Oct. 17, 2023 ---- 全球市場研究機構TrendForce集邦咨詢針對2024年科技產業(yè)發(fā)展，整理科技產業(yè)重點趨勢，內容請見下方：
CSP加大AI投資，推升2024年AI服務器出貨成長逾38%
伴隨ChatBOT、生成式AI等在各應用領域發(fā)力，CSP業(yè)者如Microsoft、Google、AWS等加大AI投資力道，推升AI服務器(AI Server)需求上揚，TrendForce估算，2023年AI服務器(包含搭載GPU、FPGA、ASIC等)出貨量逾120萬臺，年增將達37.7%，占整體服務器出貨量達9%，2024年將再成長逾38%，AI服務器占比將逾12%。除了NVIDIA與AMD的GPU解決方案外，大型CSP業(yè)者擴大自研ASIC芯片將成趨勢，Google自2023年下半加速自研TPU導入AI服務器，年成長將逾7成，2024年AWS亦將擴大采用自研ASIC，出貨量有望翻倍成長，其他如Microsoft、Meta等亦規(guī)劃擴展自研ASIC計劃，GPU部分成長潛力也因此受到侵蝕。整體而言，2023~2024年主由CSP等業(yè)者積極投資帶動AI服務器需求成長，2024年后將延伸至更多應用領域業(yè)者投入專業(yè)AI模型及軟件服務開發(fā)，帶動搭載中低階GPU(如L40S等系列)等邊緣AI Server成長，預期2023~2026年邊緣AI服務器出貨平均年成長率將逾兩成。
HBM3e將推升全年HBM營收年增達172%
隨著AI服務器(AI Server)建置熱潮，帶動了AI加速芯片需求，其中高頻寬存儲器(HBM)為加速芯片上的關鍵性DRAM產品。以規(guī)格而言，除了現(xiàn)有的市場主流HBM2e外，今年HBM3的需求比重亦隨著NVIDIA H100/H800以及AMD MI300系列的量產而提升。展望2024年，三大存儲器廠商將進一步推出新一代高頻寬存儲器HBM3e，一舉將速度提升至8Gbps，提供2024~2025年新款AI加速芯片更高的性能表現(xiàn)。AI加速芯片市場除了Server GPU龍頭廠商NVIDIA、AMD外，CSP業(yè)者也加速開發(fā)自研AI芯片的腳步，產品共通點皆為搭載HBM。伴隨訓練模型與應用的復雜性增加，預期將帶動HBM需求大幅成長。HBM相比其他DRAM產品的平均單位售價高出數(shù)倍，預期2024年將對存儲器原廠的營收有明顯助力，預估2024年HBM營收年增長率將達172%。
AI芯片幕后推手，2024年先進封裝需求增，3D IC技術萌芽
半導體前段制程微縮逼近物理極限，先進制程領導廠商臺積電(TSMC)、三星(Samsung)及英特爾(Intel)除了尋求晶體管架構的轉變，封裝技術的演進也已成為提升芯片效能、節(jié)省硬件使用空間、降低功耗及延遲的必要發(fā)展。TSMC及Samsung更先后在日本建立3D IC研發(fā)中心，凸顯封裝在半導體技術演進的重要性。近年來，隨著Chatbot興起所帶動AI應用蓬勃發(fā)展，協(xié)助整合運算芯片及存儲器，以提供AI強大算力的2.5D封裝技術需求也隨之大增。2.5D封裝主要透過前段制程提供硅中介層(Silicon Interposer)，將數(shù)個不同功能及制程的芯片以并排的方式整合，再與PCB基板結合完成封裝。事實上，包含TSMC的CoWoS、Intel的EMIB、Samsung的I-Cube等2.5D封裝皆已發(fā)展數(shù)年，技術發(fā)展已趨于成熟并廣泛應用于高效能芯片。2024年各廠將致力提高2.5D封裝產能以滿足日漸升溫的AI等高算力需求，同時，3D封裝技術的發(fā)展也已萌芽。TSMC所提出的SoIC、Samsung的X-cube及Intel的FOVEROS皆已陸續(xù)發(fā)表，與2.5D封裝主要的差異在于，3D封裝去除了硅中介層，將不同功能的芯片以TSV(硅穿孔)的方式直接連接，降低封裝高度、縮短芯片之間的傳輸路徑、提高芯片運算速度。除此之外，不同功能及制程的芯片如何有效整合以達到包含AI、自駕車等高算力、低延遲、低功耗需求，除了封裝技術的突破，芯片之間連接的方式、甚至用于連接的材料，都將是科技發(fā)展的關注重點。
