何謂特殊應用積體電路(ASIC)？
所謂的特殊應用積體電路半導體設計（ASIC），即設計服務公司專門為家用電器、通訊和伺服器等特定應用提供多品種、小批量的晶片，從設計、開發到商業化，工程師與客戶密切合作，從而打造對應的客製化產品。
為何前景看好？
近年的三波推手
ASIC需求在2018年年初就已嶄露頭角，但當時主要為開發比特幣的礦機廠商(如比特大陸)，為了提供終端需求而開發ASIC晶片。
整體而言，2018年年初較多是終端裝置邊緣運算(Edge Computing)需求的ASIC，而現在這波ASIC客製化潮流正一路延燒到雲端運算領域。
ASIC客製化的需求已慢慢在雲端伺服器產業萌芽起飛，這也歸功於廠商開始對於人工智慧演算法與人工智慧能提供的服務發展更加明確。最新的推手就是人工智慧，最具說服力的例子就是人工智慧的晶片商輝達都看好ASIC，準備下場，在公司中新開一個ASIC部門。
產業前景
ASIC產業發展將受惠未來的三大利多，包括：車用高效運算（HPC）的崛起、基於Arm架構CPU成為伺服器市場主流、半導體IP矽智財正推動下世代AI晶片的設計。
在AI汽車晶片領域，受惠於車用HPC ASIC需求起飛，除特斯拉正進行全自動駕駛（FSD）設計外，中國大陸的電動車製造商也需要擁有自家設計，以應對地緣政治風險。
在Arm架構CPU ASIC設計方面，除亞馬遜AWS推出Graviton、微軟Cobalt伺服器後，Meta也考慮推出基於Arm架構的伺服器CPU；台廠創意正與美國同業競爭專案。
市場有多大？
IDC報告預估，ASIC到了2027年將占整體AI處理器市場12%以上，未來成長潛力不容小覷。
根據研究公司650 Group的Alan Weckel估計，資料中心客製化晶片(ASIC)市場今年將成長至100億美元，到2025年將翻一番，而Needham分析師Charles Shi表示，到2023年，更廣泛的客製化晶片市場價值約300億美元，約佔全球晶片年銷售額的5%。
狹義上的百億美元市場，廣義的三百億美元市場，即便是全球市值最高的半導體上市企業輝達也對ASIC動了心，不難想像未來這一市場的激烈競爭情況。
領導的廠商
客製化晶片的市場中，長期以來有兩大巨頭：博通（美股代碼：AVGO）和邁威爾（美股代碼：MRVL）。在高階ASIC市場，博通以35％的市佔率，穩坐龍頭寶座，邁威爾以12％的市佔率居次。博通和邁威爾其實都認為隨著資料中心處理器變的多樣化，會讓客製化晶片的模式重新煥發生機。
研究機構SemiAnalysis創辦人表示，博通客製化晶片業務規模達100億美元，邁威爾規模達20億美元
美國主要的ASIC廠商
博通的ASIC業務
概況
博通以先前所併購的專用積體電路（ASIC）的著名LSI（美股代碼：LSI）旗下的專用積體電路晶片設計相關業務可以說是博通的晶片設計業務擴展至ASIC的基礎。
主要客戶
博通的ASIC業務2020全年營收為7.5 億美元，高於2016 年的5,000 萬美元，除了晶片設計之外，博通還為字母（美股代碼：GOOGL和GOOG）旗下的谷歌提供了關鍵的智慧財產權，並負責了製造、測試和封裝新晶片等步驟，以供應谷歌的新資料中心。
其中最知名，成功，和重要的案例：博通其實已經為谷歌定制了近10年的TPU，近來還與META，微軟，AT&T等達成了合作，為其生產定制化晶片。
