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外資大摩看ASIC產業及供應鏈－－世芯、博通、聯發科

2025/05/29 更新2024/12/15 發佈閱讀 20 分鐘

投資理財內容聲明

摘要

此報告由摩根士丹利撰寫，分析了不斷演變的AI供應鏈，特別聚焦於3nm ASIC（應用專用集成電路）項目所面臨的機遇與挑戰。報告詳細介紹了主要產業玩家、技術進展以及為抓住未來市場增長而展開的競爭格局。重要更新包括調升Alchip（世芯電子）、台積電（TSMC）以及聯發科（MediaTek）的目標價格，並強調Alchip成為新「首選」。同時，AI ASIC的總市場規模（TAM）預測將從2024年的120億美元增長至2027年的300億美元。此外，報告突出了AWS Trainium、Google TPU v7，以及Meta的AI網絡芯片等重要合作及項目，並強調台積電在這些ASIC製造中的重要角色。

關鍵點

AI ASIC總市場規模（TAM）預計將從2024年的120億美元增長至2027年的300億美元，主要受AI應用加速採用的推動。
Alchip因在3nm設計項目中的卓越執行力及高AI收入占比，目標價格預計有45%的上升空間，成為「首選」。
AWS的Trainium芯片採用3nm技術，需求量呈增長趨勢，Alchip與Marvell競爭此市場，而Trainium4預計將採用2nm技術。
Google的TPU v7計畫於2026年採用3nm技術，能進行高性能的AI訓練，並提升聯發科的目標價格。
Meta自訂的AI網絡芯片在初期設計上由Broadcom主導，而Alchip則在未來版本中具備優勢。
台積電是上述所有ASIC的主要製造商，預計到2026年AI矽收入將占其總收入的30%。

完整報告

AI 供應鏈：ASIC 2.0——

3nm 項目正面交鋒我們基於2026年的ASIC收入成長，上調了Alchip（世芯電子，並列為新的「首選」）、台積電以及聯發科的目標價格。

ASIC 市場規模擴大：

在我們的《ASIC 2.0全球洞察》中，我們預測AI ASIC的總市場規模（TAM）將從2024年的120億美元增長至2027年的300億美元，期間將面臨來自NVIDIA AI GPU的強烈競爭。在ASIC領域內，我們看到多個關鍵3nm項目進入最終階段：

AWS 3nm Trainium——Alchip vs. Marvell：
我們上調了Marvell CoWoS的規模配置至約70k，這意味著約120萬顆Trainium芯片，其中包括正在遷移到HBM 12H（以實現更大存儲密度）的Trainium2.5。我們估計Trainium2市場規模將擴大約30%，這對未來Trainium3市場規模有利。我們認為，Alchip可能負責3nm後端設計服務，因其良好的執行能力；同時指出Marvell可能參與3nm網絡相關的IP/設計服務。我們上調了Alchip 2026年的收入預測23%，以反映3nm項目的增長潛力。我們預測下一代2nm項目（Trainium4）將於2025年下半年進行新一輪Alchip與Marvell的競爭，最終分配將在此時確認。
Google 3nm TPU——聯發科 vs. 博通：
由於客戶設計進度的一些延遲，Google TPU v7的3nm項目預計將於2026年量產，其主要關注點是高性能AI訓練。我們將聯發科的目標價格上調至NT$1,688，假設其2026年貢獻收入約為21億美元（單價除去HBM成本後約為3,000美元）。另一方面，我們認為博通將在2026年延續另一版本的TPU v6（仍可能使用5nm），其效率可能更適用於推論。
Microsoft 3nm Maia200——Marvell vs. 創意電子（GUC）：
我們下調了GUC的目標價格，因為我們相信Marvell對Maia200增強款的影響力將大於GUC在2026年推出的Maia200。但考慮到GUC在加密挖礦芯片需求逐漸增長的背景下，我們仍維持「增持」的評級。
Meta 3nm AI 網絡芯片——博通 vs. Alchip：
MTIA v3 AI加速器應在2026年遷移至HBM和CoWoS，同時繼續使用晶心科技（Andes）的RISC-V IP。我們的行業調查也表明，Meta不僅在自訂交換式網絡芯片（Link）上有布局，也在為AI數據中心設計RDMA類型的網絡芯片。我們相信博通將成為首選，因其擁有強大的SerDes IP；但在我們的樂觀預期下，Alchip可能在未來世代中獲勝。

台積電生產所有以上ASIC：

台積電將在2025年分配27%的CoWoS產能給ASIC，並且在此過程中提升利潤率。預計2026年AI半導體將占其收入的30%。我們對台積電、京元電子（KYEC）、聯發科、Alchip、GUC以及晶心科技（Andes）維持「增持」評級，並將Alchip列為新的首選，因其目標價格上升空間最大（45%），相較之下台積電為30%，且Alchip因AI佔營收比例高達75%更具優勢。