2024年全球非地面網(wǎng)絡啟動小規(guī)模商用測試，加速非地面網(wǎng)絡應用普及
由于全球衛(wèi)星營運商Starlink與Oneweb衛(wèi)星布署數(shù)量穩(wěn)定增加，加上3GPP Release17與Release 18提供5G新空中界面(New Radio)在非地面網(wǎng)絡發(fā)展方向，讓衛(wèi)星營運商、芯片大廠、電信營運商與手機制造商共同合作完成初步非地面網(wǎng)絡(NTN)場景驗證。現(xiàn)階段非地面網(wǎng)絡主要聚焦在移動衛(wèi)星通訊應用領域，由用戶終端設備(UE)與衛(wèi)星間，在特定場景下進行雙向數(shù)據(jù)傳輸測試。展望2024年，芯片大廠加速推出衛(wèi)星通訊芯片趨勢下，帶動手機大廠以系統(tǒng)單晶片(SoC)模式將衛(wèi)星通訊功能整合至高端手機內，在部分用戶對高端手機有穩(wěn)定需求下，讓非地面網(wǎng)絡朝向小規(guī)模商用測試發(fā)展，成為2024年加速非地面網(wǎng)絡應用普及驅動因素。從移動衛(wèi)星通訊長期發(fā)展趨勢來看，衛(wèi)星間雷射光鏈(Inter Satellite Link，ISL)通訊技術能在低軌衛(wèi)星間傳輸數(shù)據(jù)資料，并同時傳送至大規(guī)?？鐓^(qū)域用戶終端設備，實現(xiàn)6G低延遲的全域通訊覆蓋愿景。
2024年6G通訊規(guī)劃啟動，衛(wèi)星通訊扮演關鍵角色
6G標準化規(guī)劃于2024~2025年啟動，首個標準技術將于2027~2028年推出，針對6G關鍵技術突破，除納入超寬帶(Ultra-Wideband)接收器(Receiver)和發(fā)射器(transmitter)技術外，地面和非地面網(wǎng)絡整合、人工智能與及機器學習將引入更多創(chuàng)新。6G將增加新技術應用，包括使用可重構智能表面技術(RIS)、太赫茲頻段、光無線通訊(Optical Wireless Communication，OWC)、非地面網(wǎng)絡實現(xiàn)高空通訊應用(NTN)，以及沉浸式延展實境(XR)等更細致的感官體驗，透過創(chuàng)新提供殺手級應用，如全像投影(Holographic)和觸覺通訊(Tactile Communications)、數(shù)字孿生等。隨著6G技術標準逐次敲定，低軌衛(wèi)星將陸續(xù)支援6G通訊，預期全球低軌衛(wèi)星部署活動會在6G商用前后達到高峰，估計應用于6G通訊、環(huán)境感測的無人機需求將在6G時代顯著提高。
更多新創(chuàng)業(yè)者陸續(xù)加入，2024年Micro LED技術成本有望獲優(yōu)化
2023年是Micro LED做為顯示技術邁入量產的關鍵年，而解決成本居高不下的問題將是接下來的首要之務。在芯片部分，微型化工程啟動，做為大型顯示器當前主流的34x58um將開始被20x40μm 、甚至是更小的16x27μm取代。預期僅透過芯片微縮的執(zhí)行，未來四年期間Micro LED芯片所能達成的成本降幅，每年至少在20~25%。轉移是Micro LED制程中的核心，Stamp制程穩(wěn)定，雷射則是速度(Unit per Hour，UPH)取勝。然而在邁入量產的當下，業(yè)界著眼于在效率與良率上取得更好的平衡點，以Stamp轉移搭配雷射鍵合的混合轉移模式，其冷加工概念能有效解決Stamp在熱壓合上所面臨的壓力與溫度問題，也成為備受關注的生產模式。
AR透明顯鏡的微投影顯示市場是Micro LED極具潛力的應用市場，因為極高的PPI(Pixel per Inch)要求，尺寸必須控制在5μm甚至更小的水平，伴隨而來的芯片外部量子效率(EQE)低落問題也更為棘手。采用紅、藍、綠三色LED的方案雖然單純，但紅光效率低落的問題難以克服。以藍光LED搭配量子點材料進行色轉換雖然有效回避了上述挑戰(zhàn)，但衍生而來的則有額外制程與材料壽命問題。新創(chuàng)企業(yè)跳脫傳統(tǒng)的切入方式，包含InGan基底的紅光LED、RGB LED垂直堆棧等方案也同樣引人注目。即使當前還難以判斷哪個技術路線將成為主流，但百家爭鳴的局面有利于催生最佳解決方案。零組件的改善、制程最佳化匹配、豐富的解決方案，在量產與應用多元化的吸引下，2024年將有更多廠商投入該領域的發(fā)展，在健全供應鏈的同時，也進一步優(yōu)化Micro LED的成本架構。
