人工智慧(AI)為高科技產業發展帶來許多典範轉移,從最上游的IC設計到終端應用都圍繞著AI發展,因此已經成熟的技術與產品也在人工智慧的發展下逐漸失去光彩,智慧手機時代憑藉觸控技術取得成功的神盾,在行動裝置步入成熟階段營運遭遇逆風,因此勇敢轉型追尋AI落地商機。
在IC設計發展到3.0的階段,神盾熱烈擁抱小晶片(Chiplet)概念,透過先進封裝CoWoS、高速介面UCIe等高階技術,搭配Arm最新的架構運算子系統(Compute Subsystems, CSS)V3打造AI時代的邊緣運算解決方案,透過IP設計服務(Design Service)與晶片解決方案,全面轉型、布局AI伺服器商機。
後摩爾時代Chiplet為解答
半導體技術發展至後摩爾(More than Moore)時代,神盾董事長羅森洲表示,AI對於高效能運算的需求持續推進半導體技術的發展,先進製程由5奈米(nm)發展到3奈米電晶體的數量只能成長1.7倍左右,3奈米到2奈米與更先進的製程,電晶體數量的成長僅1.1倍,在無法單憑製程改善就能提升效能的情況下,小晶片透過封裝技術將不同的電路堆疊在一起,已經成為摩爾定律的解方。
Chiplet主要是將大晶片化整為零,單顆晶片本質上是IP硬體化,透過UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)連接及先進封裝技術CoWoS將多顆硬體化的IP混合搭配「樂高式」堆疊組件於單一基板上。Chiplet技術製造良率相對高,可合併不同製程節點製造的各種小晶片提升晶片性能及其製造良率,亦有降低設計的複雜度和設計成本的優勢,並在不同的項目中重複使用,延續摩爾定律。
在晶片的整體效能(Performance Power Area, PPA)可以維持摩爾定律的要求,主要的技術改進是透過功率Power、面積Area而來,能源效率的提升與單位面積可以搭載的電晶體數量呈正比。Chiplet的架構由於是採用異質整合,每個單元裸晶(Die)使用最有利的製程,透過CoWoS與UCIe將晶片「組合」起來,晶片的內部溝通變得更為重要。
全面布局AI應用需求
根據產業研究資料指出,2023年Arm伺服器晶片市占率約7~10%,到2028年時將一舉提升至25~27%,羅森洲指出,神盾的AI伺服器解決方案,相對大型的模型訓練伺服器,屬於邊緣推論的伺服器,就算同樣放在資料中心,未來功能上也會有所區分,因為AI運算耗費大量電力,Arm架構就是以省電為訴求,主打非大模型資料訓練的工作,可以減輕業者的電力負擔。
神盾日前透過旗下安國以不超過4,000萬美元取得Arm新推出的架構授權,透過與Arm的合作,導入最新的Arm CSS V3架構,羅森洲直言,站在巨人肩膀上,看得更遠,走得更快。後續將和Arm啟動深度合作。神盾將自家UCIe IP導入架構中,預計該架構將於2025年底完成投片(Tape out),於2027年量產,神盾將是業界第一批提供最新世代Arm based AI伺服器CPU晶片的廠商,鎖定2027年Arm伺服器的換機潮,成長空間非常巨大。
神盾的AI HPC應用將推出Egis MT100超級晶片,架構於第三代Arm Neoverse V系列,提供CPU、AI加速器公版,降低各家業者採用門檻。另外,Mobius 100將於2025年底投片,採用台積電4奈米製程,為世界首款以CSS V3打造之CPU,UCIe傳輸速度高達20Gbps;下一代產品採用3奈米製程打造,傳輸速度再提升六成。
神盾在2024年初併購乾瞻科技,該公司掌握下世代的高速介面IP UCIe,也專注於開發類比高速傳輸IP,如LPDDR5x/DDR5、PCIeGen6/7、CXL等。另外,安國則併購星河,主要瞄準先進製程與先進封裝(CoWoS)設計與投片服務,UCIe IP加上CoWoS,讓神盾搶下Arm AI伺服器晶片的發展有利灘頭堡。
集團化布局IC設計產業鏈
羅森洲強調,未來AI帶動IC設計與半導體產業的三大市場成長動能,一是多晶粒架構透過UCIe連接裸晶與裸晶(Die to Die)或晶片與晶片(Chip to Chip)、二是先進封裝技術CoWoS,三則是AI伺服器市場需求。神盾的UCIe 5奈米IP為市面上唯一具有客戶量產經驗的UCIe IP,且3奈米也已經過矽驗證,預計客戶將於2026年量產,更已規劃下一代2奈米UCIe IP設計;而安國先進製程及先進封裝設計能力已獲得台積電肯定,目前已有不少客戶積極洽談中。
最後再結合AI伺服器晶片的產品規劃,神盾集團將搶占新一代Arm based AI伺服器CPU晶片的市場先發位置。羅森洲直言,神盾也規劃集結自家類比IP的優勢開發可複用I/O晶片,大幅節省開發時間,Arm CSS V3架構宣稱是可量產方案,神盾積極在傳輸介面與記憶體I/O的部分積極投入,可以優化Arm架構的整體效能,進一步加速CSP廠商產品進入市場的時間,並降低開發成本。
針對神盾的長期布局策略,羅森洲解釋,透過家族成員的分工,神盾與安國為旗下產品公司扮演軍火庫的角色。迅杰發展PC/NB,鈺寶針對傳輸與家電領域,芯鼎專注車用。各家族成員發揮自身優勢,使得集團在IC設計領域從上游延伸到下游。未來,隨著AI產品的逐漸落地,神盾集團的布局綜效也將持續顯現。
發現趨勢 無畏轉型
整體而言,羅森洲進一步闡釋,未來神盾將轉型為純IP公司,並在2025年以IP+Design Service(ASIC設計/CoWoS)為營運主力。2026~2027年,將進一步採用IP+Design Service(ASIC設計/CoWoS)+I/O Chip+CPU Chip四路並進的策略。神盾預計在2027年量產最新一代基於Arm架構的AI伺服器CPU晶片,屆時各產品將相互拉抬,提供客戶一站式服務。而根據產業研究機構統計,Arm架構伺服器應用市場,包括資料中心、雲端運算(Cloud Copmuting)、高效能運算(HPC)、網路代管、企業IT、電信、零售等應用,預計在2027年,前三大的應用產業規模就約75億美元左右,2028年將成長至90億美元,產業規模與成長潛力都非常巨大。
因應客戶需求,羅森洲說,未來的ASIC接案模式,可以由神盾或安國承接,至於晶片方面,會以神盾的品牌來銷售。集團將一個公司做的事情研發水平化,各自負責發展,預計成長腳步會更為迅速。當業界的晶片發展到先進製程,需求的IP就會愈多,像是高速傳輸介面技術門檻越來越高,可以切入的廠商也越來越少,而神盾集團擁有本身的IP,在提供設計服務時,更具競爭優勢。
AI為神盾帶來挑戰也帶來前所未有的機會,羅森洲強調,大規模轉型對公司一定會帶來陣痛,但是當公司生存遭遇挑戰,勇敢地邁出堅定地步伐更為重要,就像當年神盾決心投入觸控技術,也是抱著要做到業界第一,並爭取到Apple的訂單一樣,公司轉型要跟著時代走,集團也持續進化中,希望抓住快速成長的伺服器市場商機。