目標價格上調：

上調Alchip（至NT$3,988）、台積電（至NT$1,388）和聯發科（至NT$1,688）。這些調整主要反映2025年及2026年AI ASIC與先進封裝收入假設的成長。我們新的目標價格對應2025年預期每股收益（EPS）分別為Alchip 42倍、台積電23.5倍以及聯發科20倍本益比（P/E），在AI普及化和亞洲ASIC供應商市場份額提升的趨勢下，我們認為這些估值水準是合理的。

注意事項：我們將首選從台積電轉至Alchip：

這反映出Alchip更大的股價上升空間及短期利好催化劑（如3nm芯片將於2025年初流片）。即便如此，我們也理解台積電的流動性更高、股價波動更小。

對Alchip作為新首選的主要下行風險（一直以來的風險）：

雲服務供應商（CSP）將芯片設計與生產回收至內部團隊。
NVIDIA GPU 在2026年顯著獲得ASIC的市場份額。
Alchip 失去AWS下一代2nm項目等關鍵項目。

另一方面，我們下調了創意電子（GUC）的目標價格至NT$1,600，這反映出其在Maia200項目中的一些份額損失。但考慮到其加密貨幣項目的持續需求及AI業務的小幅增長，我們仍維持「增持」推薦。

Alchip – 我們在亞洲首選的ASIC設計服務供應商
我們的供應鏈調查顯示，台積電將於2025年下半年為Annapurna Lab分配CoWoS-R產能，我們認為這可能與Alchip的3nm芯片生產有關。這與AWS最近宣布的Trainium3將於2025年底推出的消息相呼應。我們認為Alchip在2025年初的3nm項目流片將成為強勁的股價催化劑——這可能有助於減少投資者對Marvell（由Joseph Moore覆蓋）在3nm項目競爭中的擔憂。隨著全球AI資本支出的擴大以及與台積電、IP供應商和AI客戶的強大合作，Alchip的強勁增長勢頭應在2026年恢復。

2026年收入將重新加速，AWS Trainium3帶來巨大機會：

此前，我們假設Alchip的3nm項目在2026年可貢獻11億美元收入（參見鏈接，圖表2）。然而，我們當時僅假設了Inferentia3項目獲得授權，並不確定是否包括Trainium3設計服務。現在看來，Trainium3將涵蓋訓練和推論，這可能由Alchip提供服務。因此，我們將Alchip的2026年收入預測上調23%。新增收入主要來自AWS的3nm項目Trainium3。

Alchip還表示，目前有幾個更大的項目正在競標——一些處於早期研發階段，一些則是即將到來的機會。根據管理層的說法，未來的2nm NRE項目將更加複雜，涉及3D IC以及不同製程節點的多次流片。只有少數設計服務供應商能夠處理這種複雜性，而Alchip相信自己是其中之一。我們的行業調查仍然表明，AWS的AI加速器在3nm和2nm上都將使用台積電作為主要代工廠，並且AWS可能會使用Alchip的設計服務，這得益於台積電製程節點的成熟性和Alchip的更好執行力。這與Alchip最近在台積電進行的2nm測試芯片生產相呼應。

總體而言，Alchip在2026年有望迎來強勁的一年，收入同比增長超過70%，主要得益於：

其他3nm整合式服務收入的增長；
Intel Habana 5nm生產的剩餘收入；
理想汽車5nm項目的增長；
潛在的2nm NRE收入。

2025年可能比預期的溫和增長更好：

Alchip管理層表示，即使在「最壞情況」下的Habana Gaudi 3增長情景下，公司2025年的收入仍可能持平或略有增長。我們隨後詢問了基於台積電晶圓訂單的「基準情景」。Alchip表示，在基準情景下，Habana Gaudi 3仍可能占2025年收入的三分之一。這與我們的估計一致，即Habana收入貢獻可能達到6.5億美元，約占2025年總收入的37%。我們的調查顯示，2025年將有約20k-25k台Habana Gaudi AI伺服器，意味著芯片消耗量為16萬至20萬片。考慮到Habana Gaudi 3的更高可見性，管理層認為其2025年上半年收入將「穩定」——標誌著Alchip收入的週期性底部。管理層還表示，其日本消費性ASIC項目將於2025年進入量產，這可能在過渡年中略有貢獻。