博通半導體解決方案集團總裁Charlie Kawwas談到，2023 年博通在人工智慧片市場已經拿下了15%的市佔，預計2024年能達到25%的市佔，總收入超過100億美元。
優勢
對人工智慧晶片和資料中心的晶片而言，PCle Switch很重要，而這個領域是博通的天下。全球PCle Switch三大供應商，博通、微芯（美股代碼：MCHP）、祥碩科技（台股代號：5269）三家，共佔有全球約58%的份額。博通作為PCI Express交換領域的領導者，出貨量早已超過10 億個。
博通是SerDes（串行器/解串器）的通訊技術無可爭議的壟斷巨頭。 SerDes介面透過在傳輸之前將低速並行數據轉換為高速串行數據，然後在接收端轉換回並行數據，目的在於允許數據從一個TPU高速移動到另一個TPU，提升訊號傳輸效率。在全球50GB/S的SerDes市場中，博通佔據了76%的市場。
展望
博通半導體解決方案集團總裁Charlie Kawwas談到，2023 年博通在人工智慧晶片市場拿下了15%的市佔，預計2024年能達到25%的市佔，總收入超過100億美元，他強調博通所定制的XPU在HBM上比對手多出了整整50%，博通可以比其他任何人做得更好、更快、更省電。
關於博通，詳見我的專文介紹：
《博通（Broadcom）如何賺錢？經營方式的1項重大改變》
邁威爾的ASIC客製化晶片業務
概況
邁威爾主要是相繼收購格羅方德（美股代碼：GFS）旗下ASIC子公司，Avera Semiconductor；Avera前身是格羅方德（美股代碼：GFS）的客製化ASIC部門）。再更早時，Avera 其實是IBM（美股代碼：IBM）的客製化 ASIC 部門。Avera 的交易案協助它成為全球第二大的ASIC製造商，市佔率僅次於博通（美股代碼：AVGO）。
邁威爾也提供客戶特定標準產品 (CSSP)，客戶加速器和介面可以直接整合到邁威爾的 Octeon 處理器中。
優勢
邁威爾提供根據客戶特定設計目標量身定制的客製化ASIC 。它也透過其獨立子公司邁威爾Government Solutions (MGS)為航空航太和國防工業提供 ASIC開發服務。在與台積電（美股代碼：TSM）的合資企業中，邁威爾將會推出3奈米的產品。
主要客戶
邁威爾最有名，重要，和成功的案例就是：亞馬遜，亞馬遜旗下的AWS的Trainium晶片就是出自邁威爾之手。
微軟的Thunder X系列也是由邁威爾所打造。為谷歌開發的兩種Arm伺服器CPU，其中一款代號為Maple，是基於邁威爾的技術。
而且邁威爾也透露，公司已找到另一家大型的客戶，未來會很快貢獻營收。
展望
雖然邁威爾執行長Matt Murphy表示，邁威爾正在為第三家客戶開發AI 晶片，將於2026 年投入生產，但他也告訴投資者，客製化晶片的毛利率低於該公司的現成產品，即所謂的「商業」晶片，要維持現有利潤水平，需要靠較高的收入來抵銷較低的毛利率業務。
關於邁威爾，詳見我的專文介紹：
《邁威爾》
輝達
概況
2024年2月，傳出輝達建立一個新的業務部門，專注為雲端運算公司和其他公司設計客製化晶片（ASIC）。
輝達進軍ASIC不令人意外，原因有兩個：第一，佔領新的市場。第二，保護自己免受替代品。
主要客戶
它鎖定的主要是大型的雲端運算公司為客戶，這和輝達目前在主要的北美客戶，包括字母的Google Cloud、AWS、微軟Azure和Meta等企業。
由於這些企業都已經開始進行自家晶片的開發，例如谷哥的TPU和微軟的人工智慧加速器Maia及專為Azure設計的Cobalt等。
