前言
隨著科技發展，電腦所需處理的資料量也越來越龐大，過往電腦的傳輸速度顯然無法滿足下一代高速運算的需求。因此當更快速的傳輸介面規格一推出，高速傳輸IC設計業者也必須加大投入資金開發相關產品。然而近年碰上景氣反轉，晶片主要應用於消費性電子產品之高速傳輸IC設計業者營運不免受到衝擊，營收與獲利皆呈現衰退走勢，經歷了兩年的庫存調整期，2023年下半年廠商庫存多已回復至較為健康的水位，並且隨通膨陸續降溫、AI需求的激增，終端需求有望逐步回溫。本文將帶您認識高速傳輸IC設計業，以及展望IC產業最新趨勢。
什麼是高速傳輸IC設計產業？
在認識高速傳輸IC設計之前，必須先了解ASIC（Application-Specific Integrated Circuit,特定應用積體電路）。ASIC是能針對不同的產品需求生產完全訂製的特規積體電路，像ASIC晶片常用於車用輔助系統、音頻處理、武器系統、通信傳輸等等各個大相徑庭的專用領域。而高速傳輸IC設計即為一種ASIC的IC design，作為CPU、GPU及記憶體溝通的橋樑。由於資訊大爆炸及AI的出現，需要傳輸的資料量越來越龐大，因此在高速傳輸IC的規格提升上就有著顯著要求，並且迭代的速度有加劇的趨勢。
IC設計產業的特性
特性一、輕資產特性
因為高速傳輸IC設計業者與其他IC設計廠商一樣，在設計好電路圖後，會交給中下游的晶圓代工廠與封測廠去做製造與封裝測試，IC設計業者本身不涉及生產流程，也不會建造廠房，所以投入的資本支出及所擁有的固定資產較少。因所需投入之資本支出較低，相對而言留存於手中的現金比例會較高，通常也較不會有流動性問題。以近期的數據來看，其他廠商固定資產佔總資產的比例普遍大於30%，部分甚至高達50%以上，現金佔總資產的比例僅約20%左右；而高速傳輸IC設計業者固定資產佔總資產的比率普遍低於10%，通常為辦公室與電腦設備等，現金佔資產的比例則高達40%。
特性二、研發費用佔比高
如上所述，因為這不是一個靠資本賺錢，而是屬於靠頭腦及技術賺錢的產業，因此研發費用投入佔比很高。以高速傳輸IC設計業者來說，因為近幾年剛好碰到規格轉換期，投入研發比重又更高，業者普遍研發費用大概佔營收的20-30%左右，整體IC設計業者之研發投入約佔營收的10-20%之間，其餘廠商更是普遍僅佔營收之10%以下。
高速傳輸IC設計主要產品有哪些？
日後AI的應用將會擴大普及，計算的端點也會從雲端移至分散式實體端點，稱為邊緣運算(Edge computing)，對高速傳輸IC，將伴隨需要更大量的資料傳輸。原先的傳輸速度已越來越不符合需求，當CPU及GPU的處理速度已越來越快，記憶體已發展至DDR5，網速已升級至5G。但資料在這些電子元件間的傳輸速度明顯不夠快，在電腦與外部設備間的傳輸速度也遭遇一樣的問題。有鑑於此，USB-IF協會及PCI-SIG組織皆已於2019年推出「USB 4.0」與「PCIe 5.0」標準，高速傳輸IC設計業者即是負責設計與銷售相關晶片的廠商，接下來將針對這兩種高速傳輸介面標準作簡單介紹。
1.Universal Serial Bus(USB)
為最常見的傳輸介面標準，主要用於電腦等設備與外部設備之間的連接，速度較PCIe慢，但具有可插拔之特性，且可兼容不同的設備，泛用性較高。而USB依據應用地方不同，主要可分為三種不同類型:
- 主控端（Host）主要為裝設於電腦或主機內部之晶片，而因為現今筆電強調輕薄短小的特性，可裝設的連接孔較少；
- 集線器（Hub）即是從主機與筆電中拉出，主要用於擴充USB接點及連接主機與周邊設備；
- 設備端（Device）則為裝設於隨身碟及滑鼠等周邊設備裡面之控制晶片。
USB-IF協會於2022年11月發布USB 4.0 v2標準，然因規格發表至廠商研發新產品通常需要1-2年的期間，產品驗證至推廣亦普遍需要花1-2年，目前廠商產品開發仍以USB 4.0為主。
版本 理論最大傳輸速度 規格推出時間 USB1.0 1.5Mbps 1996 USB1.1 12Mbps 1998 USB2.0 480Mbps 2000 USB3.0 5Gbps 2008 USB3.1 10Gbps 2013 USB3.2 20Gbps 2017 USB4.0 40Gbps 2019 USB4.0 v.2 80Gbps 2022 表一：USB標準演變，資料來源：USB-IF協會、安國年報
2.Peripheral Component Interconnect Express （PCIe）
