IC Insights:中國企業沒技術,難達成 2025 年半導體自給自足
IC Insights:中國企業沒技術,難達成 2025 年半導體自給自足

市場調查機構 IC Insights 日前發佈最新版年度分析報告指出,根據中國發展半導體產業的 3 個階段,自 2010 年起的第 3 階段,在 2014 年中國政府加強對半導體產業支援之後,到現在中國半導體產業雖然已經獲得了不少成就,但這一階段的發展也帶來了很多弊端。

IC Insight 在報告中指出,根據中國國務院在 2015 年 5 月頒佈的「中國製造2025」計畫,中國政府對半導體產業的長期目標,就是能夠實現相當程度的半導體產業自給自足。「中國製造2025」計畫中半導體產業的自給率的指標為 2020 年達到 40%,2025 年達到 70%。

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圖/ 科技新報

不過,事實上,無論是 40%,還是 70%,只要市佔率達不到 100%,要實現半導體產業自給自足就是等於空想。因為,對半導體產業來說,無論是價值不斐的晶片、先進材料、或是某種封裝型號無法供應,都會導致整個應用系統無法生產而銷售。

中國半導體發展障礙不在資金而在技術

而要達成 「中國製造2025」 的基本要素有兩個,一是資金,另一則是技術。IC Insights 認為,資金與技術同樣重要,任何一方面不夠強,都沒有機會實現目標。而就當前的狀況來分析,資金不會成為中國半導體產業實現 2025 年目標的障礙。

目前,除了中國中央政府批准的一項近 200 億美元的積體電路產業基金(俗稱大基金)之外,各省及地方政府在半導體方面投入的產業基金與私人投資基金,也大約 1,000 億美元。這些資金足夠建 10 條以上高產能的 12 吋晶圓廠產線。

只是,IC Insights 表示,雖然已經公布投入到晶片生產上的資金龐大。但是,這些新建晶圓廠產線所用的技術製成,每一條都比國外主要競爭對手至少差 2 個世代代以上。而且無論是以現在已經量產中,還是未來預計投入生產的產線來比較,結果都一樣。

顯見,不缺資金的中國半導體產業,其關鍵的半導體生產製程技術,才是其實現 2025 年半導體產業自製目標的一大障礙。而了為解決這樣的問題,從 2014 年開始,中國試圖藉由收購國外半導體企業的方式來獲得技術。其中,也成功收購了矽成積體電路(ISSI)與豪威科技(OmniVision)等企業。

不過,因為現在絕大多數外國政府,對中國在半導體產業上的野心十分警惕,使得中國資本收購國外半導體企業的工程變得十分困難。IC Insights 甚至認為,中國透過收購國外半導體企業來得到技術的時間已經過去。

挖角競爭對手員工取得技術將相當危險

如此,在收購企業不成之後,中國的這些半導體企業即開始轉向,準備大量聘雇三星、海力士、英特爾中國工廠的半導體工程師,或者是向台灣台積電、聯華電子的高層主管招手。這種現象被描述為中國半導體 「自行研發 IC 技術」 的一種方式。即為利用這些美韓台企業前員工的半導體製造技術知識與經驗,來為中國半導體企業做貢獻。但是,IC Insights卻認為,採用這種方法來發展半導體製程技術十分危險。

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圖/ 台積電

IC Insights 舉例指出,2003 年台積電曾經狀告才剛量產第 2 年的中芯國際。原因是中芯國際雇用了 100 多名台積電前員工,並誘使這些員工向中芯國際洩露台積電的商業機密。台積電宣稱,中芯國際此舉侵犯了台積電 8 項半導體製程技術專利。時至 2005 年,中芯國際最後以支付台積電 1.75 億美元罰款,並將中芯國際 8% 的股份售予台積電而達成和解。

而除半導體生產之外,中國半導體產業積極發展的另一部分,就在記憶體產業上。不過,IC Insights 表示,未來中國記憶體工廠進入量產之後,威脅中國廠商的是,包括三星、海力士、美光、英特爾、東芝和 WD(SanDisk)等在記憶體產業打滾多年的廠商,將會立即取得中國廠商的 DRAM 與 3D NAND 快閃記憶體進行反向工程拆解,看看中國廠商的產品是否有侵犯到其相關專利的證據。

IC Insights 指出,由於上述幾大記憶體廠商在 DRAM 與 NAND 快閃記憶體製造生產方面的歷史都已經有數十年,而且記憶體技術專利布局既多且廣。因此,沒有任何新廠商能夠在不侵犯現有專利的情況下,發展處新型的 DRAM 與 NAND 快閃記憶體技術。屆時,中國廠商的產品又兼面臨一波波的專利權訴訟。