優勢
輝達進入這個市場，主要是憑自家的高速傳輸NV Link、軟體CUDA和Omniverse等軟體軟體套件，這些為輝達帶來了極大的優勢。
劣勢
輝達搶進ASIC引發業界高度關注，但輝達此舉恐和客戶利益產生衝突。 主要是對雲端服務廠商來說，輝達已經提供人工智慧的GPU，人工智慧GPU售價相當昂貴，大廠為避免全被輝達一家牽制，一定會採用自家的ASIC，同時，雲端服務廠商都有自己的發展 計劃，發展方向不想受制於人工智慧晶片缺貨，況且ASIC都是針對單一客戶客製化訂做，故輝達也必須考慮是否值得跨入。
關於輝達，詳見我之前的專文介紹：
- 《輝達的壟斷原因和面對的挑戰》
- 《再論輝達：人工智慧，資料中心，和繪圖的絕對領先者》
- 《輝達（nVidia） 如何賺錢？輝達改變了產業的遊戲規則 》
- 《為什麼輝達（nVidia）併購安謀（ARM）會失敗？》
安謀
概況
2023年4月時，英國《金融時報》的相關報導指出，安謀（美股代碼：ARM）將在英國劍橋總部開展最先進的晶片的製造工作，據悉，這一款晶片已在六個月前開始研發，而且安謀已經建立了一個新的「解決方案工程」團隊，將進行這些用於移動設備、筆記型電腦和其他電子產品的原型晶片的開發工作。
合作伙伴
2023年4月中旬，英特爾（美股代碼：INTC）與安謀方面宣布達成合作，英特爾的芯晶代工部門將基於Intel 18A工藝來為安謀代工晶片的生產，也就等於安謀在晶片生產上也有了落腳點。
優勢
安謀全面設計（Arm Total Design）的理念，就是集結一群業界領導企業共同合作，以加速與簡化基於 Arm Neoverse 運算子系統（CSS）的開發作業。短短幾個月內，安謀全面設計已被證實是個快速成長的專業生態系，並可在安謀的Neoverse 平台上進行創新以滿足對資料中心大幅成長的需求。
安謀除了是半導體產業的最上游，客戶涵蓋手機、電動車、雲端、ＡＩ等等眾多領域，在切入ASIC可說是不遺餘力。2023年十月安謀推出 Neoverse運算子系統（CSS），Neoverse N2為之中第一代的CSS產品，可為ASIC開發提供完整的解決方案，就獲得像是微軟Cobalt自研晶片的採用，時隔不到半年，2024年二月中旬又再推出第三代技術路徑圖，提供更高性能與能源效率的Neovers CSS V3與N3兩大新平台，再度讓市場為之振奮。
劣勢
和輝達一樣，安謀搶進ASIC，此舉恐和客戶利益產生衝突。
關於安謀，詳見我之前的專文介紹：
台灣的ASIC產業現況
三大廠商
根據日經新聞報道，台灣專為客戶提供半導體設計支援的前三大相關公司的總銷售額在四年內增長了兩倍多，推動了美國科技產業的飛速發展，並為本土代工廠生產晶片創造了機會，不知不覺中，台灣晶片設計刮起了一股訂製晶片之風。
三大廠商的營收暴升
台灣晶片設計服務前三大公司，分別是世芯科技（Alchip）、創意電子（Global Unichip）和智原科技（Faraday），截至2023 年12 月，這3 家公司的年度總銷售額為686 億新台幣（約155.04 億元），是2019 年12 月底時的3 倍以上。
台廠的主要優勢
雖然博通、Marvell這樣的巨頭能提供多樣化的設計服務，但台灣本土企業優勢，是目前半導體供應鏈廠商集中在台灣，所謂近水樓台先得月，不論是晶片製造還是晶片封裝，都可以在台灣島內解決，本土企業也和代工封測企業有著千絲萬縷的關係，這是美國矽谷難以比擬的，與靠近市場相比，靠近工廠源頭讓它們在定制芯片方面形成了自身的獨到優勢。
