邊緣AI 2026將成 IoT晶片發展核心

04:102021/05/02 工商時報 集邦科技資深分析師曾伯楷

隨著智慧工廠、城市等場景對數據分析越發需要精準、即時且大量處理的需求，AI與IoT結合已是現在進行式。在AI晶片助益下，IoT邊緣與終端裝置可透過機器學習或深度學習等技術加值，同時帶出無延遲、低成本、高隱私等優勢，顯示出AI晶片的重要性。預估全球AI晶片產值至2025年將達720億美元。

與此同時，邊緣運算透過AI使終端設備於運行上更加智慧，不僅保有邊緣運算於延遲性、隱私性、連接性、功耗、成本等優勢，並進一步使系統具有主動性與智慧性。若以場景角度切入，邊緣AI相較傳統邊緣運算，其主要帶來的效益包括數據處理過濾和邊緣智慧分析，此也將成為兩技術持續結合的動能。

一、MCU、連接晶片、AI晶片為IoT晶片產業鏈三大關鍵零組件。　物聯網在傳統上多以感知層、網路層、系統層與應用層作為架構堆疊，主要經濟效益雖來自應用層的智慧情境發展，然感知層所需的產業鏈之上游零組件仍是支撐終端場景運作重要核心，其中又以微控制器（MCU）、連接晶片與AI晶片最關鍵。

MCU方面，建立在高效能、低功耗與高整合發展主軸下，IoT MCU現行從通用MCU演化成特定為IoT應用或場景所打造，如2021年3月STMicroelectronics推出新一代超低功耗微控制器STM32U5系列，可用於穿戴裝置與個人醫療設備；Silicon Labs同期推出PG22 32位元MCU，主打空間受限且須低功耗的工業應用、Renesas RA4M2 MCU著眼IoT邊緣運用等。

連接晶片方面，受物聯網設備連線技術與標準各異影響，通訊成物聯網晶片中相當重要的一環，從蜂巢式的4G、5G、LTE-M、NB-IoT，到非蜂巢式的LoRa、Sigfox、Wi-Fi、Wi-SUN等，從智慧城市、工廠、家庭至零售店面皆被廣泛運用，範圍擴及至太空，如2020年下旬聯發科與國際航海衛星通訊公司（Inmarsat）合作，成功以NB-IoT晶片完成全球首次5G物聯網高軌衛星資料傳輸測試。AI晶片方面，隨著智慧工廠、城市等場景對數據分析越發需要精準、即時且大量處理的需求，AI與IoT結合已是現在進行式。此外，Microsoft在其2021年3月舉辦的年度技術盛會Ignite 2021上指出，2022年邊緣運算市場規模將達到67.2億美元，與深度學習晶片市場相當吻合，亦提及市場預估至2025年全球深度學習晶片市場將有望達663億美元。同時，Microsoft認為至2026年全球AI晶片有3／4將為邊緣運算所用，顯示出IoT晶片於邊緣運算的發展將成未來廠商重要布局之一。

二、邊緣AI效益顯著，成長動能仰賴數據處理過濾、邊緣智慧分析。

首先，從邊緣運算定義來看，市場雖已談論數年但定義與類別始終未統一，原因是各廠商於邊緣託管工作的目的不盡相同。例如對電信商而言，初步處理數據的微型數據中心是其邊緣端，而對製造商來說邊緣裝置可能是生產線的感測器，此也造就邊緣運算的分類方式略有出入。另外，例如IBM有雲端邊緣、IoT邊緣與行動邊緣的類別，ARM多將邊緣視為雲端與終端間的伺服器等裝置，亦有個人邊緣、業務邊緣、多雲邊緣等類型。

其次，從邊緣運算類別來看，現行分類趨勢和研究方式尚有以數據產生源為核心，藉由設備與數據源的物理距離作為分類參考，並將其分為厚邊緣（Thick Edge）、薄邊緣（Thin Edge）與微邊緣（Micro Edge）。厚邊緣多用以表示處理高數據流量的計算資源，並配有高階CPU、GPU等，例如數據中心的數據儲存與分析；薄邊緣則包含網路設備、工業電腦等以整合數據為主要目的，除了配有中間處理器外，也不乏GPU、ASIC等AI晶片；微邊源因與數據源幾無距離，故常被歸類為生成數據的設備或感測器，計算資源雖較為匱乏，但也可因AI晶片發揮更大效益。

整體而言，邊緣運算透過AI使終端設備於運行上更加智慧，不僅保有邊緣運算於延遲性、隱私性、連接性、功耗、成本等優勢，並進一步使系統具有主動性與智慧性，在平台管理、工作量合併與分布式應用也更有彈性。若以場景角度切入，邊緣AI相較傳統邊緣運算，其主要帶來的效益提升包括數據處理過濾和邊緣智慧分析，此也將成為兩技術持續結合的動能。