聯發科 – Google TPU v7 的重大機會

贏得Google TPU v7訓練項目：

除了Alchip之外，聯發科基本上是唯一獲得市場份額的公司。與Alchip、博通和Marvell相比，聯發科進入AI ASIC行業的起點稍晚。然而，其服務費較低、執行力出色，並具備自研SerDes IP的能力。事實上，聯發科早在2019年就為Google完成了TPU v3的原型設計。

近年來，聯發科進一步追趕同行，並開始在市場上贏得一些重大項目。例如，在Google TPU競爭方面，根據我們的行業調查，我們認為聯發科已經獲得了Google TPU v7的3nm項目，該項目更專注於訓練用途。而博通則將在2026-2027年期間推出另一代專注於推論的TPU。

為NVIDIA提供WoA AI PC芯片定制服務：

同時，NVIDIA正在推出一款高度整合的PC芯片，將其遊戲圖形與聯發科的Arm架構SoC結合，實現更輕薄的遊戲筆記型電腦，同時具備強大的AI功能。根據我們的供應鏈調查，這些芯片將使用台積電的3nm製程節點和Amkor的CoWoS-R封裝，目標是高端筆記型電腦市場。我們估計目前芯片的單價超過400美元，計算能力可達200 TOPS，遠超目前的商用解決方案，包括x86（Intel和AMD）和WoA（高通）。我們預計2025年的初始出貨量約為300萬片。

為Meta提供智慧眼鏡芯片定制服務：

我們認為AR/VR眼鏡是邊緣AI引入的重要終端產品。Meta作為頭戴式產品的關鍵玩家，也與聯發科合作，為其第一代「Orion」眼鏡提供SoC。儘管目前的收入貢獻較小，但這表明聯發科在這些邊緣AI產品中的能力和可行性。

因此，我們將聯發科2026年的總ASIC收入預測從20億美元上調至25億美元。在其他估值方法不變的情況下，我們基於收益預測修正，將目標價格從NT$1,588上調至NT$1,688。

台積電 – AI競賽中受益最多的推動者
隨著主要雲服務供應商（CSP）在建立自身AI計算、應用和生態系統方面的競爭加劇，我們認為台積電將成為受益最多的AI推動者，這在我們的ASIC全球洞察報告中已有提及。在本報告中，我們指出，這些主要CSP仍在嘗試開發自己的AI ASIC芯片，與Nvidia的GPU競爭。這些努力不僅有助於它們建立AI芯片的第二來源，還能提供一種可能更節能且更具成本效益的替代方案。

儘管如此，無論未來是ASIC還是GPU在市場中獲得更多份額，我們相信台積電仍能從其領先的製程節點和先進封裝技術的生產中受益。在2024年第3季度的分析師會議中，台積電表示，其CoWoS產能可能在2025年同比再次翻倍甚至更多，而2024年已經同比翻倍。雖然很難準確判斷AI資本支出何時會達到拐點，但我們認為供應鏈數據仍然是正面的。

根據目前的供應鏈可見性，我們將2025年的樂觀情景預測上調至2350億美元，其中包括約2000億美元的AI GPU生產價值，以及約300億美元的商用ASIC、其他通用GPU解決方案和AI CPU。在我們的樂觀情景中，我們現在預計2023年至2030年間雲端AI半導體市場的年複合增長率（CAGR）將達到43%。

台積電將受益於雲端AI市場，不論是ASIC還是GPU佔上風

許多投資者認為台積電的大部分AI半導體代工服務是針對Nvidia，但我們估計Nvidia的AI GP GPU實際上僅佔台積電2025年AI半導體收入的約70%。我們認為AI ASIC將成為更重要的收入來源，預計到2027年將佔台積電AI收入的近25%，而Nvidia GPU的佔比約為65%。以下是我們的分析：