中國半導體製造市佔率低 難以達成中國製造 2025 計畫

最後,IC Insights 統計指出,2016 年全球半導體製造產業規模為 1,120 億美元,其中中國半導體製造 (包含國外公司在中國的工廠) 的市佔率為 11.6%,比 2011 年的市佔率僅提升不到 2 個百分點。雖然從 2016 年到 2021 年,中國半導體製造年複合成長率預測為 18%。但是,2016 年中國半導體製造業規模只有130 億美元,基期非常低,成長後的金額也不會太大。

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圖/ 科技新報

因此,就中國新建半導體產線以及國外半導體製造廠商的資本支出狀況來分析,IC Insights 表示,中國的半導體市佔率到 2025 年會有顯著的提升,但遠遠達不到 「中國製造2025」 規劃中設定的目標。IC Insights 預計,2020 年中國積體電路全球市佔率可達 17%,2025 年市佔率可達 25%,這兩個數位均不到中國製造 2025 規劃中設定目標的一半。

本文授權轉載自:科技新報

關鍵字: #半導體
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以晶片的一瓦算力開啟AI新架構!耐能智慧從邊緣到核心,打造臺灣主權算力新典範
以晶片的一瓦算力開啟AI新架構!耐能智慧從邊緣到核心,打造臺灣主權算力新典範

當全球聚光燈都匯集在那動輒使用上萬顆圖形處理器(Graphics Processing Unit, GPU)、耗能堪比核電廠的資料中心時,另一場關乎AI永續發展的運算革命正悄悄發生。這場革命的核心,是如何以更低能耗、更高效率的方式支撐下一世代的人工智慧。而耐能智慧(Kneron)正是這場轉變的推動者之一。

早在2015年,當多數企業仍沉浸在雲端運算帶來的紅利時,耐能智慧創辦人暨執行長劉峻誠便選擇了「邊緣運算」之路的賽道,投入AI系統單晶片(System-on-Chip, SoC)與神經網路處理器(Neural Processing Unit, NPU)的開發。「如果 GPU 是需要龐大設備才能運行的錄影帶,中央處理器(Central Processing Unit, CPU)是性能平庸的 影音光碟(Video Compact Disc, VCD),那麼 NPU 就是能在輕薄裝置中高效運算的 MP3。」劉峻誠用一個簡單的譬喻如此描述著,這不只是晶片製程的改進,而是從架構層重新定義AI運算的方式。

十年磨一劍,如今耐能智慧的NPU晶片已成功進入物聯網、安防、車用與伺服器等不同領域。從智慧水表、穿戴裝置到車用語音系統,乃至企業伺服器與工業應用,都能在有限功耗下執行即時AI運算。合作夥伴從國內上市櫃企業到歐美等地的國際大型企業,都能看見耐能智慧身影,「我們從GPU、CPU進不去的地方出發,讓晶片像樂高積木一樣,從只需一顆晶片的穿戴式裝置,到需要多顆晶片的伺服器,都能使用我們的晶片。」劉峻誠說。

面對算力與能源雙重瓶頸,耐能智慧以新架構迎戰生成式AI時代

面對終端AI應用面臨的「資料流衝突」瓶頸,耐能智慧創辦人暨執行長劉峻誠指出,新世代AI運算不再只屬於
面對終端AI應用面臨的「資料流衝突」瓶頸,耐能智慧創辦人暨執行長劉峻誠指出,新世代AI運算不再只屬於雲端,必須開發能兼容多模態資料並在低功耗環境下運行的自主架構。
圖/ 數位時代

「語言模型和影像模型的資料處理方式完全不同,」劉峻誠解釋到,語言模型要短時間內處理大量資料,但影像模型則需要長時間、連續的低流量傳輸。而傳統AI架構無法同時兼容這兩種特性,這造成了終端AI應用面臨「資料流衝突」的瓶頸。也正是在這樣的挑戰下,成為耐能智慧下一階段的技術突破口。生成式AI不再只屬於雲端,運算正快速轉移至終端,從智慧家庭到醫療、車用、製造現場,都迫切需要能在低功耗環境下即時運行的AI系統。

但更大的壓力來自能源現實與國家安全。劉峻誠表示,GPU架構的能耗與散熱需求驚人,一個大型AI資料中心每年電費可高達60億美元,碳排放量更是巨獸等級。「如果繼續用GPU支撐生成式AI,將會對淨零碳排的目標帶來嚴重衝擊。」劉峻誠坦言並進一步指出,臺灣雖是全球GPU製造重鎮,但本地可用算力有限。「我們製造了全世界近8成的GPU,卻沒有自己的算力,」他語帶無奈,「如果國家級AI應用仍須仰賴境外基礎設施,國家的核心技術與自主權將受制於人,不利於在AI時代掌握主導地位。」

