2024 年科技產業大預測：AI 加速駛向新世界
全球市場研究機構 TrendForce 針對 2024 年科技產業發展，整理科技產業重點趨勢如下。
CSP增加AI投資，推升2024年AI伺服器出貨成長逾38%
ChatBOT、生成式AI等各應用領域發力，CSP業者微軟、Google、AWS等增加AI投資，推升AI伺服器（AI Server）需求上揚，TrendForce估算，2023年AI伺服器（含搭載GPU、FPGA、ASIC等）出貨量逾120萬台，年增達37.7%，占整體伺服器出貨量達9%，2024年再成長逾38%，AI伺服器占比逾12%。除了NVIDIA與AMD的GPU解決方案，大型CSP業者擴大自研ASIC晶片將成趨勢，Google自下半年加速自研TPU導入AI伺服器，年成長逾七成，2024年AWS亦擴大採用自研ASIC，出貨量有望翻倍成長，其他微軟、Meta等亦規劃擴展自研ASIC計畫，GPU成長潛力因此受侵蝕。整體而言，2023~2024年主由CSP等業者積極投資帶動AI伺服器需求成長，2024年後延伸至更多應用領域業者投入專業AI模型及軟體服務開發，帶動搭載中低階GPU（如L40S等系列）等邊緣AI伺服器成長，2023~2026年邊緣AI伺服器出貨平均年成長率逾二成。
HBM3e推升全年HBM營收年增達172%
AI伺服器（AI Server）建置熱潮帶動AI加速晶片需求，高頻寬記憶體（HBM）為加速晶片關鍵性DRAM產品。以規格言，除了市場主流HBM2e，今年HBM3需求比重亦隨NVIDIA H100 / H800及AMD MI300系列量產提升。展望2024年，三大記憶體廠商將推出新高頻寬記憶體HBM3e，速度提升至8Gbps，提供2024~2025年新AI加速晶片更高性能表現。AI加速晶片市場除了伺服器GPU龍頭廠商NVIDIA、AMD，CSP業者也加速開發自研AI晶片，產品共通點為皆搭載HBM。隨訓練模型與應用複雜性增加，帶動HBM需求大幅成長。HBM比其他DRAM產品平均單位售價高數倍，2024年將對記憶體原廠的營收顯著挹注，2024年HBM營收年增長率將達172%。
AI晶片幕後推手，2024年先進封裝需求增，3D IC技術萌芽
半導體前段製程微縮逼近物理極限，先進製程領導廠商台積電（TSMC）、三星（Samsung）及英特爾（Intel）除了尋求電晶體架構轉變，封裝技術演進也成為提升晶片效能、節省硬體使用空間、降低功耗及延遲的必要發展。台積電及三星更先後在日本建立3D IC研發中心，突顯封裝對半導體技術的重要性。近年Chatbot興起帶動AI應用蓬勃發展，協助整合運算晶片及記憶體，提供AI強大算力的2.5D封裝技術需求也隨之大增。2.5D封裝主要透過前段製程提供矽中介層（Silicon Interposer），將數個不同功能及製程的晶片以並排整合，再與PCB基板結合封裝。台積電CoWoS、英特爾EMIB、三星I-Cube等2.5D封裝皆發展數年，技術發展趨成熟並廣泛用於高效能晶片。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，3D封裝技術也萌芽。台積電SoIC、三星X- cube及英特爾FOVEROS皆陸續發表，與2.5D封裝差異在3D封裝去除矽中介層， 將不同功能晶片以TSV（矽穿孔）直接連接，降低封裝高度、縮短晶片傳輸路徑、提高晶片運算速度。 除此之外，不同功能及製程的晶片如何有效整合以達到AI、 自駕車等高算力、低延遲、低功耗需求，除了封裝技術突破，晶片連接方式甚至連接材料， 都是發展重點。
2024年全球非地面網路啟動小規模商用測試，加速非地面網路應用普及
全球衛星營運商Starlink與OneWeb衛星部署數量穩定增加，加上3GPP Release17與Release 18提供5G新空中介面（New Radio）在非地面網路發展方向，讓衛星商、晶片廠、電信商與手機商共同合作完成初步非地面網路（NTN）場景驗證。現階段非地面網路主要聚焦在行動衛星通訊應用領域，由用戶終端設備（UE）與衛星，測試特定場景雙向數據傳輸。展望2024年，晶片大廠加速推出衛星通訊晶片趨勢下，帶動手機大廠以系統單晶片（SoC）模式將衛星通訊功能整合至高階手機，部分用戶對高階手機有穩定需求，讓非地面網路朝小規模商用測試發展，成為2024年加速非地面網路應用普及驅動因素。從行動衛星通訊長期發展趨勢看，衛星間雷射光鏈（Inter Satellite Link，ISL）通訊技術能在低軌衛星間傳輸數據資料，並同時傳送至大規模跨區域用戶終端設備，實現6G低延遲全域通訊願景。
