AI PC從何而來?一文認識AI PC如何成為PC產業的重量級奧援

AI PC從何而來?一文認識AI PC如何成為PC產業的重量級奧援

自生成式AI問世以來,AI PC的概念逐漸引起市場關注,今年的台北電腦展更是將討論熱度推向高峰:軟體系統公司強調應用發展,半導體設計廠集中於硬體效能競爭,個人電腦品牌則以整合為核心策略,各企業無不積極爭奪AI PC市場話語權,為已沉寂一段時日的PC產業迎來了久違的高人氣。儘管AI PC仍在起步階段,能否發展為殺手級產品仍有諸多挑戰,但可以肯定的是,AI PC作為AI應用平台之一,在目前亟欲尋找新一波商機的PC(包含:桌機、筆電,以下均以PC代稱)業者眼中,已是重振產業的重量級奧援。

● PC產業沉澱兩年 已見止穩
● 2025年PC產業喜迎AI換機浪潮
● AI PC有何過人之處?
● PC品牌商推各式AI應用
● AI PC晶片升級NPU成焦點
● AI PC帶起CPU功耗比較 x86、ARM架構競爭再起
● AI PC潛在台廠受惠供應鏈出列
● 相關個股1:華碩(2357)
● 相關個股2:聯發科(2454)
● 相關個股3:台積電(2330)


PC產業沉澱兩年 已見止穩

新冠疫情在2020年爆發,催生居家上班、遠距教學等需求,帶動PC產業成長。2020年PC出貨量突破3億台,成長幅度為2010年以來最大,出貨量並在2021年來到高峰;隨後疫情緩解,隔離措施陸續解除,又通貨膨脹居高不下,全球進入升息周期,市場消費PC的誘因消失,致使PC供應鏈於2022年起面臨庫存問題,整體產業轉趨疲弱。

時序至今,IDC統計,中國大陸仍因通縮壓力而未有太多PC需求,但美洲與歐洲、中東及非洲地區PC消費已有所增加,推動PC出貨量開始復甦,去年下半年全球PC銷售數量漸回到疫情前水準。2024年第1季全球PC出貨量來到5,980萬台,並在低基期的情況下,較去年同期成長1.5%,睽違兩年首度出現成長。

經過兩年來的沉澱後,PC產業初見轉圜曙光,但能不能夠延續成長仍在未定之天,惟近來出現不少好消息,使PC產業重新為市場關注,其中,AI PC是最受矚目的關鍵詞。

產業-11-1-全球PC出貨數量

產業-11-2-PC品牌2024年第1季出貨概況

 

2025年PC產業喜迎AI換機浪潮

回顧PC產業歷史發展快速發展的時點,一是網路瀏覽服務興起,快速拉升1995~2000年PC產業出貨,另一波則是WiFi技術革新,將2003年~2011年PC產業推向高峰。近來,隨ChatGPT在2022年橫空出世,以其為首的生成式AI迅速成為當今最具影響力的科技應用之一,因此,PC作為多數用戶與AI工具互動的媒介,在規格、應用等面向將出現何樣變化,能否推動PC再創第三波巔峰,自然也備受市場期待。另可留意的是,由於2024年起疫情期間出貨的PC逐漸進入汰舊期,再加上微軟準備在2025年停止對Windows 10的軟體更新與支援,許多用戶將開始考慮更換設備。在此背景下,市場預期品牌廠商、軟體和作業系統供應商、零組件廠商以及通路商將會向客戶推銷具備AI功能的PC,期以賣出價格較高的設備、縮短硬體更新周期,並為客戶提供AI功能及服務。

整體而言,PC產業對於AI PC銷售前景抱有相當期待,根據研調機構對AI PC初步定義的標準(搭載可加快運算晶片的PC)進行推估,今年AI PC滲透率可達16%,2025年則會正式進入快速成長期,預估2028年全球AI PC出貨量可達2.17億台,滲透率約為66%(英特爾則樂觀預估可達80%),2023~2028年複合成長率為54%。

產業-11-3-AI PC出貨量預估

 

AI PC有何過人之處?