數據處理與邊緣分析於過往邊緣運算時已可做到，並在AI加值下進一步提升效益。以前者而言，數據透過智慧邊緣計算資源可在邊緣處預先處理數據，且僅將相關資訊發送至雲端，從而減少數據傳輸和儲存成本；從邊緣分析效能來看，過往多數邊緣運算資源處理能力有限，運行功能時往往較為單一，而邊緣智慧分析透過AI晶片賦能，進而能執行更為繁複、低延遲與高數據吞吐量的作業。

三、全球大廠搶攻IoT晶片市場，中國加重AI晶片發展力道。

IoT晶片於邊緣運算所產生的效益，使其成為廠商重要策略布局領域，雲端大廠如Google、AWS等紛紛投身晶片自製；傳統晶片大廠如ARM最新產品即鎖定邊緣AI於攝影機和火車的辨識應用、Intel亦投資1.3億美元於十餘家新創AI晶片設計廠商，NXP Semiconductors、Silicon Labs、ST則陸續在其MCU或SoC添加邊緣AI功能。此外，新創企業Halio、EdgeQ、Graphcore皆以AI晶片為主打。整體而言，若以區域來看，歐美大廠聚焦加速AI運算效能，但最積極發展AI晶片產業的則屬產官學三方皆支持的?心，代表性廠商包含地平線、華為旗下海思等代表；台灣則由產業聯盟領頭與聯發科和耐能等重要廠商。

（一）中國產官學助力，2023年AI晶片產值估將逼近35億美元。

AI產業是中國發展重點之一，其輔助政策如2017年《新一代人工智能發展規劃》、《2019年促進人工智能和實體經濟深度融合》，至「十四五」與「新基建」，都將AI視為未來關鍵國家競爭力。各大廠也因此陸續跟進，如百度發布AI新基建版圖著眼智慧雲伺服器；阿里宣布未來至2023年將圍繞作業系統、晶片、網路等研發和建設，騰訊則聚焦區塊鏈、超算中心等領域。

產官學研加重AI的發展力道也反映於AI晶片上，ASIC（特殊應用基體電路）廠商比比皆是。其中，AI晶片布局物聯網領域的廠商眾多，包含瑞芯微、雲天勵飛、平頭哥半導體、全志科技等，主要面向雲端運算、行動通訊、物聯網與自動駕駛四大領域。其中，物聯網領域進一步聚焦於智慧家庭、智慧交通、智慧零售與智慧安防部分，執行語音、圖像、人臉與行為辨識等應用。若進一步聚焦於邊緣運算領域，則以地平線、寒武紀、華為海思、比特大陸、鯤雲科技等最為積極。整體而言，TrendForce預估，中國AI晶片市場有望從2019年13億美元增長至2023年近35億美元。

綜觀中國AI晶片發展，雖有中美貿易摩擦導致設計工具、製造封測等環節較受限制，且開發成本始終居高不下，然而，藉由產官合作以及中國內需市場需求動能，仍能有效支撐該產業成長。若以邊緣運算來看，鑒於AIoT市場持續茁壯，特定應用的ASIC將是重要發展趨勢，尤以汽車、城市與製造業來看，相關場景應用如人身語音行為辨識、人車流量辨識、機器視覺等需求皆相當明朗，預期也將成廠商中長期發展主軸。

（二）台灣人工智慧晶片聯盟積極整合，監控與機器人為邊緣AI應用兩大方向。

台灣廠商聯發科和耐能同樣結合邊緣運算與AI兩技術作策略布局，就整體產業而言，2019年由聯發科、聯詠、聯電、日月光、華碩、研揚等廠商共同組成的台灣人工智慧晶片聯盟（AITA）發展迄今已越趨成形，各關鍵技術委員會（SIG）亦訂定短中長期發展目標。

邊緣AI發展則由AI系統應用SIG推動，其第一階段至2020年著眼半通用AI晶片發展與智慧監控系統應用平台的裝置端推論，2021年則聚焦以裝置端學習系統參考設計，以及軟硬體發展平台的裝置端學習為主，並規劃在2023年能以多功能機器人為主體，發展多感知人工智慧和智慧機器人AI晶片發展平台。

換言之，藉由業界在智慧裝置、系統應用與AI晶片的串聯，短期至2022年都將是台灣邊緣AI大力發展階段，並朝智慧監控、多功能機器人深化，預期此也將帶動系統整合的凌群、博遠，終端設備的奇偶、晶睿碩，以及晶片設計的聯發科、瑞昱等邊緣AI商機；但相較中國廣大內需市場，台灣仍需藉由打造讓晶片廠和系統商充分整合的互補平台，以利降低晶片開發成本，並從其中尋求更多可供切入的大廠產業鏈。

