三星電子(005930-KS)正與晶片架構設計商Arm深化合作, 共同開發下一代端側人工智慧(AI)系統單晶片(SoC), 並計畫採用三星2奈米製程量產。據韓國媒體報導, Arm已於8月底批准這項專案的初期非重複性工程費用(NRE), 雙方隨後正式啟動共同開發, 代表這項端側AI晶片計畫已進入實質推進階段。

根據業界消息, 此次合作由Arm提供AI加速器(AIC)架構、RTL等核心設計技術, 並將最終客戶需求傳達給三星, 同時負責協調及掌握整體開發進度。三星電子系統LSI事業部則負責SoC具體設計, 晶圓代工事業部則預計採用2奈米先進製程負責後續量產。

值得注意的是, 業界人士推測, 這款客製化晶片的最終客戶候選人可能包括OpenAI。不過, 目前三星、Arm及OpenAI均未正式確認OpenAI就是這項專案的最終客戶, 因此相關消息仍應視為市場及業界推測。

此次合作採用有限使用授權(LUL, Limited Use License)模式。換言之, Arm提供的架構及相關技術並非供三星自由使用於所有產品, 而是限定在特定客戶及特定產品的開發範圍內。Arm在專案中主要扮演核心技術提供者及共同開發夥伴, 並非直接向市場銷售這款晶片。

在商業模式上, 三星將承擔從SoC設計到製造的主要工作, 完成晶片後再直接交付最終客戶並實現商業收入。這使三星有機會同時從系統LSI設計及晶圓代工兩大業務獲得收益, 與單純承接晶圓代工訂單相比, 更能發揮其設計與製造垂直整合的優勢。

這項合作的核心背景, 是AI運算正從雲端資料中心逐步向智慧型手機、PC及其他終端裝置延伸。傳統AI服務大量依賴雲端伺服器進行推理及資料處理, 端側AI則可直接在裝置本身完成部分運算, 有助降低對雲端算力的依賴, 同時改善反應速度、功耗及資料隱私。

隨著生成式AI功能開始進入更多消費電子產品, 不同裝置對AI運算能力、功耗、延遲及成本的要求也出現差異。通用型晶片未必能完全滿足所有使用情境, 因此由AI企業或終端設備商提出需求, 再由晶片設計及製造商共同開發的客製化AI晶片, 正逐漸成為半導體產業的新方向。

OpenAI近期也正積極擴大AI硬體及自有運算基礎設施布局。路透此前報導, Anthropic正在建立Custom Silicon Team並尋求客製化晶片合作夥伴, 顯示AI模型業者對專用AI晶片的需求正快速增加。

此外, Broadcom(AVGO-US)近期公布的業績也顯示, AI客製化晶片市場正在高速成長。該公司第三季AI半導體營收達167億美元, 其中73%來自客製化晶片; 公司預計第四季AI半導體營收將升至217億美元, 並預期AI半導體營收在2027財年及2028年連續翻倍, 分別達到1150億美元及2300億美元。Broadcom目前已為OpenAI、Anthropic及Google等AI業者開發客製化晶片, 並已開始出貨新一代Google TPU及OpenAI的Jalapeño晶片。

在這種產業趨勢下, 三星此次與Arm合作的意義不只在於爭取一筆端側AI晶片訂單, 更在於建立AI客製化晶片的完整服務能力。如果最終產品順利進入量產, 三星將可同時展示System LSI的SoC設計能力及Foundry的2奈米製程能力, 有助於日後爭取其他AI企業及科技公司的客製化晶片專案。

尤其是2奈米製程, 將成為這項合作的重要看點。三星希望藉由先進製程提高AI晶片的效能及能源效率, 而實際參與端側AI晶片的設計及量產, 也能讓三星累積以2奈米服務AI客戶的量產經驗。若產品最終成功商業化, 相關成果有望成為三星日後向其他客戶推廣2奈米代工能力的重要案例。

事實上, 三星目前已透過Arm等合作夥伴布局AI晶片及先進製程。三星晶圓代工此前就曾與Arm、ADTechnology及Rebellions合作開發AI CPU chiplet平台, 採用三星2奈米製程及先進封裝技術, 顯示三星正試圖利用2奈米製程切入不同AI運算市場。

三星目前也正在擴大企業內部AI應用。OpenAI今年6月宣布, 三星電子在韓國的全體員工及全球Device eXperience(DX)部門員工將使用ChatGPT Enterprise及Codex, 這是OpenAI迄今規模最大的企業部署案例之一。三星計畫將相關工具應用於研發、製造、行銷、產品開發及軟體等工作。

對三星而言, 若這款端側AI晶片最終由OpenAI等大型AI企業採用, 將具有更大的戰略價值。一方面可替系統LSI業務增加客製化SoC設計收入, 另一方面也可替晶圓代工業務導入高階AI客戶, 形成設計、製造及最終交付的一體化商業模式。

不過, 目前這項合作仍處於開發階段, OpenAI是否最終成為客戶、晶片的具體規格、出貨時間及量產規模均尚未獲得官方確認。市場因此仍需等待後續產品開發及客戶定案。

若最終順利量產, 三星將不僅取得一項端側AI晶片專案, 更可能藉此建立2奈米製程服務AI客戶的實績。在AI運算需求從資料中心向終端設備擴散之際, 三星與Arm的合作能否進一步轉化為更多客製化AI晶片訂單, 將成為其系統LSI與晶圓代工業務未來的重要觀察指標。