2024 年科技趨勢展望

通信服務提供商加大人工智能投資，到 2024 年推動人工智能服務器出貨量增長 38%

鑒于 ChatBOT、生成式人工智能和其他應用程序的日益普及，微軟、谷歌和 AWS 等主要通信服務提供商正在加大對人工智能的投資，從而增加了對人工智能服務器的需求。TrendForce 預計，2023 年 AI 服務器（包括搭載 GPU、FPGA、ASIC 的服務器）出貨量將超過 120 萬臺，同比增長 37.7%，占服務器總出貨量近 9%。預計到 2024 年，這一數字將增長 38%，其中人工智能占據 12% 的份額。

除了 NVIDIA 和 AMD 的 GPU 解決方案之外，主要的 CSP 一直傾向于開發自己的 ASIC 芯片。以谷歌為例，自 2H23 以來，谷歌一直在加速將其定制 TPU 引入 AI 服務器，年增長率超過 70%。AWS 計劃在 2024 年采用更多的定制 ASIC，出貨量預計將增加一倍。其他公司，如微軟和 Meta，也計劃擴展其自行開發的 ASIC 解決方案，這可能會侵蝕 GPU 的增長潛力?？偠灾?，人工智能服務器的需求預計將在 2023-2024 年增長，這主要是由通信服務提供商的積極投資推動的。預計 2024 年之后，更多應用領域企業將深入研發專用 AI 模型和軟件服務器，推動搭載中低端 GPU（如 L40S 系列）或 FPGA 的邊緣 AI 服務器的增長。預計 2023 年至 2026 年邊緣 AI 服務器出貨量年均增長率將超過 20%。

HBM3e 將推動 HBM 收入年增長 172%

隨著 AI 服務器的建設，對 AI 加速芯片的需求也隨之增長。HBM 是這些加速器芯片的關鍵 DRAM 產品。規格方面，除了目前主流的 HBM2e 外，隨著 NVIDIA 的 H100/H800 和 AMD 的 MI300 系列的量產，今年 HBM3 的預留需求比例也有所增加。展望 2024 年，三大內存供應商將進一步推出 HBM3e，將速度提升至 8Gbps，確保 AI 加速器芯片在 2024-2025 年擁有更好的性能。

在 AI 加速器芯片市場，除了 NVIDIA 和 AMD 等領先的服務器 GPU 制造商之外，CSP 也在加快開發專有 AI 芯片的步伐——一個共同的特點是 HBM 集成。隨著訓練模型和應用的復雜性不斷增加，對 HBM 的需求預計將猛增。由于 HBM 的平均單價比其他 DRAM 產品高出數倍，預計到 2024 年，HBM 將對內存供應商的收入做出重大貢獻，年增長率高達 172%。

AI 芯片：2024 年先進封裝需求上升，3D IC 技術出現

臺積電、三星和英特爾等行業領導者不僅正在探索晶體管架構的重大變革，而且認識到封裝技術的重要作用，特別是在半導體前端制造工藝接近物理極限的情況下。先進封裝對于提高芯片性能、節省硬件空間、降低功耗和最小化延遲變得至關重要。臺積電和三星均已采取措施在日本建立 3DIC 研究中心，凸顯了封裝在半導體技術發展中的關鍵作用。

近年來，ChatBOT 的興起推動了 AI 應用的強勁增長，顯著增加了對 2.5D 封裝技術的需求，該技術通過集成計算芯片和內存來增強 AI 計算能力。2.5D 封裝主要采用在前端制造過程中創建的硅中介層，將具有不同功能和制造工藝的多個芯片并排集成，然后將它們與 PCB 基板結合以完成封裝。事實上，多種 2.5D 封裝解決方案，包括臺積電的 CoWoS、英特爾的 EMIB 和三星的 I-Cube，已經開發多年。這些技術現已達到成熟水平，并廣泛應用于高性能芯片中。到 2024 年，供應商將重點提高 2.5D 封裝產能，以滿足人工智能等應用對高計算能力不斷增長的需求。

與此同時，3D 封裝技術的出現也即將到來。臺積電的 SoIC、三星的 X-Cube、英特爾的 Foveros 等解決方案相繼發布。與使用硅中介層的 2.5D 封裝不同，3D 封裝使用 TSV 直接連接具有不同功能的芯片。這消除了對硅中介層的需要，降低了封裝高度，縮短了芯片之間的數據路徑，并提高了計算速度。除了封裝技術的突破外，芯片互連的方法甚至材料也將是技術發展的重點。具有不同功能和制造工藝的芯片的有效集成對于滿足人工智能和自動駕駛汽車等應用中高計算能力、低延遲和能源效率的要求至關重要。