2024年6G通訊規劃啟動，衛星通訊扮演關鍵角色
6G標準化規劃2024~2025年啟動， 首個標準技術2027~2028年推出，6G關鍵技術突破，除納入超寬頻（Ultra- Wideband）接收器（Receiver）和發射器（Transmitter），地面和非地面網路整合、人工智慧與及機器學習將引入更多創新。6G將增加新技術應用，包括可重構智慧表面技術（RIS）、太赫茲頻段、光無線通訊（Optical Wireless Communication，OWC）、非地面網路實現高空通訊應用（NTN），沉浸式延展實境（XR）等更細緻感官體驗，透過創新提供殺手級應用，如全像投影（holographic）和觸覺通訊（Tactile Communications）、數位孿生等。6G技術標準逐次敲定，低軌衛星將陸續支援6G通訊，全球低軌衛星部署會在6G商用前後達高峰，估計應6G通訊、環境感測的無人機需求6G時代顯著提高。
更多新創業者加入，2024年Micro LED技術成本有望最佳化
2023年是Micro LED顯示技術邁入量產的關鍵年，解決成本居高不下問題是接下來首要之務。晶片部分，微型化工程啟動，大型顯示器主流34×58um開始被20×40µm甚至更小16×27µm取代。僅透過晶片微縮，四年內Micro LED晶片成本降幅每年至少20%~25%。轉移是Micro LED製程核心，Stamp製程穩定，雷射則是速度（Unit per Hour，UPH）取勝。邁入量產後， 業界著眼效率與良率取得更好平衡點，以Stamp轉移搭配雷射鍵合的混合轉移模式，冷加工概念能有效解決Stamp熱壓合的壓力與溫度問題，為備受關注的生產模式。
AR透明顯鏡微投影顯示是Micro LED極具潛力的應用市場，因極高PPI（Pixel per Inch）要求，尺寸必須控制在5µm甚至更小，相伴的晶片外部量子效率（EQE）低落問題也更棘手。採紅、藍、綠三色LED方案雖然單純，但紅光效率低落難克服。以藍光LED搭配量子點材料色轉換雖然有效迴避，但衍生出額外製程與材料壽命問題。新創企業跳脫傳統切入點，InGan基底的紅光LED、RGB LED垂直堆疊等方案也同樣引人注目。即使還難判斷哪個技術路線會成主流，但百家爭鳴有利催生最佳解決方案。零組件改善、製程最佳化、豐富解決方案，量產與應用多元化吸引下，2024年將有更多廠商投入，健全供應鏈同時，也最佳化Micro LED成本架構。
AR / VR不同微型顯示發展與競爭更激烈
AR / VR等頭戴裝置需求帶動，具超高PPI近眼顯示器需求提升，Micro OLED顯示器正是代表技術。雖然正式採用Micro OLED顯示器的AR / VR裝置不多，但關鍵品牌客戶採用後，Micro OLED顯示器就有機會逐步擴大規模。未來個人化顯示器持續發展，微縮化趨勢逐漸成形，必須仰賴半導體製程與顯示技術整合，不同的微型顯示技術如Micro LED也持續發展。Micro OLED顯示器將是集半導體製程與AMOLED蒸鍍製程之大成，對Micro OLED面板廠商而言，能否取得穩定晶圓代工資源搭配是一大關鍵。新廠商與既有廠商產業資源重新盤整是現在進行式，搭配OLED技術也有望從白光OLED逐漸朝RGB OLED發展。不過Micro OLED顯示器仍有瓶頸，如亮度及發光效率限制，能否取得頭戴裝置主流地位，仍需觀察各微型顯示技術發展進程。
材料與元件並進，氧化鎵商業化腳步漸近
高壓、高溫、高頻等應用場景增加，氧化鎵（Ga₂O₃）為超寬禁帶半導體材料，認為是下一代功率半導體元件的有力競爭者，特別電動車、電網系統、航空航太等領域。相較氣相生長的碳化矽與氮化鎵，氧化鎵單晶製備可透過類似矽單晶熔融生長法，擁有較大降本潛力。產業界已實現4吋氧化鎵單晶量產，有望幾年內擴大至6吋。基於氧化鎵材料的肖特基二極體與電晶體結構設計、製程等亦取得突破性進展，首批肖特基二極體產品2024年投放市場，有望成為首個規模商用的氧化鎵功率元件。即使氧化鎵仍有導熱性差與P型摻雜缺失等棘手挑戰，但相信功率半導體巨頭跟進及關鍵應用牽引，商業化指日可待。
動力電池或加速進入新電池更新，固態電池決定下個十年格局
全球動力電池產業進入TWh智造時代，對高安全與高能量密度電池的需求更突出，主流動力電池技術路線都近能量密度天花板，現有材料體系對電池能量密度與安全性等提升不足以滿足市場需求。各大車廠與電池廠商加速電池投資與研發，技術將迎接新突破，兼顧更高能量密度和安全性的固態電池技術成為各大企業重點，產業化更深入探索和實踐，包括凝聚態電池等半固態電池技術，開發和商業化應用或2024年加速動力電池產業進入更新，並對下個十年動力電池產業新格局產生重要影響。