因應這場可能產生的算力主權的危機,耐能智慧決定以「多模態資料流衝突」與「低碳永續算力」這兩項挑戰為目標,開發新世代AI晶片架構。為加速這場技術革命並將臺灣的自主架構推向國際,耐能智慧投入全新晶片KL1140的開發,並成功得到由經濟部產業發展署推動的「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」(以下簡稱晶創IC補助計畫)的支持。該計畫在國科會協調與經濟部及相關部會共同合作所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」的框架下,以實質政策補助鼓勵業者布局AI、高效能運算或新興應用等高值化領域的關鍵技術,提升臺灣IC設計產業的國際競爭力與韌性。

從晶片創新到主權AI,晶創IC補助計畫助攻耐能跨入新戰場

耐能智慧透過經濟部「晶創 IC 補助計畫」加速開發的 AI 晶片 KL1140,其效能與能耗表現均顯
耐能智慧透過經濟部「晶創 IC 補助計畫」加速開發的 AI 晶片 KL1140,其效能與能耗表現均顯著提升。
圖/ 數位時代

「KL1140最大的突破在於多模態資料處理架構的創新。」劉峻誠直言其中關鍵。在晶創IC補助計畫的挹注下,耐能智慧得以加速開發新一代晶片,這不僅是十年研發累積的成果,更是政策資源與技術創新的結合,象徵著臺灣在AI架構自主化道路上的重要里程碑。

這項架構革新,使KL1140在效能與能效上都達到顯著飛躍。相較於前一代產品,效能提升6至8倍、能耗比提升10倍、體積縮小至四分之一;以往需10瓦才能運行的任務,現在僅需1瓦即可完成。「你看GPU要加風扇、要水冷,而我們不用,」他笑著說,而這就是低功耗的力量。

這樣的設計,使KL1140成為真正能落地的AI晶片,既可部署於穿戴、車用與工業場域,也能堆疊成伺服器模組,實現了靈活的異構運算(Heterogeneous Computing)基礎建設。透過晶創IC補助計畫的協助,耐能智慧不僅強化晶片設計,更能整合模組、子系統與軟體生態,打造可供企業與政府使用的在地AI解決方案,邁向「AI基礎建設提供者」的新定位。劉峻誠也透露,目前KL1140晶片已開始導入國際主權AI專案,協助能源與環境條件嚴苛的地區,利用該晶片低功耗與高算力的特性,順利發展AI自主。

「我們不是在打造更大的GPU,而是在打造更聰明的AI,」劉峻誠強調。「主權AI的關鍵不只是算力自主,更是能源自主。」他認為,晶創IC補助計畫的核心價值在於讓臺灣的IC設計業者能從單一產品開發,邁向整體系統構建,具備定義新架構、主導新標準的能力。KL1140晶片的問世,不僅讓耐能智慧從邊緣運算邁入AI 核心基礎建設的新格局,更代表臺灣在全球生成式AI時代中,擁有以低功耗、高自主性技術參與未來競局的關鍵實力。

從製造到定義,臺灣AI自主的新起點

在生成式AI帶動的新一輪技術競賽中,算力的分配將決定未來世界的科技秩序。劉峻誠認為,臺灣若要在這場變局中保持主導權,必須擁有能自我定義的架構與技術。「我們不只是為企業造晶片,而是在為國家建算力。」他說。從十年前堅持走上邊緣運算的冷門之路,到今日以KL1140晶片開啟主權AI的新典範,耐能智慧的發展軌跡正體現了臺灣IC設計產業的潛力與決心。未來,耐能智慧將持續推動更高能效、更高彈性的AI架構,讓臺灣不僅能製造世界的晶片,更能定義世界的智慧。

|企業小檔案|
- 企業名稱:耐能智慧
- 創辦人:劉峻誠
- 核心技術:專注邊緣AI SoC專用處理器研發
- 資本額:新台幣6億7520萬元

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
由國科會協調經濟部及相關部會共同合作,所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」,目標在於藉由半導體與生成式AI的結合,帶動各行各業的創新應用,並強化臺灣半導體產業的全球競爭力與韌性。在此政策框架下,經濟部產業發展署執行「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,於113年鼓勵國內業者往 AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局,以避開中國大陸在成熟製程的低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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