附圖：2019～2023年中國AI晶片市場推估
AI於IOT流程主要著眼數據處理與分析之效
台灣人工智慧晶片聯盟系統應用SIG發展架構

資料來源：https://www.chinatimes.com/newspapers/20210502000153-260511?fbclid=IwAR0zlvUv8MKpcHrbgpa3xRAFaQXaxZuep9TCeZ-75myILNjuDV4SWEIdKZ8&chdtv

【#威剛(3260) - 全球第四大記憶體模組廠】
　
◎ 威剛為全球第四大記憶體模組廠，客戶以大型筆電品牌廠為主：
根據集邦科技2019年9月報告顯示，威剛為世界第四大的記憶體模組廠，於公司擅尤的高ASP的SSD市場更是第二大的龍頭廠商（附件一），客戶以華碩、精英等傳統大型筆電廠商為主，隨著工控、電競、車電等需求開出，威剛也積極開發新解決方案。
　
◎ 2019年產業低潮下，NAND FLASH業務產值逆勢成長，帶動毛利表現 ：
威剛2019年整體營收雖因產業因素下降，但NAND FLASH與其他的產值卻逆勢增加22億，營收占比則增加17.53%（附件二），主要原因是2018年NAND FLASH廠商就開始消庫存（附件三），使得2019年NAND FLASH與DRAM相比庫存水位較低，加上6月東芝的跳電事件和7月日韓貿易戰延燒，推動了NAND FLASH現貨價反彈（附件四），使得NAND FLASH跌幅相比於DRAM較快收斂，加上威剛於工控、電競領域的利基型產品持續獲客戶肯定，量能開出一併改善毛利表現，全年毛利率11%（附件五），高於前年的6.1%，稅後淨利也翻正。
　
◎ 2020年第一季表現亮眼，毛利率高達23.8%，受惠於伺服器需求：
第一季營收達71.85億元，YoY+12.1%，毛利率23.8%，創下歷史新高，單季EPS 2.06元，已高於去年全年EPS，主要原因是組裝廠商復工後，大舉向中上游零組件拉貨，使得2、3月市況優於預期，加上疫情影響下，遠端辦公、遠端教學的需求帶動伺服器、筆電、PC的需求。（附件六）
　
◎ CPU規格升級推升SSD搭載容量，帶動威剛銷量成長：
在2019上半年SSD價格急跌之下，SSD成本與傳統固態硬碟價差縮小，筆電廠紛紛導入SSD，使得威剛自2019年Q3起即受到品牌廠強力的拉貨；後續原廠持續擴大出產的QLC NAND相比於傳統SSD所使用的TLC的成本來的更低，模組廠方面也積極導入96層3D NAND架構來提高儲存單元堆疊的密度以降低單位GB的生產成本，在原料和架構改善下，SSD的生產成本將持續降低，故搭配SSD已為筆電業不可逆的趨勢，且因應筆電CPU升級，主流品牌廠搭載的SSD容量提升至512 GB，成長了一倍，威剛身為全球第二大SSD廠商，將持續受惠於這波SSD的成長潮。
　
◎ FLASH工控領域進入門檻高，威剛獨創技術 - A+SLC：
工控市場相較於目前主流的消費型市場而言，其需求是相對穩定的，年複合成長率維持6%左右，毛利率維持高檔，相對於記憶體其他子應用類別來說，也不太受產業循環的壓力，然而工控模組的進入門檻高，而其中FLASH因爲有分SLC/MLC/3D TLC不同存取可靠性的類別，相比來說DRAM模組在不同材料上並無明顯的存取可靠性差別，因此廠商進入工控FLASH須開發的衍生技術較多，進入門檻更高，但同時在工控領域中FLASH的運用比例也遠高於DRAM，促使各家模組廠開發的重心都放在高毛利的工控FLASH模組身上。
　
威剛雖然不是工控模組的先行者，但在近三年內也將工控必備的核心技術開發完畢，於穩定性、強固性、安全性的技術開發已追上宇瞻、宜鼎等工控大廠，而讓威剛於工控領域佔有一席之地的核心技術乃其獨創的「A+SLC」技術。（附件七）
　
◎ A+SLC - 較低價格但具高可靠度的工控Flash選擇：