鋰離子電池在電動車領域地位明確，但車輛類型眾多且用途情境相異，不同電池技術各因優勢存在。鈉離子電池因鈉元素儲量大且分布均勻有低成本優勢，但能量密度也低，故適合打造續航力不敏感的低價電動車，中國電池廠正致力產業化。氫燃料電池主打零排放、長續航、加氫速度快和支援冷啟動，重型商用車是重點類別，但氫燃料電池尚有能源轉換效率低、製氫及儲運成本高、製氫材料來源具爭議等問題，加上產業成熟度不足，市場乘用和商用車款仍少，需長續航的重型卡車大規模商用時間預計2025年後。
提高能源轉換效率、續航力、充電效率是2024年純電動車三大核心
從能源轉換效率看， 低損耗SiC晶片是提高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產能已被下游廠商鎖定，晶片成本降幅有限，晶片端縮小尺寸目標推動下，更進一步提高「溝槽型晶片技術」研發投入程度。
續航力方面，NCM（三元鋰電池）及LFP（磷酸鐵鋰電池）仍為車廠首選，最佳化電池包結構、調整材料配比以提高能量密度、增加續航力為目標；高能量密度的固態電池將先以半固態電池下半年開始少量裝車，2024年是觀察商業化的關鍵點。充電效率方面，為縮短充電時間，800V平台車型明顯增加，可支援360kW以上高功率快充，高功率快充站建設熱潮也隨之而起。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公里無線充電公路，充電方式朝多元發展，可望降低車主里程焦慮。
蓬勃發展的AI則協助電動車朝高度自動駕駛邁進，自動駕駛系統開發，可靠度是判斷是否進入市場的關鍵，AI扮演提高效率角色，協助巨量圖像分類與標記、搭建仿真模擬場景。隨著其他車廠急起直追，特斯拉Dojo超級電腦宣布量產，並計畫2024年投資10億美元以Dojo訓練神經網路，領先競爭者更先進自駕系統、制定可負擔售價將是特斯拉智慧駕駛站穩地位的利器。
全球加強綠化，AI模擬成推動再生能源與脫碳製造關鍵
國際能源署（IEA）指出，2024年全球再生能源發電量有望達4,500GW，近乎化石燃料，主要是政策推廣力道強化、化石燃料價格上漲、戰爭造成能源危機等。再生能源能發電若要穩定，電網、儲能、 管理等周邊系統勢必以AI加速智慧化並提升緩衝空間與精確度。以智慧電網為例，監督式學習（Supervised Learning）最佳化電力輸入輸出、非監督式學習（Unsupervised Learning）改善數據擷取品質，以及負載預測（Load Forecasting）、穩定性評估等強化整體效益，皆是2024年能源綠化技術發展關鍵。2024年智慧製造與能源管理將聚焦驅動系統能耗最佳化、全數據串連生態圈、可視化能源流動消費，藉動態數位孿生（Dynamic Digital Twin）虛實整合，將數據從碳流轉為綠流，再化為金流。生成式AI、3D列印等能加速製造設計、生產建模等環節，減少資源浪費，後勢頗具潛力。綜觀各領域綠化訴求，組織先須瞭解自家排碳量與碳足跡，碳盤查工具成雲端大廠重點產品，並持續以AI與機器學習最佳化碳排放量。
摺疊手機引領創新，新技術材料商業化推動OLED產業拓展小到大應用
OLED摺疊手機不斷創新，成功製造市場話題後，新上市摺疊手機無不針對消費者期望大幅改善，如更換輕量化複合材料給門板及螢幕支撐板，一體成形水滴型鉸鏈結構有效減少零件數量，甚至利用機殼蓋板取代鉸鏈龍骨，步步逼近直板機厚度與重量。當摺疊手機滲透率逐漸提升，除了不斷技術推演，還需要有效降低成本，市場普及時還能確保利潤。隨著OLED手機市場滲透擴大，IT將是下個OLED關鍵戰場。為了拓展IT市場滲透率，三星宣布啟動G8.7新廠投資計畫，京東方規劃中B16、JDI新技術eLEAP、維信諾朝OLED積極搶進，讓面板廠高世代佈局不僅因應蘋果中尺寸需求，也為OLED面板拓展其他應用市場開啟新契機。 2025年後新技術開發與導入將打破FMM及蒸鍍機台尺寸限制，加上高壽命材料商用化，高世代產線順利量產，均有助提升OLED各應用市場滲透率。
TrendForce定於11月3日台大醫院國際會議中心401會議室舉行「2024集邦拓墣科技 產業大預測」，邀請TrendForce旗下各研究領域的分析師搶先剖析2024年科技產業趨勢。
日期：2023年11月3日星期五
時間：09:50~16:00（09:20報到）
地點：台大醫院國際會議中心401會議室