主要用於電腦、主機系統內部組成之間的連接與傳輸（如連接CPU、記憶體與其他設備），速度最快，但因設於主機系統內部，不可隨意插拔。PCI-SIG組織於2022年1月發表了PCIe 6.0規格，但與USB相同，目前廠商開發仍以PCIe 5.0產品為主。
版本 理論最大傳輸速度 規格推出時間 PCIe1.x 8GB/s 2003 PCIe2.x 16GB/s 2007 PCIe3.x 32GB/s 2010 PCIe4.0 64GB/s 2017 PCIe5.0 128GB/s 2019 PCIe6.0 256GB/s 2022 表二：PCIe標準演變，資料來源：PCI-SIG
3.Repeater(中繼器)：
因在進行高速訊號傳輸時，會產生訊號衰減的情形，造成訊號完整性與訊號品質下降，而隨著訊號越傳越遠，傳輸速度也會越來越慢，所以會在其中加入中繼器（Repeater）以作調整，讓訊號不要衰減的那麼嚴重。Repeater又可分為Retimer與Redriver兩種。 Redriver可以增加訊號的穩定性，成本比較低，所以主要運用於一般電子用品與主機板等較短距離的傳輸；Retimer除了可以增強訊號，也會對信號進行均衡與修復，因為成本比較高，主要用於長距離或資料中心等對訊號完整性要求較高的地方。
高速傳輸IC設計產業市場規模大嗎？
全球市場規模
根據Skyquest調查顯示，2022年全球傳輸介面IC市場已達美金98.71億元，預計2030年將可達美金170.41億元以上，平均年複合成長率為7.76%，但綜觀全球市場，傳輸介面IC產業整體仍由歐美IC設計公司與IDM廠把持，如美國的Broadcom（博通）、On semi（安森美）、Texas Instruments（德州儀器）及歐洲的NXP（恩智浦半導體）等。除了先進者優勢外，這些廠商規模大，產品線亦廣，可與其他種類晶片一起銷售，並提供較優惠的價格與較完整的產品服務，故台灣廠商僅佔整體市場規模不到10%。
台灣廠商營運模式
以營運模式來說，台灣高速傳輸IC設計業者主要有分三種營運模式：
1.做南橋晶片組的廠商，會將晶片出給CPU廠，以這個模式經營的廠商只有祥碩一家。
2.做USB Host端與Repeater的廠商，會通過IC通路商出給主機板廠或代工廠，例如譜瑞。
3.USB Hub及Device廠商則是主要出給像隨身碟這些周邊配件的廠商，這些廠商獲利較為不穩，在現今景氣不好時期，亦多呈現虧損趨勢。
一開始晶片組有分成南北橋，CPU及記憶體之間是透過北橋晶片所連接，但後來北橋的功能已經整合進CPU裡，晶片組只剩下南橋的部分，原先大部分晶片組還是由CPU廠自己製作，然而近幾年，AMD為了要專心與Intel競爭CPU部分的市場，並且也投入資源於研發AI相關之處理器，轉而將旗下中低階晶片組委託給祥碩設計，所以祥碩的晶片組才會直接出給AMD，AMD再一起出給主機板廠商，而因為有這一部份的收入來源，祥碩的整體營運表現相較其餘同業更加穩定。
而在前面產品介紹時有提到，USB Host端晶片與Repeater主要裝設於電腦或主機內部，USB Hub主要用以擴充連接孔，USB Device則是裝於隨身碟這些周邊配件的控制晶片，所以前兩者產品主要出給主板廠，後兩者產品則主要出給周邊配件廠。而前者之廠商，因晶片裝於主機板上，且會透過南橋晶片組與CPU相連，容易有相容性問題且有相關認證問題，故與客戶關係較為密切，多有穩定之供應客戶；而後者廠商產品同質性較高，較無差異化，如產品無特色多淪為削價競爭，故一般而言前者的營運表現會相較後者穩定。而若有跨多項產品類別的廠商，因為較不易受單一產品競爭影響，營運波動又會相較僅做單一產品類別的廠商穩定。
高速傳輸IC設計的台廠有哪些？
台灣目前有主要有九家公司跨足高速傳輸IC設計的領域，下表統整出各廠商的主力產品：
廠商
(股票代碼) USB Host USB Hub USB Device PCIe Retimer Redriver 備註 祥碩
(5269) O O O O 主要幫AMD代工晶片組。 聯陽
(3014) O 高速傳輸相關營收佔比僅不到30%，其他含內嵌式控制IC、電子紙控制IC等。 譜瑞-KY
(4966) O O O 高速傳輸相關營收佔比約40%，其他產品含DP相關IC等。 精拓科
(4951) O O O O 以工業電腦相關IC為主。 威鋒
(6756) O O O 以Hub及Device為主。 創惟
(6104) O O O O 以Hub及Device為主。 旺玖