隨著製程朝提升SSD容量方向發展，攸關可靠度的「寫入/抹除次數」(P/E cycles)也隨著製程的演進而減少，對於需要小容量但高可靠度的工業型應用而言，便只能選擇相對TLC/MLC昂貴許多的SLC產品；威剛的「A+ SLC」技術透過韌體管理，結合快閃記憶體篩選技術，實現一種特性相似於SLC的MLC衍生品，具有最高30000 P/E cycles的可靠度，為MLC的10倍次數，具備優越安全性同時具有價格與MLC相當的特性，目前威剛於3D TLC領域也導入此項技術，這項獨門技術除了提升中階規模工控客戶的購買意願外，最大幫助在於：由於記憶體的產業景氣受到原廠晶圓價格變動影響，對於進入景氣循環低潮的模組廠來說，公司可以避免因過產高成本但低售價的SLC模組而拖累盈利表現，並幫助威剛優化「成本管控」。
　
唯須觀察的是，工控龍頭的宇瞻也同時在開發相似的技術，其在2D領域推出的SLC-lite技術可以提升至最高20000 P/E cycles，仍遜威剛A+SLC技術10000 P/E cycles，然而在去年8月發表的SLC-liteX技術，與A+SLC同樣是優化TLC的衍生技術，號稱能同時減少86%的成本（與SLC相比）並一樣維持30000 P/E cycles的高可靠度表現，十足為威剛於工控利基的一大威脅。
　
◎ XPG為業界最具全面性的電競硬體品牌，具有超頻技術優勢：
威剛於2008年成立電競品牌XPG，一開始以電競記憶體、固態硬碟切入，後跨足周邊商品如電競耳機、遊戲機外殼、改裝套件後，才於今年初跨入電競筆電、顯示器的核心硬體，XPG優勢在於能提供玩家全套硬體的原廠改組，實為業界最全面性的電競硬體品牌，與學界合作的部分，XPG於2018年成立「極限超頻實驗室」並投入極限頻率特性研究，目前超頻紀錄維持第六（附件八），跑分上僅略輸於美光、華碩、芝奇、微星等電競硬體的大廠；相比於國內模組廠，威剛於超頻記憶體的技術具絕對優勢，有利於吃下高ASP的電競超頻記憶體模組訂單。
　
◎ 自有品牌 XPG 推出第一款電競筆電，定位中高階消費族群：
威剛旗下電競品牌XPG與英特爾合作推出搭載英特爾第九代Core處理器的15.6吋XPG XENIA電競筆電，分為RTX/GTX型號，RTX價格最高為2199美元，而GTX型號的價格為1699美元，配備皆屬市面旗艦款，定位中高階消費族群，以應對PC市場衰退的態勢。
　
◎ 車電產品打入美日大型車廠供應鏈，下一步往新興市場開發：
2018年底威剛延攬台灣車電控制元件（ECU）領導廠商永盛車電核心團隊，成立「威剛車電事業中心」，跳脫本業以研發終端車電產品為目的，並針對新興市場做客製化需求，目前車用儲存裝置及人車介面裝置成功打入美、日、韓等大型車廠的合格供應商行列；威剛下一步瞄準動力系統、駕駛輔助系統（ADAS）的商機，2020年隨著新車ADAS搭載率超過6成，車電事業部最快於下半年對營收產生貢獻。
　
◎ 運彩業衰退為業外風險：
威剛持股台灣運彩47%，受到新冠疫情影響，3月中因NBA球星連續確診，宣布無限期延賽、義甲足球賽取消，東京奧運延期，運動彩券3月起面臨沒有賽事可投注的窘境，而依運彩過去銷售紀錄，美國職籃投注金占銷售總額五成，運彩經銷商公會預估2020年運彩銷售額減至5成，連帶影響威剛業外損益。
　
◎ 小結：
展望2020年，上半年受惠於遠端（Telecommute）需求帶動伺服器、筆電品牌廠拉貨力道強勁，加上DRAM、SSD第一季報價轉好，助於威剛擺脫前季的低毛利表現；下半年隨市場預估疫情進入穩定期，電競、工控、車電等利基型產品放量將續帶動威剛成長。
　
◎ 補充：
使用豹投資PRO，可以清楚地看到圖表化的財務報表，其中個股頁面中有提供三種分析功能，財務、籌碼及技術分析，而從財務分析的營運概況能發現，威剛如前面內容所述，2019年的營收因為產業因素而陷入衰退，不過今年在疫情過後，受惠組裝廠復工的大幅拉貨、加上遠距的需求，2、3月營收優於預期、開始成長，全年營運表現仍值得期待。（附件九）
　
（附註資料補充在下圖）
　
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業界什麼莫名奇妙的鳥事都有⋯

代理商身兼炒股報馬仔，時常簡訊給採購炒股名牌，船過水無痕⋯

「任職華碩採購部副理期間，勾結上游的材料供應商4G網卡和指紋辨識模組廠商，以低價高報的方式分拆賺取回扣，上游廠商開發時成本報價每組約2.95美元，但實際上在量產後成本降到2.33美元，不過張姓男子依然以2.95美元的報價收購，藉此與廠商拆帳獲利。」