【觀點】AI PC點火CPU戰場,高通Arm架構狂搶英特爾生意!蘇姿丰也全力應戰
【觀點】AI PC點火CPU戰場,高通Arm架構狂搶英特爾生意!蘇姿丰也全力應戰

PC CPU一直是英特爾的天下,不過隨著AI PC時代的到來,Arm架構CPU由於功耗低,運算能力強,再加上Windows on Arm生態系逐漸發展完備,讓Arm架構CPU的市占率有望從13%到2026年躍升到28%。
Arm執行長哈斯(Rene Haas)在2024 Computex上自信喊出:「在未來十年,Windows on Arm PC將主導市場。」他有何底氣?

微軟在5月21日盛大發表新世代AI PC,內建AI助理CoPilot以及全新功能,並設立新一代AI PC架構新標準「Copilot+PC」。

微軟對AI PC的定義是,記憶體容量最少須16GB,以及256 GB SSD。算力要求最少須達40 TOPS (每秒運算兆次),可存取最先進的AI模型,並具備全天電池續航力。

微軟攜同聯想、惠普、戴爾、華碩、宏碁及三星電子等一線PC品牌,推出搭載高通Snapdragon X Elite處理器,達到微軟Copilot+ PC標準的AI PC,預計6月開始出貨。

挾著「生成式AI」掀起一陣陣令人讚嘆不已的熱潮,AI由「雲端」下放到「使用者端」,AI手機、AI PC成為廣大使用者,能夠以更即時、更安全的方式,使用AI的利器。

今年將成為AI手機、AI PC的元年,讓前幾年飽受市場成長遲滯之苦的智慧型手機、PC市場迎來復甦的契機。

AI PC、AI手機在紅什麼?優缺點是什麼?

為什麼AI筆電、AI PC、AI手機會成為AI時代的當紅炸子雞?這個問題得先摸清楚生成式AI的源頭,是架構在「雲端」的應用。

舉例而言,OpenAI將ChatGPT架在眾多的AI伺服器上,這些伺服器透過微軟的Azure雲端服務,讓使用者可以使用。

對使用者而言,由於必須透過雲端使用ChatGPT,從使用者端到雲端,無可避免將會產生時間延遲。除此之外,使用者的隱私也有外洩的危險。

理想的解決方式是直接在「使用者端」(如筆電、智慧型手機等)建立AI的應用生態,使用者可以直接在「終端設備」上執行AI應用,不必透過雲端。 這不僅可減少延遲時間,同時可以保有隱私。

缺點是使用者端裝置無法容納龐大的AI應用系統,因此AI處理能力有局限之處。不過若是有複雜任務的運用時,使用者端裝置可以透過與雲端服務連線取得複雜運用的結果。

英特爾的Core Ultra處理器雖然內建NPU(神經處理單元),不過運算力似乎不足,無法彰顯AI運用的功能。

此次微軟端出的Copilot+PC使用高通的「Snapdragon X Elite處理器」,內建專為AI運用設計的神經處理引擎(NPE),運算能力達45 TOPS(每秒兆次操作),不只超越現有x86架構CPU,同時也勝過蘋果搭載M3晶片最新頂級規格的MacBook筆電,速度快58%,電池續航力也較長。

高通Arm架構的CPU,是怎麼崛起的?

高通在智慧型手機處理器稱霸多年,對Arm架構設計得心應手,早就企圖使用Arm架構設計PC CPU,希望能攻入英特爾與微軟結盟多年的「WinTel」(Windows+Intel)市場。

從1981年PC誕生後,微軟即與英特爾合作,期間超過40年,兩家公司主導全球PC市場。微軟的Windows獨霸PC的作業系統,英特爾的x86處理器加上AMD生產規格相容的處理器,是PC的唯一選擇。

不過,在智慧型手機興起後,Arm架構設計的手機處理器,在功耗上的傑出表現,令微軟心生警惕。

2016年,微軟發布Windows on Arm (WOA)政策,讓Arm架構的CPU可以得到微軟Widows作業系統的支持,Arm架構CPU終於得到進軍PC市場的「門票」。

