三星电子(005930-KS)正与晶片架构设计商Arm深化合作, 共同开发下一代端侧人工智慧(AI)系统单晶片(SoC), 并计划采用三星2奈米制程量产。据韩国媒体报导, Arm已于8月底批准这项专案的初期非重复性工程费用(NRE), 双方随后正式启动共同开发, 代表这项端侧AI晶片计划已进入实质推进阶段。

根据业界消息, 此次合作由Arm提供AI加速器(AIC)架构、RTL等核心设计技术, 并将最终客户需求传达给三星, 同时负责协调及掌握整体开发进度。三星电子系统LSI事业部则负责SoC具体设计, 晶圆代工事业部则预计采用2奈米先进制程负责后续量产。

值得注意的是, 业界人士推测, 这款客制化晶片的最终客户候选人可能包括OpenAI。不过, 目前三星、Arm及OpenAI均未正式确认OpenAI就是这项专案的最终客户, 因此相关消息仍应视为市场及业界推测。

此次合作采用有限使用授权(LUL, Limited Use License)模式。换言之, Arm提供的架构及相关技术并非供三星自由使用于所有产品, 而是限定在特定客户及特定产品的开发范围内。Arm在专案中主要扮演核心技术提供者及共同开发伙伴, 并非直接向市场销售这款晶片。

在商业模式上, 三星将承担从SoC设计到制造的主要工作, 完成晶片后再直接交付最终客户并实现商业收入。这使三星有机会同时从系统LSI设计及晶圆代工两大业务获得收益, 与单纯承接晶圆代工订单相比, 更能发挥其设计与制造垂直整合的优势。

这项合作的核心背景, 是AI运算正从云端资料中心逐步向智慧型手机、PC及其他终端装置延伸。传统AI服务大量依赖云端伺服器进行推理及资料处理, 端侧AI则可直接在装置本身完成部分运算, 有助降低对云端算力的依赖, 同时改善反应速度、功耗及资料隐私。

随着生成式AI功能开始进入更多消费电子产品, 不同装置对AI运算能力、功耗、延迟及成本的要求也出现差异。通用型晶片未必能完全满足所有使用情境, 因此由AI企业或终端设备商提出需求, 再由晶片设计及制造商共同开发的客制化AI晶片, 正逐渐成为半导体产业的新方向。

OpenAI近期也正积极扩大AI硬体及自有运算基础设施布局。路透此前报导, Anthropic正在建立Custom Silicon Team并寻求客制化晶片合作伙伴, 显示AI模型业者对专用AI晶片的需求正快速增加。

此外, Broadcom(AVGO-US)近期公布的业绩也显示, AI客制化晶片市场正在高速成长。该公司第三季AI半导体营收达167亿美元, 其中73%来自客制化晶片; 公司预计第四季AI半导体营收将升至217亿美元, 并预期AI半导体营收在2027财年及2028年连续翻倍, 分别达到1150亿美元及2300亿美元。Broadcom目前已为OpenAI、Anthropic及Google等AI业者开发客制化晶片, 并已开始出货新一代Google TPU及OpenAI的Jalapeño晶片。

在这种产业趋势下, 三星此次与Arm合作的意义不只在于争取一笔端侧AI晶片订单, 更在于建立AI客制化晶片的完整服务能力。如果最终产品顺利进入量产, 三星将可同时展示System LSI的SoC设计能力及Foundry的2奈米制程能力, 有助于日后争取其他AI企业及科技公司的客制化晶片专案。

尤其是2奈米制程, 将成为这项合作的重要看点。三星希望借由先进制程提高AI晶片的效能及能源效率, 而实际参与端侧AI晶片的设计及量产, 也能让三星累积以2奈米服务AI客户的量产经验。若产品最终成功商业化, 相关成果有望成为三星日后向其他客户推广2奈米代工能力的重要案例。

事实上, 三星目前已透过Arm等合作伙伴布局AI晶片及先进制程。三星晶圆代工此前就曾与Arm、ADTechnology及Rebellions合作开发AI CPU chiplet平台, 采用三星2奈米制程及先进封装技术, 显示三星正试图利用2奈米制程切入不同AI运算市场。

三星目前也正在扩大企业内部AI应用。OpenAI今年6月宣布, 三星电子在韩国的全体员工及全球Device eXperience(DX)部门员工将使用ChatGPT Enterprise及Codex, 这是OpenAI迄今规模最大的企业部署案例之一。三星计划将相关工具应用于研发、制造、行销、产品开发及软体等工作。

对三星而言, 若这款端侧AI晶片最终由OpenAI等大型AI企业采用, 将具有更大的战略价值。一方面可替系统LSI业务增加客制化SoC设计收入, 另一方面也可替晶圆代工业务导入高阶AI客户, 形成设计、制造及最终交付的一体化商业模式。

不过, 目前这项合作仍处于开发阶段, OpenAI是否最终成为客户、晶片的具体规格、出货时间及量产规模均尚未获得官方确认。市场因此仍需等待后续产品开发及客户定案。

若最终顺利量产, 三星将不仅取得一项端侧AI晶片专案, 更可能借此建立2奈米制程服务AI客户的实绩。在AI运算需求从资料中心向终端设备扩散之际, 三星与Arm的合作能否进一步转化为更多客制化AI晶片订单, 将成为其系统LSI与晶圆代工业务未来的重要观察指标。