AR/VR在不同的微型顯示技術發(fā)展與競爭將更為激烈
在AR/VR等頭戴裝置需求的帶動下，具備超高PPI近眼顯示器需求提升，Micro OLED顯示器正是其中代表技術之一。雖然目前正式使用Micro OLED顯示器的AR/VR裝置并不多，但隨著關鍵品牌客戶的采用，Micro OLED顯示器將有機會逐步擴大規(guī)模。未來針對個人化的顯示器將持續(xù)發(fā)展，微縮化的趨勢正在成形，這必須仰賴半導體制程與顯示技術的整合，同時，不同的微型顯示技術如Micro LED也正在持續(xù)發(fā)展中。目前Micro OLED顯示器將是集半導體制程與AMOLED蒸鍍制程工藝之大成，對Micro OLED面板廠商而言，能否取得穩(wěn)定的晶圓代工資源做搭配將是一大關鍵。新進廠商與既有廠商在產業(yè)資源的重新盤整已是現(xiàn)在進行式，同時，搭配的OLED技術也有望從現(xiàn)行的白光OLED技術，逐漸朝RGB OLED技術發(fā)展。不過Micro OLED顯示器仍有其瓶頸，如亮度及發(fā)光效率上的限制，未來能否在頭戴裝置上取得主流地位，仍需觀察各個微型顯示技術的發(fā)展進程。
材料與元件技術并進，氧化鎵商業(yè)化腳步漸近
隨著高壓、高溫、高頻等應用場景的增加，氧化鎵(Ga?O?)作為一種超寬禁帶半導體材料，已經被認為是下一代功率半導體元件的有力競爭者，特別是在電動汽車、電網(wǎng)系統(tǒng)、航空航天等領域。相較于氣相生長的碳化硅與氮化鎵，氧化鎵單晶的制備可透過類似于硅單晶的熔融生長法來完成，因此擁有較大的降本潛力。目前產業(yè)界已實現(xiàn)4英寸氧化鎵單晶的量產，并有望在未來幾年擴大至6英寸。與此同時，基于氧化鎵材料的肖特基二極管與晶體管在結構設計、制程等方面近年來亦取得了突破性的進展，首批肖特基二極管產品預計將于2024年投放市場，有望成為首個規(guī)模商用的氧化鎵功率元件。即使氧化鎵仍存在導熱性差與P型摻雜的缺失等棘手挑戰(zhàn)，但相信隨著功率半導體巨頭的跟進，以及關鍵應用的牽引，其商業(yè)化指日可待。
動力電池或加速進入新一輪電池技術迭代，固態(tài)電池將決定下一個十年產業(yè)新格局
目前全球動力電池產業(yè)正在進入TWh智造時代，行業(yè)對高安全與高能量密度電池的需求更加突出，而目前主流的動力電池技術路線都已接近能量密度的天花板，現(xiàn)有材料體系對電池能量密度與安全性等方面的提升已不足以滿足市場需求。隨著各大車廠與電池廠商加速在下一代電池技術的投資與研發(fā)，相關技術將迎來新突破，其中兼顧更高能量密度和安全性的固態(tài)電池技術成為各大企業(yè)研發(fā)的重點，并在產業(yè)化方面進行了更深入的探索和實踐，包括凝聚態(tài)電池等半固態(tài)電池技術，其開發(fā)和商業(yè)化應用或將在2024年加快動力電池產業(yè)進入新一輪技術迭代，并對下一個十年動力電池產業(yè)新格局產生重要影響。
鋰離子電池在電動車領域的地位明確，但在車輛類型眾多且用途情境相異下，不同電池技術仍因特殊優(yōu)勢而存在。鈉離子電池因鈉元素儲量大且分布均勻使其具有低成本優(yōu)勢，但因能量密度也低，故適合打造對續(xù)航力較不敏感的低價電動車，目前中國電池廠正致力于將其產業(yè)化。氫燃料電池則主打零排放、長續(xù)航、加氫速度快和支援冷啟動，重型商用車是重點采用的類別，但氫燃料電池尚有能源轉換效率低、制氫及儲運成本高、制氫材料來源具爭議等問題，加上產業(yè)成熟度不足下，目前市場上的乘用和商用車款仍少，需長續(xù)航的重型卡車大規(guī)模商用時間預計落于2025年后。
提高能源轉換效率、續(xù)航力、充電效率將是2024年純電動車的三大核心議題
從能源轉換效率來看，具備低損耗優(yōu)勢的SiC芯片是提高BEV能源轉換效率的關鍵零件，2024年SiC 8吋晶圓產能將逐漸釋放，但良率仍待加強且多數(shù)產能已被下游廠商鎖定，芯片成本降幅有限，而芯片端在縮小尺寸的目標推動下，將進一步提高「溝槽型芯片技術」的研發(fā)投入程度。