同一年,微軟與高通簽約,幫助高通建構WOA平台,高通同時獲得獨家與微軟合作WOA平台的CPU開發商,這個合約將於今年結束。聯發科等IC設計公司躍躍欲試,準備進入PC CPU市場。

2016年以後,高通陸續推出數款PC CPU,利用 省電 以及 通訊能力佳 的特性,推出「Always on, Always Connected PC」平台,可惜無法獲得市場的認同,Arm架構設計PC CPU無法在PC市場站穩腳步。

Arm架構CPU站穩市場的關鍵:蘋果!

2020年11月10日,蘋果公司發表基於Arm架構的個人電腦CPU「Apple Silicon M1」,開啟蘋果公司自己開發自家PC用CPU的先河。

多款蘋果公司的PC,先行搭載自家的M1 CPU,包括MacBook Air、Mac Mini、MacBook Pro、iMac等,市場反應良好,不僅功耗降低,而且軟體的相容性也沒問題。

之後蘋果公司逐步導入使用自家的CPU,揮別英特爾。這不僅讓英特爾損失一家PC CPU的大客戶,同時也讓Arm架構的CPU,在PC市場的市占率節節高升,對英特爾、超微(AMD)將來在PC CPU的市場產生重大影響。

Copilot+PC的誕生,靠的就是這顆CPU!

在蘋果Apple Silicon CPU成功的激勵下,高通於2021年年初,以14億美元收購IC設計公司Nuvia,主要目的是加強開發PC及伺服器CPU。

2023年高通推出面向PC市場的Snapdragon X Elite CPU,內建客製化整合由Nuvia開發的Oryon CPU。這款CPU就是此次微軟發表的Copilot+PC的「主角」。

除了主流搭載Windows的筆電外,搭載Google Chrome OS的Chrome Book筆電,由於價格低廉,軟體取得容易,因此被教育市場廣泛採用。

由於Chrome book不是使用微軟的Windows作業系統,因此有不少Chrome Book採用Arm架構CPU,2020年、2021年Chrome Book市場大幅成長,聯發科在此市場有很高的斬獲。

Arm架構CPU市占有望攀升到28%,英特爾王座不保了?

目前所有的蘋果PC皆採用自家的CPU。拜蘋果公司之賜,Arm架構CPU在PC市場的出貨量,節節上升。

目前Arm架構CPU在PC的市占率,已攀高到13%左右。預估到2026年,Arm架構CPU 在PC市場的市占率,將躍升到28%。

隨著AI PC時代的到來,Arm架構CPU具備很大的優勢,主要的原因是 功耗低運算能力強

除此之外,高通、聯發科等公司,已經有多年設計「神經處理單元」的經驗,加上他們熟悉通訊功能,這對推廣Arm架構CPU進入AI PC有很大的助益。

除了高通外,聯發科(可能與輝達合作)明年會推出Arm架構的PC CPU。除此之外,傳出超微也會推出Arm架構的PC CPU。

預估AI PC從今年下半年起,會開始在市場崛起,今年AI PC的銷售量預估可達約4,000萬台,明年預估將跳升到約1億台,這將會是Arm架構CPU進入AI PC市場的最佳的時機。

英特爾當然不能坐視不管,執行長季辛格於5月20日宣布英特爾下一代CPU「Lunar Lake」將於第三季出貨,NPU算力高達45 TOPS,AI總工作負載可超過100 TOPS算力,符合微軟對AI PC運算力的要求。

另一家PC CPU大廠超微的次世代的AI CPU(代號「Strix Point」)算力達50 TPOS,預計今年第四季上市。超微還有一款更高階的AI CPU「 Strix Halo」,算力高達60 TPOS,預計今年年底上市。