近來,英特爾與微軟共同將AI PC具體定義為擁有特定效能和功能的應用平台,必須滿足三項條件:一是內建NPU;二是能運行微軟AI助理Copilot;三是配備微軟Copilot實體鍵。微軟並認為AI PC的NPU算力需達到40 TOPS(每秒1兆次運算)。不過,廣義來說,只要PC本身可以執行AI應用,就可以稱作AI PC。

在各式AI應用中,生成式AI尤受矚目,其可撰寫對話、創造影像和音樂,甚至將影像轉換成文字或把文字轉換成影像,影響層面擴及日常生活和職場工作。

建立生成式AI的第一階段是訓練(AI Training),透過大量數據讓模型學習,而在模型訓練好之後,就能進行第二階段的推論(AI Inference),意即使用它來對輸入的資料生成結果。

目前主流使用的AI模型在訓練和推論上需要耗費龐大運算量,因此是使用雲端服務供應商所提供的AI伺服器來運行,其中,推論的運算量較小,所以推論除了在雲端運行之外,也具有部屬到PC等終端裝置裡運行的可行性。

而AI PC的特點之一,即是具有較高的算力,讓AI PC可以自行處理大部分的推論需求。如此一來,因不須使用雲端的計算資源,有助節省使用成本,也因不需要上傳資料至雲端,可提升資料隱私安全性,還不用等待資料來回傳輸的時間,讓推論反應更快,並能在沒有網路連接時正常使用。簡言之,讓AI PC負擔部分AI算力需求,不用事事上雲端運算,對使用者來說,省錢、省事、又省時。

 

PC品牌商推各式AI應用

聯想、惠普、戴爾現時穩居前三大PC品牌廠地位,蘋果、華碩、宏碁則緊追在後。各大品牌廠於今年推出多款具備各式AI功能的機種,引人注目。

產業-11-4-PC品牌市佔率概況

產業-11-5-PC品牌商AI PC機種

在各AI PC機種中,可觀察到主要AI種類大致分為個人化的助理,如聯想的「聯想小天」、惠普的「Superpower AI assistant」;或是效能運用最佳化軟體,如戴爾的「Dell Optimizer」、微星的「AI Engine」;還有創作相關程式,如華碩的「Muse Tree」和「Story Cube」;以及提供頁面回顧等智慧操作的功能,如宏碁的「Swift 14 AI」。

目前來看,AI PC仍在發展初期,各品牌多方嘗試發展其他AI軟體,其中又以工作應用類型居多,因此市場預期AI PC將從商務用PC開始推廣,成為企業用戶的基本配備,而能否打入大眾消費市場,則端看廠商能不能在PC平台上打造出一AI殺手級應用,吸引一般用戶買單。

 

AI PC晶片升級NPU成焦點

為使PC順利運行AI,PC硬體規格將大大升級,其中又以晶片升級為AI PC發展的首要目標。目前來看,AI PC有中央處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)、神經網路處理器(NPU)等三種處理器互相搭配,將不同的工作交給不同專長的處理器。

CPU就像人類大腦,用於處理PC資訊及控制PC運作,沒有安裝CPU,PC就無法處理任何指令。理想上,CPU能獨立完成PC裡的所有工作,運行AI應用也不例外,但若所有事都靠CPU,則運行的效率會非常有限,此時如有GPU幫助,AI運算能力才會明顯提升。值得留意的是,GPU最初的目的是負責繪圖運算,功能是渲染PC遊戲的視覺效果,但近來逐漸演變為更為通用的處理器,適合使用在深度學習和機器學習演算法上,在AI運算中大大發揮作用,連帶讓輝達等GPU供應商晉身為AI領域的關鍵技術擁有者。

現行多數AI應用多能憑CPU、GPU順利運行,惟隨AI應用開枝散葉,不同種類的專用晶片也應運而生,以滿足不同需求,而NPU即是其一。NPU是類似於人類的神經系統的處理器,特別為加速AI應用而設計,較一般CPU、GPU有著更高的AI運算效率和更低的功耗。

去年12月,英特爾發表Meteor lake晶片,首次將NPU納入其CPU架構,支援相關軟體應用,加速AI PC晶片領域競逐步調。除Meteor lake晶片外,其他已上陣或準備登場的AI PC晶片包括高通於年中出貨的Snapdragon X Elite晶片,NPU算力可達45 TOPS,和蘋果M4晶片,NPU算力有38 TOPS,以及超微Ryzen AI 9 HX 370晶片,NPU算力高達50 TOPS,還有英特爾規劃的Lunar Lake晶片,NPU算力也有48 TOPS。

其實,讓PC搭載NPU的想法並非完全陌生。過去包括超微Ryzen 7000、高通8cx、蘋果M系列等晶片就已有將AI加速運算的NPU規畫至晶片內的作法,用來加速人臉辨識、自動選字、翻譯以及優化使用體驗等功能。而在ChatGPT問世後,確立了生成式AI是未來AI應用發展火車頭,拉動終端裝置在運行語言模型的硬體能力需求,繼而使NPU的角色愈發吃重。

 

AI PC帶起CPU功耗比較 x86、ARM架構競爭再起

PC CPU一直由Intel的x86架構居主導地位,然而,隨AI PC商機開展,具低功耗、運算能力強等優勢的Arm架構CPU能見度霎時提升,或將是AI PC規格升級趨勢裡,不可小覷的質變浪潮。

x86架構採複雜指令集,其指令集的功能強大,相容性高,核心性能多較ARM架構處理器佳,惟其需透過複雜的硬體設計才能運行複雜指令,因此會產生較高功耗。目前,x86架構廣泛應用於桌上型電腦、伺服器、高性能計算機等。

