵應用。
IP 技術與晶圓製程有緊密關連,隨先進封裝技術 CoWoS 及小晶片的效益獲得大廠認可,能跟上技術開發相對應 IP 的業者,就能取得先占優勢提高授權業務量,台積電這座護國神山成為不少 IP 企業的底氣。
台灣有優質的半導體人才,雖然數量有限,卻是研發力最高的一群,業者認為關鍵在於如何選擇利基戰場,在綁定半導體製程的硬體 IP(後段設計)領域,台積電不斷引領推進先進製程,台灣的 IP 業者緊緊跟隨成為競爭力關鍵。
在軟體 IP(前段設計)領域,台灣業者面臨強大國際競爭對手,晶心科技選擇 RISC-V 紮根,聯發科則與輝達結盟切入車用市場,並拓展 ASIC 業務,另一群新創則搶進 AI 處理器處女地。
面對國際 IP 巨人,台灣適合發展 IP 產業嗎?業界分析有利與不利因素兼有,台灣有先進晶圓製造實力,高素質工程師優勢,但也面臨貿易戰法規限制快速變化,美國雲端大廠殺價壓力及新競爭者加入挑戰,在 AI 滾滾大浪拍打下,業者坦言慎選賽道及客戶,方是致勝之機。
小提示:點選人物看更多