在這波AI PC興起的熱潮中,Arm陣營取得先機,獲得攻進AI PC市場的絕佳機會。

英特爾、超微當然不會錯過此大好機會,相繼端出運算力強大的CPU,力圖在新興的AI PC市場,正面迎戰來勢洶洶的高通,鞏固CPU市場,防止高通趁勢崛起,侵占他們多年的江山。

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責任編輯:林美欣

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從影像晶片到AI感知平臺:芯鼎科技以ThetaEye開啟智慧視覺新篇章,搶攻車用與智慧場域
從影像晶片到AI感知平臺:芯鼎科技以ThetaEye開啟智慧視覺新篇章,搶攻車用與智慧場域

2009年,芯鼎科技自凌陽科技影像部門獨立(spin-off)而出。當時,數位相機市場正值鼎盛,而芯鼎科技憑藉其深厚的影像訊號處理器(Image Signal Processor, ISP)與影像處理核心技術,迅速在市場上嶄露頭角,不僅長期是日系大廠的合作夥伴,更是日本數位相機品牌的核心供應鏈夥伴。「當時,我們的技術在數位相機領域可說是首屈一指,特別是在處理高像素影像方面。」 芯鼎科技總經理許英偉驕傲地說。

然而,科技浪潮從不等人。隨著2014年後智慧型手機的普及,對數位相機市場造成衝擊,成為半導體業界口中的「典範轉移」經典案例。許英偉回憶道,當時市場營收掉得非常快,我們真切感受到那股壓力,甚至可以說是瀕臨滅頂的邊緣。也正是這股壓力,促使芯鼎科技痛定思痛,開始自問:「在相機領域累積了核心技術後,究竟芯鼎科技還能做些什麼?」

數位相機市場退潮,芯鼎科技尋找新戰場

面對市場重大的典範轉移,芯鼎科技並沒有選擇固守在原本逐漸式微的數位相機領域,而是把多年累積的影像技術,帶往更高門檻、也更具發展潛力的新市場。當時,他們看見了全新的機會點:車用影像。「當時網路攝影機(IP Camera)市場競爭太激烈,尤其大陸廠商進入速度非常快,我們反而選擇挑戰門檻更高的車用市場,特別是前裝市場(Factory-installed products)[註一]。」許英偉回憶說到。

不同於家用相機多數時間是閒置的,車用影像系統一旦啟動就必須在高溫、長時間運作與劇烈震動等極端環境下持續穩定運作。而且,車用市場不只要看得清楚,更關乎安全與責任。這讓芯鼎科技意識到,單純依賴過去的影像演算法已不足以應對市場需求,必須深入系統整合與跨領域的技術布局。

在這段轉型的過程中,芯鼎科技的核心能力不再只是單純的ISP晶片,而是逐步擴展到整合多顆影像感測器、進行車用級系統設計,並在高階影像分析領域累積了能量。他們的產品已成功導入包括歐洲多家車廠在內的車用影像系統,例如電子後照鏡,以及先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)的智慧影像分析等高階應用;同時,芯鼎科技也把觸角延伸到室外高階監控市場,投入AI節能感測裝置的開發與工業應用領域,像是機器視覺與工廠自動化等初步探索。

芯鼎科技建置專業測試場域,以確保 AI 視覺方案符合需求。
芯鼎科技建置專業測試場域,以確保 AI 視覺方案符合需求。
圖/ 數位時代

然而,隨著車用電子與各行各業對智慧化的需求日益升高,市場開始對晶片提出全新的挑戰,「比如說,如果前方突然衝出行人,晶片必須在千分之一秒內做出反應,這種功能需求已經超越傳統影像處理的範圍,而屬於AI感知與判斷的範疇。」許英偉說,晶片要看得清楚、更要看懂環境。除了車載應用,團隊也看到智慧監控、機器視覺、無人機等多個場域都開始需要相同技術,而22奈米或28奈米等成熟製程的晶片已無法同時兼顧運算效能、功耗以及多感測融合的複雜需求,因此,芯鼎科技開始醞釀打造全新的 ThetaEye AI Solution SoC平臺,聚焦於 AI 視覺系統單晶片(System on a Chip, SoC)的特殊應用晶片(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)設計服務,同步導入 6 奈米先進製程技術。不過,從成熟製程跨入先進製程,再加上小晶片(Chiplet)架構、功能安全與資安防護等多重需求,對一家IC設計公司而言,其實是極大的挑戰。