2024 年，NTN 將在全球范圍內啟動并進行小規模商業測試，為該技術的更廣泛應用鋪平道路

隨著全球運營商 Starlink 和 OneWeb 衛星部署的穩步增加，以及 3GPP 針對 NTN 中 5G 新無線電開發的第 17 版和第 18 版指南，衛星運營商、主要半導體公司、電信運營商和智能手機制造商之間的合作蓬勃發展。這些伙伴關系最終對 NTN 情景進行了初步驗證。目前，NTN 的重點主要是移動衛星通信應用，其中用戶設備（UE）直接與衛星接口，在特定條件下進行雙向數據傳輸測試。

展望 2024 年，各大半導體廠商紛紛加大在衛星通信芯片方面的發力。這一激增預計將促使領先的智能手機制造商使用 SoC 模型將衛星通信功能集成到其高端手機中。鑒于某些用戶群體對高端智能手機的持續需求，NTN 網絡的小規模商用測試已經具備了條件。這一發展有望成為 2024 年 NTN 應用廣泛采用的重要推動力。從移動衛星通信的長遠角度來看，ISL 通信技術大有可為；它們能夠實現低軌道衛星之間的數據傳輸，并同時中繼到大規?？鐓^域用戶設備，從而符合在全球范圍內實現低延遲 6G 通信的愿景。

規劃 2024 年啟動 6G 通信，衛星通信占據中心地位

6G 標準化進程將于 2024 年至 2025 年之間啟動，首批標準技術預計將于 2027 年至 2028 年左右推出。隨著 6G 關鍵技術突破的發展，其范圍已不僅僅限于集成超寬帶接收器和發射器。地面和非地面網絡的無縫集成以及通過人工智能和機器學習引入的創新將處于最前沿。6G 預計將帶來一系列新穎的技術應用。其中包括使用可重構智能表面 (RIS)、太赫茲頻段、光無線通信 (OWC)、用于高空通信應用的 NTN，以及更加身臨其境的擴展現實 (XR) 感官體驗。通過這些進步，6G 旨在提供全息投影、觸覺通信和數字孿生等革命性應用。

隨著 6G 技術標準的逐步鞏固，低軌衛星將逐步支持 6G 通信。預計 6G 商用前后，全球低軌衛星部署將達到頂峰。此外，預計 6G 時代對用于 6G 通信和環境傳感的無人機的需求將顯著增長。

創新進入者將推動 2024 年 MicroLED 技術的成本優化

2023 年是 MicroLED 顯示技術量產的關鍵一年，首要任務是解決持續居高不下的成本問題。在芯片開發方面，小型化工作占據了中心地位。目前用于大型顯示器的主流芯片尺寸為 34x58μm，即將被 20x40μm 甚至更小的尺寸（如 16x27μm）所取代。預計僅通過芯片尺寸縮小，未來四年 MicroLED 芯片的成本每年至少可降低 20-25%。轉移工藝是 MicroLED 制造的核心。雖然沖壓具有穩定性，但激光因其速度（單位/小時，UPH）而受到青睞。隨著該行業為大規模生產做好準備，人們更加關注效率和產量之間的最佳平衡。在混合轉移方法中將壓印方法與激光粘合相結合已引起了廣泛關注。這種冷加工技術有效地解決了印模熱粘合中遇到的壓力和溫度的挑戰，使其成為備受期待的生產模型。

透明 AR 鏡頭的微投影顯示市場是 MicroLED 擁有巨大潛力的領域?？紤]到超高 PPI 的嚴格要求，尺寸必須限制在 5μm 甚至更小，這使得芯片 EQE 減小的挑戰更加艱巨。雖然使用紅色、藍色和綠色 LED 的組合似乎很簡單，但紅燈的低效率構成了重大障礙。選擇藍色 LED 與量子點材料相結合進行顏色轉換可以有效地回避這一挑戰，但它會帶來與額外制造步驟和材料壽命相關的其他問題。

創新型初創公司正在避開傳統方法，基于 InGan 的紅色 LED 和垂直堆疊 RGBLED 等解決方案引起了廣泛關注。雖然仍然很難確定哪種技術路徑將成為主導趨勢，但當前擁有無數競爭解決方案的格局可能會加速最佳解決方案的發現。組件的增強、流程優化和各種解決方案都預示著充滿活力的未來。在量產及多元化應用的誘惑下，預計 2024 年將有更多廠商進軍這一領域，不僅強化供應鏈，也進一步細化 MicroLED 的成本結構。