實際上，代工廠龍頭台積電就是創意電子大股東，而同為代工大廠的聯電則是智原科技大股東，世芯雖然沒有代工廠當大股東，但它本身就和台積電有合作關係，它們兩家一起打造了一套將設計服務與生產外包連結起來的生態系統。
台灣主要的ASIC廠商
世芯
簡介
世芯（台股代號：3661）成立於2013年，除了ASIC，世芯還有有NRE(委託設計)的計件服務。
受惠於比特幣市場火熱，世芯的2014年營收從25.8億新台幣成長至46.9億新台幣，稅後淨利也從1.13億新台幣倍增至2.11億新台幣，2014年10月上市時，隔月股價更從95.9台幣上漲至118.5台幣，堪稱名利雙收。
2015年後比特幣市場一路走低，世芯遭遇了一次重挫，股價營收利潤均暴跌，導致其一度淡出礦機晶片，後續市場回暖才再度回歸，不過此時的世芯，已經及時轉向高效能運算與人工智慧，這也為後面它一躍成為台灣ASIC廠商的龍頭埋下伏筆。
客戶
世芯目前主要的兩大客戶，一個是亞馬遜，另一個是英特爾。
亞馬遜的Inferentia系列就是由世芯設計的著名產品。
世芯也參與了特斯拉（美股代碼：TSLA）超級電腦Dojo 1部分的設計。
而理想汽車（美股代碼：LI）也採用世芯的設計服務，設計屬於理想自己的車用晶片。
營運表現
世芯的成長快，銷售額成長了約7 倍，已連續六年創新紀錄，營收、營利、淨利和每股盈餘皆創歷史新高，儘管近期該公司股價處於回調階段，但仍是台灣最高價的股票之一，已經是四年前股價的10倍。
善於抓取機會的世芯，不僅在比特幣浪潮裡撈得了最大的一桶金，在人工智慧風潮漸起時，也是獲利最大的一方，也難怪它能兩度登上台股的「股王」。
創意
營運表現
成立於1998年的創意，業績連四年創新高，但2023年獲利小幅衰退，每股淨利26.18新台幣。
客戶
創意從2024年開始會為微軟設計人工智慧的專屬晶片Athena，但對營運幫助似乎沒那麼明顯。
智原
智原成立於1993年，是主要半導體代工商聯電（美股代碼：UMC）家族的一員。
營運表現
至今並沒有爭取到夠份量的巨頭的新訂單，表現更加慘淡，它在2023年營收與獲利都衰退，每股淨利為6.39新台幣。
客戶
智原IP與ASIC設計服務客戶包含博通與索喜科技等。
智原日前也宣布與英特爾及安謀合作，將可利用英特爾的18A製程開發64核心系統單晶片。
晶心科
簡介
由於美國對中國的半導體的禁運，迫使中國近年大量研發自己的晶片，而屬於開放系統，不需授權費，不受任何政府控制的RISC-V，就是中國所研發的晶片的主要系統平台。
在RISC-V耕耘已久的晶心科（台股代號：6533），其在RISC-V CPU技術上所儲存的大量IP，也有可能成為未來中國CPU自主化的關鍵合作夥伴。
在半導體IP矽智財推動下世代人工智慧晶片設計方面，晶心科已推出其AX65 RISC-V核心。
客戶
晶心科表示已經從中國大陸及歐洲市場爭取到二至三位大型的客戶。
晶心科董事長林志明在受訪時首度證實，Meta（美股代碼：META）是晶心科第一大客戶，這已經至少持續3年了。」Meta為公司的財報營收貢獻達15%左右。預計2025年開始使用的自製人工智慧晶片「訓練和推論加速器」（MTIA）就是最新的合作結果。
聯發科
簡介
聯發科（台股代號：2454）早在2011年就開始提供ASIC設計服務，2018年初，聯發科正式宣布大力拓展ASIC設計服務業務。