邁向AI視覺 SoC新世代,迎戰高算力與多感測融合挑戰

適逢國科會協調經濟部及各相關部會共同合作,提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」。在此框架指引下,經濟部產業發展署積極推動「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)。芯鼎科技看見了一道可能突破現狀的契機。「如果沒有外部資源的支持,要公司投入到先進製程以及全新的平臺開發,風險實在太高。」許英偉坦言。於是,在「晶創IC補助計畫」的支持下,一個從影像領域累積多年技術的團隊,正式踏上AI視覺系統SoC新世代的道路,也為打造 ThetaEye 平臺奠定了重要基礎。

芯鼎科技核心經營與技術團隊合影,藉由晶創IC補助計畫攜手推動從影像 ISP 晶片到 AI 視覺 So
芯鼎科技核心經營與技術團隊合影,藉由晶創IC補助計畫攜手推動從影像 ISP 晶片到 AI 視覺 SoC 的跨域轉型,積極布局智慧車用、機器視覺及工業應用市場。
圖/ 數位時代

決定跨足AI視覺 SoC之後,芯鼎科技最先碰到的,就是先進製程的巨大門檻。「從相機領域的ISP晶片,要進化到AI視覺SoC,算力需求已經高出過往幾十倍,而這又帶來功耗、散熱與成本的挑戰。」許英偉說。為此,芯鼎科技著手打造 ThetaEye AI Solution SoC 平臺,與過去的單晶片解決方案不同,新平臺導入先進的6奈米製程,讓晶片在相同面積下能容納更多AI運算單元,同時降低功耗。「多鏡頭、熱感、紅外線感測的需求愈來愈多,傳統製程做不來,尤其車子未來要做到360度全方位視覺感知,需要非常高的算力。」許英偉指出。更關鍵的是,芯鼎科技在 ThetaEye AI 平臺上導入小晶片設計,它能像積木一樣靈活拼接不同功能的晶粒,實現模組化、可客製的設計思維。這對 IC 設計公司意義重大,許英偉表示,若客戶只需要影像融合,可以只選擇相對應的模組;若需要 AI 推論或進階安全防護,也能彈性加進來,無須重頭打造整顆晶片。

除了硬體設計,芯鼎科技也同步把功能安全(支援ASIL-B安全等級)與資安架構,納入ThetaEye AI 平臺的設計考量,滿足車用產業對安全性與可靠性的高標準。「我們不只是做一顆晶片,而是希望打造一個可以快速導入不同市場的感知平臺。」許英偉強調。這樣的平臺化策略,不僅能讓芯鼎科技在車用市場、無人機、機器視覺、工業自動化等不同領域間快速複製技術成果,大幅縮短客戶導入時間,更是未來企業的競爭利基,也有助臺灣半導體產業在AI浪潮中掌握更多話語權。

回首這條轉型路,芯鼎科技從過去熟悉的靜態影像,踏入需即時判斷與決策的AI視覺新戰場,應用場景也更多元,期許讓臺灣成為AI感知晶片的關鍵力量,「我們相信,未來不只是車子,而是任何需要眼睛與大腦的智慧裝置,都將是我們的舞臺。」許英偉有信心的說。

|企業小檔案|
- 企業名稱:芯鼎科技
- 創辦人:羅森洲
- 核心技術:影像處理晶片IC設計
- 資本額:新臺幣9億509萬元

|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。

【註一】
前裝市場 (factory-installed products):在汽車製造過程中,由原始設備製造商(OEM)所預先安裝或整合的零組件、軟體或設備。

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