AR/VR 微顯示技術競爭加劇

在 AR/VR 耳機需求不斷增長的推動下，對具有超高 PPI 的近眼顯示器的需求不斷增加，而 MicroOLED 是該領域的領先技術。雖然目前只有少數 AR/VR 設備采用 MicroOLED 顯示屏，但隨著主要品牌開始采用它們，這種情況可能會發生變化，從而可能導致 MicroOLED 更廣泛的市場存在。未來的趨勢傾向于個性化顯示，小型化正在形成。這種演變取決于半導體工藝與顯示技術的集成。與此同時，MicroLED 等其他微顯示技術也在積極開發中。

目前，MicroOLED 顯示器是半導體工藝與 AMOLED 沉積技術相結合的縮影。對于 MicroOLED 面板制造商來說，獲得穩定的晶圓代工資源至關重要。新老廠商都在重新調整其行業資源，目前的白光 OLED 技術正在向 RGBOLED 技術轉變。然而，MicroOLED 顯示器也面臨著挑戰，例如亮度和發光效率的限制。它們主導頭戴式顯示器市場的潛力將在很大程度上取決于各種微顯示技術的進步。

材料和組件技術的進步正在推動氧化鎵的商業化

需要高電壓、高溫和高頻的應用不斷增長，氧化鎵 (Ga2O?) 正在成為下一代功率半導體器件的有力競爭者。在電動汽車、電網系統和航空航天等領域尤其如此。與氣相生長的碳化硅和氮化鎵相比，氧化鎵晶體可以使用類似于硅晶體的熔融生長方法來生產。這為降低成本提供了更大的潛力。目前，業界已實現 4 英寸氧化鎵單晶的量產，并有望在未來幾年擴大到 6 英寸。與此同時，基于氧化鎵材料的肖特基二極管和晶體管的結構設計和制造工藝也取得了重大進展。第一批肖特基二極管產品預計將于 2024 年投放市場，有可能成為第一個商業規模的氧化鎵功率元件。雖然氧化鎵仍面臨導熱性差、缺乏 P 型摻雜等挑戰，但預計隨著功率半導體行業主要廠商的參與以及關鍵應用的拉動，商業化指日可待。

電動汽車電池行業即將迎來電池技術新時代，固態電池將在未來十年重塑行業格局

隨著電動汽車電池行業進入太瓦時制造時代，對更高安全性和能量密度的電池的需求日益明顯。然而，當前主流電動汽車電池技術已接近能量密度能力的極限，現有材料體系已不足以滿足市場對能量密度和安全性不斷增長的需求。隨著各大汽車制造商和電池制造商加快對下一代電池技術的投資和研究，新的突破即將到來。固態電池具有更高的能量密度和更高的安全性，已成為企業研發工作的重點。該行業更深入地研究實際應用和探索，包括膠體電池等半固態技術。這些技術的開發和商業應用預計將在 2024 年加速電動汽車電池行業進入新的技術迭代周期，對未來十年的行業格局產生重大影響。

雖然鋰離子電池已經在電動汽車領域占據了主導地位，但車輛類型的多樣性和用例的多樣化意味著替代電池技術仍然有其專門的利基市場。例如，鈉離子電池由于鈉儲量豐富且分布均勻，因此具有成本優勢。然而，其較低的能量密度使其適合于不需要廣泛行駛里程的經濟型電動汽車。目前，中國電池制造商正在積極致力于將該技術商業化。

氫燃料電池具有多種優勢，例如零排放、行駛里程長、快速加油以及支持冷啟動的能力。它們主要用于重型商用車。然而，氫燃料電池面臨能量轉換效率低、制氫和儲存成本高、制氫工藝存在爭議等挑戰。由于該行業相對不夠成熟，目前市場上采用該技術的乘用車和商用車的選擇有限。預計 2025 年之后，遠程重型卡車將得到廣泛的商業應用。

提升功率轉換效率、續駛里程、充電效率將是 2024 年純電動汽車的三大重點

SiC 芯片具有低損耗的優勢，是提升純電動汽車能量轉化率的關鍵部件。到 2024 年，8 英寸 SiC 晶圓產能預計將逐步提升。但良率仍需提升，大部分產能已被下游廠商預留。這意味著芯片成本降低的潛力有限。由于注重縮小芯片尺寸，因此將更加注重 Trench 技術的研發投資。