續(xù)航力方面，NCM(三元鋰電池)及LFP(磷酸鐵鋰電池)仍為車廠首選，優(yōu)化電池包結構、調整材料配比以提高能量密度、增加續(xù)航力為主要目標; 而具備高能量密度的固態(tài)電池將先以半固態(tài)電池在2023年下半年開始少量裝車，2024年是觀察半固態(tài)電池商業(yè)化的關鍵時間點。充電效率方面，為縮短充電時間，800V平臺的車型將明顯增加，其可支援360 kW以上的高功率快充，高功率快充站的建設熱潮也隨之而起。此外，無線充電進展加快，美國提出電動車無線充電補助法案，密西根州將開放總長1.6公里的無線充電公路，充電方式朝向多元發(fā)展，可望降低車主的里程焦慮。
蓬勃發(fā)展的AI則協(xié)助電動車朝向高度自動駕駛邁進，在自動駕駛系統(tǒng)開發(fā)上，可靠度是判斷是否進入市場化的關鍵，AI將扮演提高效率的角色，包括協(xié)助巨量圖像的分類與標記工作、搭建仿真模擬場景。隨著其他車廠在智能駕駛領域的急起直追，Tesla Dojo超級計算機宣布進入量產，并計劃在2024年投入10億美元以Dojo進行神經網(wǎng)絡訓練，領先競爭者提出更先進的自駕系統(tǒng)、制定可負擔的售價將是Tesla在智能駕駛領域站穩(wěn)地位的利器。
全球綠化力道加大，AI模擬將成推動再生能源與脫碳制造關鍵
國際能源署(IEA)指出，2024年全球再生能源發(fā)電量有望達4,500GW，近乎等同化石燃料，主要是政策推廣力道強化、化石燃料價格上漲、戰(zhàn)爭造成能源危機等。再生能源能發(fā)電若要穩(wěn)定，電網(wǎng)、儲能、管理等周邊系統(tǒng)勢必須以AI加速智能化并提升緩沖空間與精確度。以智能電網(wǎng)為例，監(jiān)督式學習(Supervised Learning)優(yōu)化電力輸入輸出、非監(jiān)督式學習(Unsupervised Learning)改善數(shù)據(jù)擷取質量，以及負載預測(Load Forecasting)、穩(wěn)定性評估等強化整體效益，皆是2024年能源綠化技術發(fā)展關鍵。此外，2024年智能制造與能源管理面向將聚焦驅動系統(tǒng)能耗優(yōu)化、全數(shù)據(jù)串連生態(tài)圈、以及可視化能源流動消費，藉由動態(tài)數(shù)字孿生(Dynamic Digital Twin)的虛實整合，將數(shù)據(jù)從碳流轉為綠流，再化為金流。此外，生成式AI、3D打印等技術能加速制造設計、生產建模等環(huán)節(jié)，減少資源浪費，后勢頗具潛力。綜觀各領域的綠化訴求，組織首先須了解的是自家排碳量與碳足跡，因此碳盤查工具成云端大廠重點產品，并將持續(xù)以AI與機器學習，以優(yōu)化碳排放量。
折疊手機的引領創(chuàng)新，新技術材料的商業(yè)化將推動OLED產業(yè)進一步拓展從小到大各式應用
在OLED折疊手機不斷創(chuàng)新，成功制造市場話題后，新上市的折疊手機無不針對消費者的期望進行更大幅度的改善，例如更換輕量化復合材料在門板及屏幕支撐板，一體成形的水滴型鉸鏈結構有效的減少零部件數(shù)量，甚至利用機殼蓋板取代鉸鏈龍骨，步步逼近直板機的厚度與重量。當折疊手機滲透率逐漸提升，除了不斷的技術推演，還需要有效的降低成本，在未來市場普及的同時還能確保利潤。
隨著OLED在手機市場的滲透逐漸擴大，IT將是下一個OLED關鍵發(fā)展的戰(zhàn)場。為了進一步拓展對現(xiàn)有IT市場的滲透，除了三星已宣布啟動G8.7新廠的投資計劃外，京東方規(guī)劃中的B16、JDI在新技術eLEAP上的持續(xù)發(fā)展、維信諾朝OLED相關技術與市場的積極搶進，讓面板廠在高世代的布局不僅僅是因應蘋果在中尺寸應用的需求，也為OLED面板在拓展其他應用市場開啟新的契機。預期2025年后新技術的開發(fā)與導入將打破FMM及蒸鍍機臺的尺寸限制，加上高壽命材料的商用化，高世代產線順利進入量產，均有助于提升未來OLED在各應用的市場滲透率。
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