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【美股公司分析】CPU 市場擠下英特爾、AI 市場的第二大競爭者:超微半導體(AMD)


AMD (Advanced Micro Device) 是研發與生產高效能處理器晶片的大廠,在電競品牌華碩、微星 MSI、宏碁、Predator 等皆可以看到 AMD 晶片的運作,此外,AMD 也是少數可以在 CPU 處理器領域與英特爾 (英特爾) 競爭的廠商。

AMD 創辦人 Jerry Sanders 與英特爾創辦人 Gordon Moore 皆來自同一家半導體公司:Fairchild Semiconductor (仙童半導體),AMD 一開始是擁有晶圓製造廠的中央處理器 (CPU)供應商,為僅次於英特爾以外的 CPI 晶片供應商。

從 2006 年開始,英特爾採用 Tick-Tock 策略,每一次「Tick」代表著更新一次 CPU 晶片製程,在 CPU 效能幾近相同的情況下,縮小晶片面積、減少耗能;而每一次「Tock」代表著在上一次「Tick」的晶片製程的基礎上,更新 CPU 架構,提升效能,一般一次「Tick-Tock」的週期為兩年,「Tick」占一年,「Tock」占一年,此策略常被戲稱「擠牙膏策略」,因為每一代 CPU 效能和前一代的效能相差不大,擁有大量資源的英特爾以此策略一路打壓 AMD 直到 2015 年。

而自 2015 年之後,AMD 透過與台積電的合作,利用台積電晶圓製造領先英特爾的優勢,順利在 CPU 效能上趕上英特爾,同時期英特爾的 14 奈米也因為晶圓製造問題而延後推出,故順利幫助 AMD 成為英特爾以外最大的 x86 架構 CPU 處理器供應商,且在收購 ATI Technologies 以後,成為除了輝達和英特爾以外僅有的獨立 GPU 顯示卡供應商,自此成為一家同時擁有 CPU 中央處理器和 GPU 圖形處理器技術的半導體公司。

最新截至 2023 年 7 月數據,AMD 市值已高達 1,772 億美元,高於英特爾的 1,376 億美元,憑藉著 CPU 市場的市占率擴大,已在市值上擠下英特爾,正式在 CPU 市場上重返榮耀。

AMD 市值
AMD 市值為 1,772 億美元 圖片來源:OANDA

(註:查詢 AMD 市值、ROE、毛利率、盈利 (EPS)、營收等財報數據,可以使用 OADNA 美股財報數據庫:https://www.oanda.com/bvi-ft/lab-education/us-stock/amd/)


英特爾市值
英特爾市值為 1,376 億美元 圖片來源:OANDA

(註:查詢英特爾市值、ROE、毛利率、盈利 (EPS)、營收等財報數據,可以使用 OADNA 美股財報數據庫:https://www.oanda.com/bvi-ft/lab-education/us-stock/INTC/)

一.AMD 商業模式是什麼?

AMD的 商業模式圍繞著半導體產品的設計,包括 CPU、GPU 與 AI 領域的資料中心,AMD 專注於革新、性能和有競爭力的價格,藉由高性價比 (CP 值) 來佔領市場份額。

AMD 營收主要來自於 CPU 處理器、GPU 顯卡和其他相關服務、解決方案的銷售,面向消費者、遊戲玩家和企業顧客,戰略合作夥伴關係和協作有助於 AMD 在競爭激烈的半導體領域取得成功。

AMD 看重經營輕資產的晶片廠,而非大量投資製造的晶片廠,隨著「無廠半導體公司」趨勢興起,AMD 在 2009 年將晶圓代工部門分拆成子公司 GlobalFoundries,並將主要的晶片生產工作外包給台積電,避免自己揹負沉重的晶圓製造資本支出 (CAPEX) 負擔。

AMD 相當看重與戰略性合作夥伴的合作關係,例如與台積電的合作,能夠確保 AMD 的產品和解決方案可以始終在性能和功率方面保持領先,因為台積電為全球首屈一指的晶圓製造商,而借助於台積電的晶圓製造技術和資源,AMD 能夠為旗下產品採用先進的奈米技術,進而使得晶片在效能上能夠與英特爾抗衡。

另外,AMD 為了在批量生產過程中將效能最佳化,AMD 也開發和採用了數百種的自動化專利技術,這些業界獨一無二的功能現在被統稱為自動化精確生產 (APM),這為 AMD 提供了前所未有的生產速度、準確性和彈性。

二.AMD 主要產品線有哪些?