ARM架構由ARM設計並授權給其他公司生產。ARM架構採精簡指令集,大幅簡化架構,使其具有小體積、低功耗、高效能等優勢,從蘋果、高通、聯發科等公司多以ARM架構設計手機晶片即可見ARM架構CPU在移動式裝置的成功。

x86架構CPU原有數家晶片商相互競爭,惟在Windows和Intel兩強聯手後,PC CPU市場逐漸被Intel主導,PC軟硬體供應鏈也成為以x86架構為主的生態系,直至蘋果於2020年推出自行開發的ARM架構CPU M1晶片後,ARM架構才重新在PC市場獲得矚目。

產業-11-6-CPU價購差異與比較

蘋果M系列晶片的成果顯示了ARM架構CPU在PC上大有可為,然而,ARM架構CPU能否順利融入Windows體系還仍待觀察;過去,微軟在Windows on ARM的嘗試並不成功,Windows on ARM未能給市場留下太多印象,但不可否認的是,ARM架構CPU的低耗能特性在需要高度運算的AI應用領域的確給予市場偌大想像,甚至已可見到各手機晶片大廠挾ARM架構晶片技術,積極搶進PC平台。

高通是智慧型手機CPU霸主,近年將目標瞄準PC市場,於2023年推出Snapdragon X Elite,今年更進一步擴大該系列產品線,推出Snapdragon X Plus。台系手機晶片設計龍頭業者聯發科同樣快馬加鞭,與輝達合作開發Arm架構的AI PC CPU,目標今年第3季完成設計定案,第4季進入驗證,並在2025年上半年量產。

Windows on ARM在AI應用快速發展的現今,頗有水到渠成之勢,機構紛紛看好此波Windows on ARM來真的,將有感改變PC市場,估計ARM架構CPU的PC在市場滲透率將會從2024年1%起提高,於2028年達到26%。

最後,就不同CPU架構的PC消費取向評估,對企業來說,若所使用的軟體不支援ARM,那麼採用ARM架構PC的可能性就會大幅降低,因此,市場認為採用x86架構的英特爾或超微的AI PC對企業用戶來說較有吸引力。反觀,一般PC使用者多數以網頁瀏覽為主,而目前在網頁瀏覽和娛樂相關軟體皆有支援Windows on ARM,所以預期一般消費者對於ARM架構的蘋果或高通的AI PC接受度可能較企業用戶高。

x86、ARM架構的競爭相隔數年後再度浮上檯面,為業界關切,而隨著各大品牌搭載高通 Snapdragon X Elite系列的筆電在今年年中陸續上架,使用者的反饋將可揭示其初步態勢。

 

AI PC潛在台系受惠供應鏈出列

PC產業於今年進入疫後汰舊期,又AI功能百花齊放,可望吸引消費者嘗鮮,PC出貨量有機會止穩回升。AI PC因硬體規格升級,價格相比一般PC高約100~150美元,可預期AI PC將可提升PC產業獲利,PC品牌商如華碩(2357)、宏碁(2353)等可直接受惠,和碩(4938)、廣達(2382)、仁寶(2324)等硬體組裝廠雨露均霑。

進一步解構AI PC零組件,其中,聯發科(2454)與輝達合作進軍PC平台,可望搶食Windows on ARM商機,在智慧型手機市場成長走緩時期,補上其他裝置商機帶來的獲利。而隨各IC設計廠推出AI PC晶片,台積電(2330)、日月光投控(3711)等先進晶片關鍵製造商肯定不會缺席,將可提升其在PC的市占。

因AI PC需要安裝大型語言模型,所以除了升級CPU性能外,還需要擴增DRAM。目前一般PC的主流標準DRAM為8GB,未來若欲搭載Copilot和其他Windows 11 AI功能,則會需要至少16GB,甚至32GB。

另一方面,AI PC對於NAND容量需求應會較一般PC多,又AI PC將會箝入更多使用NPU的AI功能,而這會間接提升系統複雜性,或會使應用於代碼執行的NOR Flash的密度提升。AI PC對記憶體容量的需求顯著增加,為群聯(8299)、華邦電(2344)等記憶體供應鏈創造獲利機會。

鑒於更快的數據傳輸需求和OEM廠商推出的新功能,市場認為PC和PC相關設備將加速採用USB 4,譜瑞-KY(4966)、祥碩(5269)、瑞昱(2379)等IC設計商擁有一系列USB 4產品,將是該領域的焦點廠商。