在續駛里程方面，NCM 和 LFP 仍然是汽車制造商的首選。主要目標是通過調整材料比例來優化電池組結構，以提高能量密度，從而延長行駛里程。固態電池以其高能量密度而聞名，預計將于 2H23 開始以半固態電池的形式有限安裝在車輛中。2024 年是觀察這些狀態電池商業化的關鍵時刻?；?800V 平臺的車輛也將顯著增加，以減少充電時間。這些車輛可支持 360 千瓦以上的大功率快充，引發大功率充電站建設熱潮。此外，無線充電的進展正在加速。美國已出臺支持電動汽車無線充電的立法，密歇根州將推出一條 1.6 公里長的無線充電高速公路。充電方式的多樣化有可能緩解電動汽車車主的里程焦慮。

此外，人工智能領域的蓬勃發展正在推動電動汽車邁向先進的自動駕駛。在自動駕駛系統的開發中，可靠性是市場準備情況的關鍵決定因素。人工智能在提高效率方面發揮著至關重要的作用，包括協助對大量圖像進行分類和標記，以及模擬場景。隨著競爭對手在智能駕駛方面快速推進，特斯拉的 Dojo 超級計算機宣布了量產計劃。他們的目標是在 2024 年投資 10 億美元與 Dojo 一起進行神經網絡訓練。引入更先進的自動駕駛系統并設定實惠的價格點將是特斯拉維持其在智能駕駛領域據點的策略。

全球對綠色解決方案的推動力度不斷加大，人工智能模擬成為可再生能源和脫碳制造的關鍵

IEA 預測，到 2024 年，全球可再生能源發電量預計將達到驚人的 4,500 吉瓦，幾乎與化石燃料相當。這一激增主要歸因于政策倡導力度加大、化石燃料價格上漲以及戰爭引發的能源危機。為了保證可再生能源的穩定發電，電網、儲能、管理等外圍系統不可避免地采用人工智能驅動的智能技術來提高緩沖能力和準確性。

以智能電網為例：監督學習優化電力輸入和輸出，無監督學習提高捕獲數據的質量，負載預測和穩定性評估等工具提高整體效率。這些對于 2024 年綠色能源技術的進步至關重要。此外，2024 年智能制造和能源管理的重點將是優化驅動系統的能耗、創建完全互聯的數據生態系統以及可視化能源流動和消耗。通過動態數字孿生，利用虛擬和物理系統的集成，目標是將數據從以碳為中心的流轉變為環境友好型流，然后轉化為經濟利益。此外，生成式人工智能和 3D 打印等新興技術有可能加快設計和生產建模階段，從而減少資源浪費并展現出巨大的未來潛力。鑒于各個部門對可持續發展的日益關注，組織必須首先了解自己的碳排放和足跡。因此，碳審計工具正成為主要 CSP 的優先事項，并繼續利用人工智能和機器學習來優化碳排放。

可折疊手機引領創新趨勢：新技術和材料的商業化推動 OLED 行業在各種應用領域的擴展

隨著 OLED 折疊手機不斷創新并成功吸引市場關注，新推出的可折疊手機正在根據消費者的期望進行大幅改進。例如，門板和屏幕支撐板采用輕質復合材料，有效減少部件數量的水滴形鉸鏈結構，甚至用外殼蓋板取代鉸鏈主干，都有助于形式。接近傳統平板智能手機的厚度和重量。隨著折疊屏手機市場滲透率逐漸提升，不僅要持續技術進步，還要有效降低成本，保證產品在市場上的普及，盈利能力。

隨著 OLED 技術日益滲透到智能手機市場，IT 行業正在成為 OLED 發展的下一個關鍵戰場。為了進一步擴大在現有 IT 市場的影響力，行業參與者正在采取一些關鍵舉措。除了三星已經公布了 G8.7 新工廠的投資計劃、京東方科技擬建的 B16 工廠、JDI 繼續計劃重點開發新的 eLEAP 技術、以及維信諾積極進軍 OLED 相關技術和市場之外，都是值得關注的。面板制造商的這些舉措不僅是為了滿足蘋果對中型應用的需求，也是 OLED 面板進軍其他應用市場的催化劑。預計到 2025 年，新技術的引入將克服當前 FMM 和蒸發設備的尺寸限制。加上更耐用材料的商業化以及下一代生產線的成功量產，這些發展預計將顯著提高 OLED 技術在各種應用中的市場滲透率。