AMD 的主要業務主要分為三大類:CPU、GPU,與資料中心 (Data Center),而 AMD 早已在 CPU、GPU 市場深耕多年,在 CPU 市場上持續搶奪英特爾的市佔率。

在 CPU 市場上,截至 2023 年 6 月,AMD 在 CPU 市場市占率已達 33%,對比 2018 年市占僅只有 13%,持續從競爭對手英特爾手中奪取市占,並且尚未見到成長速度衰退的趨勢。

在 GPU 市場上,由於 NVIDIA 的技術持續領先,故 AMD 在 GPU 顯卡市場上只能透過定價較低的價格策略,吸引遊戲玩家買進,但 GPU 市場最大龍頭仍舊以 NVIDIA 為首。

而近 2 年來,由於機器學習、邊緣計算、生成式 AI 等人工智慧技術的高速發展,AMD 最大的增長亮點已是資料中心。

(1) AMD CPU 產品:

在 PC 市場上,中央處理器 CPU 只有 2 間廠商在做競爭,一是以 x86 架構起家的英特爾,另一家就是 x86、ARM 架構皆有的 AMD。

自 2017 年 AMD 推出 Ryzen 處理器迄今,AMD 於 CPU 市場上一路急起直追,市佔爬升截至 2023 年已搶佔達 33% 以上,這主要是因為 AMD 透過與台積電的晶圓製造合作,能夠順利生產晶片,對比英特爾因為自家的晶圓製造部門良率持續輸給台積電,導致 CPU 迭代的進度持續推遲,這使得 AMD 的 CPU 晶片效能大大趕上英特爾。

而在 CPU 價格方面,AMD 的晶片價格在同層級的效能上,亦是比英特爾更為便宜,這是由於 AMD 採用的小晶片設計成本低了 40%,這令英特爾很難於成本上與 AMD 競爭。

AMD 之所以能如此追擊,是因為Intel多年來一直在堅持原生多核心設計 (Monolithic),此種設計效能是最好的,但是隨著核心的增加,越來越複雜,成本也會越高,而 AMD 則是很早即用上了多晶片、小晶片技術,製造方式靈活,成本更低。

AMD 於 2022 年最新推出新一代大改版的 Ryzen 7000 系列桌上型 CPU 處理器,採用新的 Zen 4 架構,並繼續與台積電合作,首次以 5 奈米製程生產,具體規格包括 IPC 提升 13%、時脈提升 57%,單執行緒亦有 29% 的升級。

此外,在遊戲表現中,Ryzen 7000 相比 Ryzen 5000 系列,在相同的效能下亦可省下 62% 的能耗,或是反過來在相同能耗下帶來 49% 的效能升級,相當驚人;其頂規版「7950X」,亦只開出 699 美元定價,還比 2020 年的 Ryzen 5950X 低上 100 美元。

AMD 也不忘與勁敵 Intel 目前的產品對比,指出 Ryzen 7000 系列相比 Intel 第 12 代 Alder Lake 處理器,在遊戲上約有 5% 的效能升級。AMD 也將其此次最入門的 Ryzen 7600X,與 Intel 最高規的 Core i9-12900K 進行遊戲實測對比,結果 Ryzen 7600X 繳出平均幀率 449fps 的表現,整體較 Intel 高出 11%。

(2) AMD GPU 產品:

AMD 憑著出色的效能及效率,在 CPU 市場穩定地提升市占,持續從最大競爭對手英特爾手中搶奪市佔率,但在 GPU戰場上,AMD 不論在技術、效率、市占率上等,依然落後給 NVIDIA,但 GPU 產品仍是相當有發展潛力,且在 PC 市場上也開始有不少的遊戲玩家,願意開始採用 AMD 的 GPU。