(6233) O O O 以Hub及Device為主。 安國
(8054) O O 以Hub及Device為主。 安格
(6684) O O 以Hub及Device為主。 表三：台灣高速傳輸IC廠商產品，資料來源：各公司股東會年報、法說會及官網，TEJ整理彙總
高速傳輸IC設計產業近況分析
終端需求回升
因高速傳輸IC廣泛運用於筆電及桌電等消費性電子產品中，終端產品需求會嚴重影響上游IC設計業者營運表現。根據Gartner研調機構資料顯示2023年第四季度才終於終結出貨量連8降的窘境，考量整體庫存水位加上微軟windows 8已於2023年9月正式停止更新，windows 10亦將於2025年結束更新，或有望帶動部分消費者於2024年更換筆電與電腦之趨勢，帶動產品出貨走揚。
庫存調整按部就班
於疫情初爆發的2020年，因缺工及缺料等問題浮現，又遇上塞港等因素致運輸受阻，晶圓代工廠產能漸轉吃緊，而後疫情漸趨嚴重，宅經濟效應爆發，筆電等終端消費性電子產品需求報量上升，上游IC設計業者面臨訂單滿載卻無貨可出的窘境。因此大家紛紛加大投片量，甚至為保產能向晶圓代工廠者簽下產能供應長約，至2021年，庫存水位與售貨天數逐漸攀升。進入2022年疫情逐漸趨緩，但通膨與戰爭等總體經濟不利因素持續發酵，終端需求續衰導致去庫存進度緩慢，加上先前簽下之產能供應長約，除需支付預付款項或保證金外，亦有約定需達一定之投片量，致2022年庫存水位與售貨天數居高不下。進入2023年下半年，隨終端產品廠商庫存逐漸去化，加上高速傳輸IC設計業者進行庫存控管，存貨水位已自2022年底之100億元回落至2023年9月的75億元，售貨天數亦自179天減少至156天，而隨庫存控管，積壓於存貨之資金亦隨之釋放，業者普遍營運現金流亦轉流入，推測業者資金周轉壓力漸緩解。
營收與獲利谷底醞釀反彈
儘管在2020及2021年受惠於疫情造成的宅經濟紅利，讓整體產業規模呈現成長，但隨之而來的解封及前期因過度訂貨造成的「長鞭效應」逐漸浮出，讓整體營收自2021年見高以後持續下挫，這是去庫存的必經之路；但毛利率表現相對穩定都能維持約莫5成的水準，而盈利率在2023年下半年也開始有築底回升之勢。隨終端需求逐漸回溫，營運表現可望逐步回穩，加上USB4.0與PCIe5.0相關產品都將於2024年逐漸放量，以今年整體產業基期較低之情況，2024年應可出現緩步回升之趨勢，而規格轉換效益能貢獻多少獲利表現，仍需視景氣復甦程度狀況而定。若景氣無法全面回溫，消費者恐較無意願更換新產品，對業者營運貢獻幅度將會不那麼顯著。
競爭白熱化，強者為王
USB Hub端與Device端廠商本身即由於產品差異化小，產業競爭愈趨激烈，然近年來由於美國頻繁針對中國半導體產業進行打壓，中國則希望可以完善自己整條半導體的供應鏈，達成半導體自給自足的目標，以擺脫美國的牽制。因此對半導體產業的補助不斷，相關業者家數也愈來愈多。
而美國對中國的半導體禁令，主要佈局先進製程部分，而在IC設計方面，則主要管制高運算力的晶片，例如與AI運算相關的晶片，而高速傳輸相關晶片不在美國的管制範圍內，再加上中國廠商原先就很擅長壓低成本並採取低價競爭的策略，如果中國政府將本來要投入高運算晶片的資金，轉而挹注其他產品類別，那對於產品差異化不大，相對競爭力較小的USB Hub端與Device端廠商來說，受到來自中國低價產品競爭的威脅會增加，雖近一年由於市場需求低迷，一些過去為索取補助而創立的中國IC設計業者陸續傳出倒閉消息，這也使不少現存中國IC設計業者策略轉趨保守，不再追求最先進的製程，而是選擇在既有產品線裡選取最能打開市場的策略，這亦可能增加高速傳輸IC設計產業之競爭，台灣業者如沒有規畫特別具有差異化之產品的話，未來處境恐怕會更加艱困。
結語
展望2024年，雖總體經濟不利因素仍在，終端需求亦尚未全面回溫，但因美國CPI年增率回落幅度顯示通膨壓力緩解情況下，美國聯準會（Fed）與各國央行多維持「不升息」動作，且經過近兩年的景氣低迷與庫存消化，消費市場應有望於2024年逐步回溫。加上因為2023年整體處於營運低谷，在低基期效應下， 加上windows舊系統停止更新與傳輸規格轉換等因素影響，雖難像疫情期間一樣再創營運高峰，但推測高速傳輸IC設計業者應仍能於2024年上半年穩步成長，並於2024年下半年產業旺季有望迎來較高的成長幅度。
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