客戶
2021年，聯發科順利攻入谷哥、亞⾺遜等供應鏈，拿下谷哥新⼀代張⼒處理器
（TPU）⼤單。
聯發科ASIC業務⾃2018年起開始以伺服器Serdes晶片打入思科（美股代碼：CSCO）後，後續便順利搶下谷哥、亞⾺遜等⼤客⼾的多個專案，且當前更有新美系客⼾與聯發科洽談新專案。
金麗科
中國在2024年4月又傳出公部門將開始淘汰採用美系處理器大廠英特爾及超微（美股代碼：AMD）的個人電腦產品，逐步以中國國產的處理器產品替代。
金麗科由於可以提供x86架構的處理器ASIC服務，被視為是有機會在這波趨勢下爭取到相關案件的受惠廠商之一；金麗科方面對此也是樂觀看待，並強調會繼續尋求更多開案的機會。
本人為原文作者，本文精華版原刊登在Smart智富月刋 2024年6月號
相關文章
- 《市場愈來愈大的特殊應用積體電路（ASIC），和美股和台股的相關上市企業》
- 《因人工智慧風潮獲益的產業和廠商》
- 《資料中心是仍在高速成長的半導體領域》
- 《目前獲利豐厚的五大人工智慧商》
- 《台積電，三星，英特爾良率和先進製程的比較》
- 《台積電，英特爾，三星未來晶片的新製程路線圖對照》
- 《真正掐住台積電脖子的企業艾司摩爾（ASML）》
- 《為何台積電的利潤率遠大於競爭對手？》
- 《台積電（TSMC）的2大長期威脅：美國和中芯》
- 《台積電如何賺錢？》
- 《Zyvex和次奈米半導體製程的目前發展，會威脅到台積電嗎？》
- 《英特爾倒閉可能發生嗎？》
- 《英特爾是怎麼賺錢的？以及投資它的好處 》
- 《英特爾目前艱難的困境》
- 《美光（Micron）如何賺錢？投資人要注意些什麼？》
- 《德州儀器（Texas Instruments）如何賺錢？驚人的長期資本回報和公司淨利潤率！》
- 《超微（AMD）如何賺錢？企業史上罕見的反敗為勝案例》
- 《長年老二的超微（AMD）表現為何令人瞠目結舌？》
- 《高通（Qualcomm）多元化成功，已不再只靠手機賺錢》
- 《輝達（nVidia）正在改變遊戲規則》
- 《博通（Broadcom）如何賺錢？經營方式的1項重大改變》
- 《美股主要的人工智慧上市公司》
- 《無所不在的安謀（Arm）如何賺錢？》
- 《什麼是第三代半導體》
- 《半導體設備之王應用材料（Applied Materials）是如何賺錢的？》
- 《手握全球所有半導體廠生產核心設備的科林（Lam Research）如何賺錢？》
- 《常見的6大半導體投資迷思》
- 《利潤豐厚的半導體供應鏈》
- 《細論全球半導體晶片市場，9大細項分析》
- 《資料中心是仍在高速成長的半導體領域》
- 《2024年迄今，四家半導體企業在標普500的漲幅中貢獻了三分之一》
- 《目前獲利豐厚的五大人工智慧商》
- 《EDA寡佔商：益華（Cadence）如何賺錢？》
- 《EDA寡佔商：新思（Synopsis）如何賺錢？》
- 《三大EDA寡佔商：新思（Synopsys），益華（Cadence），⻄⾨⼦旗下的明導（Mentor Graphics）》
重要聲明
- 本站內容為作者個人意見，僅供參考，本人不對文章內容、資料之正確性、看法、與即時性負任何責任，讀者請務必自行判斷。
- 對於讀者直接或間接依賴並參考本站資訊後，採取任何投資行為所導致之直接或間接損失，或因此產生之一切責任，本人均不負任何損害賠償及其他法律上之責任。