AI GPU對台積電收入的貢獻
去年，我們預測Nvidia收入對台積電AI收入的貢獻約為25%。然而，今年的增長主要是因為Hopper和Blackwell的強勁需求，以及CoWoS和測試（包括台積電探針墊成本）價格超出我們之前的預期。因此，我們相信台積電可以在2024年從Nvidia的AI GPU中創造68億美元的收入，佔台積電今年總收入的8%。
AI ASIC對收入的貢獻
對於AI ASIC，我們預計其在2024年將佔台積電總收入的4%（包括CoWoS和測試），約為35億美元，主要來自Google TPU v5和AWS Trainium/Inferentia 2。到2025年，我們預計此收入將增長70%，對台積電的收入貢獻達到67億美元。
CoWoS對收入的貢獻
高階封裝（CoWoS和SoIC，不包括InFO），廣泛用於AI半導體，預計在2024年為台積電創造超過65億美元的收入，基於32萬片/月的CoWoS產能，並在2025年超過翻倍。
AI伺服器CPU
對於AI伺服器CPU，Nvidia的Grace CPU佔台積電AI CPU生產的主要部分，預計在2025年將有更大的貢獻。我們預計其在2024年和2025年將分別貢獻8億美元和114億美元的前端晶圓收入。隨後，我們預計2026年AI CPU的收入貢獻將翻倍，佔2026年台積電AI相關收入的約1%。在我們的樂觀情景中，我們預計全球雲端AI市場在2027年將達到4050億美元，2028年達到4980億美元，這與AMD在其近期「Advancing AI」活動中的預期一致（參見Joe的報告）。如果越來越多的公司獲得競爭優勢並繼續大力投資於AI計算以提高生產力，我們認為我們的樂觀情景有實現的可能；我們還考慮了如人形機器人等AGI應用的提前進度。因此，我們認為2023年至2030年間43%的年複合增長率是可能的，這意味著到2030年雲端AI半導體市場將超過5000億美元。在我們的樂觀情景中，我們還看到全球半導體市場規模擴大至1.2兆美元，其中雲端AI半導體將佔總支出的約45%，增量增長也由AI投資推動。
創意電子（GUC）– 維持增持評級，但因Maia 200 Enhancement項目輸給Marvell而下調目標價格
我們對GUC維持增持評級，因為其有可能贏得HBM4項目，並且在加密貨幣相關的3nm、4nm和5nm項目上擁有強大的項目管線。該公司還宣布，其3nm HBM3e IP已被一家主要的CSP客戶採用，相關ASIC芯片可能在今年流片。通過與我們之前研究的比較，我們認為這可能是Microsoft的3nm Maia v2（200）AI加速器，GUC將在2025年下半年負責整合式服務。然而，根據我們的供應鏈調查，Marvell似乎贏得了Maia200 Enhancement項目，我們認為這可能在2026年帶來比Maia200更大的收入貢獻。因此，我們將2026年的收益和目標價格下調了5%。

關於Hynix HBM4基底晶片的定制機會，我們認為這將在Hynix和AMD（即「A公司」）完成原型後進行，然後CSP客戶可以在台積電5nm製程上定制自己的版本。這可能會或可能不會使用GUC的設計服務，相關決定應在今年晚些時候或2025年初做出。

其他台灣設計服務商與Arm的合作
Arm Total Design計畫的未來項目
Arm是一個致力於基於NeoverseTM計算子系統（CSS）無縫交付定制SoC的生態系統。Arm於2023年8月與多家IC設計、IP供應商和純代工廠合作，目前已有30家合作夥伴加入Arm Total Design計畫（見圖表15）。對於加入聯盟的公司，Arm將在整個過程中提供多種支持，以幫助合作夥伴獲得新客戶和設計勝利，包括CSS計算子系統授權的早期訪問、降低授權成本，以及更多的技術支持、培訓和市場資源。

**聯詠（Novatek，3034.TW）**是台灣第二大無晶圓廠公司。其主要重點和收入來源來自DDIC和SoC，這是非常以消費性技術為中心的業務。聯詠希望擺脫競爭激烈的消費市場，轉向伺服器市場，並已通過加入Arm Total Design計畫開始此轉型。過去，聯詠曾多次為客戶進行ASIC芯片設計，但主要集中於智慧手機相關領域且製程超過6nm。聯詠已開始利用Arm的架構進軍雲端/AI領域，其N4測試芯片將於2025年第1季度推出，目標是大型語言模型（LLM）的訓練和推論，我們認為這是一款為Anthropic設計的芯片。聯詠還宣布，其Neoverse N2測試芯片將在台積電進行AI應用。
**瑞昱（Realtek，2379.TW）**供應網路和多媒體IC，用於以太網、Wi-Fi、藍牙和音訊應用，是台灣第三大無晶圓廠公司。瑞昱也加入了Arm Total Design計畫，目標是進入伺服器/AI市場，因為其總收入的70%以上來自消費技術相關領域。瑞昱目前正在開發DPU，最早可能於2027年量產，但更合理的時間框架可能是2028/29年。
**神盾（Egis，6462.TWO）**於10月15日宣布將與其子公司Alcor Micro Corp共同加入該計畫。神盾集團公司目標是加速基於Arm的晶片技術在AI HPC伺服器芯片中的商業化和更廣泛的採用。神盾將貢獻其UCIe IP，這是一種晶片架構的關鍵互連界面；Alcor將提供其在高階CoWoS封裝服務和晶片設計方面的專業知識；Arm則將提供其最新的Neoverse CSS V3平台，以實現高效能、低延遲和高度可擴展的AI伺服器解決方案。神盾正在與來自美國、韓國和中國的客戶接洽，儘管仍在討論中，但針對中國客戶的I/O晶片機會可能性較高。