AI PC多結合音訊功能,對於麥克風的音質、降噪需求提升,MEMS麥克風數量和平均銷售價格將增加,嘉惠鈺太(6679)營運。另外,AI PC強調的安全性,也會反映在其新功能上,包括觸控螢幕、指紋辨識、攝影機等都將具有AI功能,助義隆卡位AI PC市場。

可留意的是,AI PC能耗提升將是無可避免的情況,又PC必須要維持機體輕薄、續航力長等特性,使得節能、散熱成為AI PC零組件開發重點方向。

市場認為Oxide、LTPS、OLED可能更符合AI PC對低功耗的需求,而所嵌入的組件如DDIC和Tcon也會隨之更換,會使友達(2409)、聯詠(3034)等受益。電源管理也是節省能耗的關鍵,AI PC的電源管理IC的潛在價值將較一般PC高,有利於矽力*-KY(6415)、力智(6719)等。AI PC散熱解決方案則預期由建準(2421)、雙鴻(3324)、奇鋐(3017)等提供。

除此之外,PCB供應商也有受益的空間,因HDI PCB可望逐步取代傳統多層的PCB,不僅因電性能和訊號正確性佳,也可以節省更多空間,以供安裝散熱以及其他零組件。

產業-11-7-台灣AI PC供應鏈整理

產業-11-8-台灣AI PC供應鏈整理2

 

相關個股1:華碩(2357)

公司簡介:華碩為全球知名PC品牌,今年於COMPUTEX展覽中推出搭載Snapdragon X Elite晶片的Vivobook S15,提供即時字幕、NPU創作支援、回顧、燈光背景模糊、AI智能助理等功能,惟AI PC仍處發展初期,市場估今年AI PC僅占華碩整體PC出貨量約5%。除AI PC外,華碩另拓展其他AI產品,雲端有AI伺服器、企業邊緣端則有相關的IPC、AIoT產品,公司產品多樣。

近況分析:目前公司庫存已於去年上半年回到健康水位,惟目前全球景氣不確定性仍高,今年上半年PC出貨量能仍溫吞,預期下半年出貨量才會放大,主要推升因素為微軟作業統更新、以及AI PC新機推出激勵市場換機意願,市場預期華碩今年PC出貨量年增低個位數。另一方面,華碩AI伺服器今年首季比重已達高個位數,超前公司目標,不過估其今年占整體營收比重僅5%,仍相對有限。市場平均預期華碩今、明年EPS各為36.7元、40.0元。

產業-11-9-華碩2357近況分析

 

相關個股2:聯發科(2454)

公司簡介:聯發科是台系手機晶片設計大廠,主要以中低階手機為主要產品,近幾年持續拓展手機以外的業務,積極在行動運算、物聯網、特殊應用IC設計及車用等各項目耕耘。另外,在邊緣運算領域裡,聯發科擁有廣泛且可規模化的邊緣AI產品組合,橫跨智慧型手機、運算裝置、機器人及汽車等領域,並與全球生成式AI生態系高度結合,使聯發科非智慧型手機營收占比來到約四成,公司也傳出將與Nvidia共同推出ARM架構之AI PC晶片。

近況分析:公司預估今年各項業務可望較去年成長,當中又以手機為主要動能。聯發科受惠5G滲透率由去年57~59%增加至61~63%,以及生成式AI驅動智慧型手機升級需求,有利旗艦和高階智慧型手機市占增加,今年手機營收成長將成長14~16%,其中旗艦手機晶片營收可望成長超過50%。市場平均預期聯發科今、明年EPS各為63.3元、79.7元。

產業-11-10-聯發科2454近況分析

 

相關個股3:台積電(2330)

公司簡介:台積電是AI晶片熱潮最主要受惠者,今年以來AI晶片供不應求,台積電也持續擴充先進封裝產能。近來繼代工蘋果、輝達、超微、聯發科等科技大廠AI晶片後,也傳出協同旗下特殊應用IC設計服務廠創意(3443)投入AI伺服器必備的高頻寬記憶體關鍵周邊元件代工。整體而言,AI因需高運算能力,提升半導體用量,台積電的技術領先地位使公司穩當拿下未來HPC、AI相關業務。●近況分析:消費性電子已回到合理水位,HPC、AI需求維持高速成長。包括輝達H100持續放量,B系列於今年第2季起貢獻台積電營收,支撐4、5奈米稼動率維持高檔。除此之外,CoWoS月產能也將於今年底3.5萬片提升至明年底5.2萬片。隨著邊緣AI商機興起,聯發科、高通、英特爾陸續發表手機及PC相關晶片,台積電持續大啖AI商機,預期今年AI營收比重將占今年營收11~13%,2028年可望突破20%。市場平均預期台積電今、明年EPS各為39.5元、50.5元。

產業-11-11-台積電2330近況分析


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