確實,自 AMD 推出具備 RDNA 2 架構的 Radeon 6000 系列 GPU 之後,雖在效能上還不能完全追上 NVIDIA 的 RTX 30 系列 GPU,但比起在上一代看不到 NVIDIA 車尾燈的狀況已經大幅改善,且 AMD 憑著較低的遊戲顯卡 GPU 販售價格,以及之前顯卡大缺貨的推波助瀾下,正在 GPU 市場上漸漸打開能見度。

NVIDIA 雖稱霸遊戲顯卡市場多時,但定價策略一直被玩家所詬病,資深 PC 消費者、遊戲玩家,常常以「貴得離譜」形容 NVIDIA 旗艦 GPU 產品,並指出過去幾年 NVIDIA 的 GPU 價格以指數級速度暴漲,每代間漲幅通常高達 200 美元,某些甚至近 500 美元。

而 NVIDIA 高昂的定價策略,給予了AMD 施展拳腳的空間,如同幾年前 AMD 以更高 CP 值的 CPU 產品,撼動英特爾在 CPU 市場的王者地位,AMD 正一樣在 GPU 市場上依樣畫葫蘆。

消費者選擇以 AMD 的 RX 6900XT 或 RX 6950 XT 來取代 NVIDIA 的 RTX 3090,兩者雖性能相仿,但前者價格約便宜後者 500 美元,效能雖然較低一些,但由於定價便宜許多,故在遊戲 GPU 市場上,NVIDIA 昂貴的定價策略正是遊戲玩家需要 AMD 和 Intel 的原因。

(3) AMD 資料中心:

近年來由於 AI 領域的進入革命性時代,AMD 長年也在投入資料中心領域擴大資本支出 (CAPEX) 進行創新,AMD 旗下產品已被廣泛應用於雲端平台、超級電腦、AI、5G 通訊與各類設備,更與產業鏈中不同領域的業者啟動跨域合作。

AMD 在資料中心領域向來有絕佳的執行力,過去幾年推出的 Rome、Milan 等 EPYC 系列處理器,無論在效能或功耗效率層面都居市場領先地位,連同 2020 年陸續問世的 Instinct MI 系列加速器,更為各大超級電腦帶來高速運算效能,在 Top500 及 Green500 全球超級電腦排行榜中,AMD 產品分別在前十名中拿下五個和八個席位,Meta、Google、AWS、微軟等大型科技公司也已紛紛導入 EPYC 系列處理器強化資料中心效能。

除了大型科技業者之外,多數企業也選用 EPYC 系列做為資料中心處理器,AMD 的企業用戶每年以倍數成長,此趨勢背後的原因在於 AMD 各代產品推出後,其效能與功耗表現都遠勝競爭對手,再加上軟體層面的強力支援,進一步擴大了產品的應用範疇,因此市佔率才會以驚人速度成長。

AMD 在雲端平台、高速運算與企業用戶等三大領域均有優異表現,業者可透過AMD強大的處理器,將虛擬機 (VM) 的密度提升 1.6 倍,並降低 30% 的總體持有成本,在 HPC 高效能運算平台上,則可大幅縮短模擬運算的時程,並降低資源的使用量,有助於各種學術研究與企業的大數據運算工作。

在 AI方面,AMD 已於 2023 年最新推出雲端原生處理器 AMD EPYC 97X4 (Bergamo),Bergamo) 擁有最高 128 個 Zen 4c 核心,採用台積電 5 奈米製程,內含 820 億個電晶體,透過新的 Zen 4c 核心架構,相比標準的 Zen 4 小了 35%,並且已開始向雲端客戶出貨。

而面對大型語言模型 (LLM) 驅動的 AI 市場隱藏的巨大市場機會,使整體潛在市場預期在 2027 年將成長到 1500 億美元,目前 AMD Instinct GPU 已經為世界上最快的超級電腦提供運算力,在全球最快的超級電腦 500 強名單中,有 121 個採用 AMD 的資料中心 CPU 晶片。

在純 GPU 的 AI 資料中心市場,AMD 也發表了對標 NVIDIA H100 的產品 MI300,能針對 LLM 進行優化,MI300 提供的 HBM 密度是 NVIDIA H100 的 2.4 倍,HBM 頻寬是 H100 的 1.6 倍,這代表 AMD 可以運行比 NVIDIA 晶片更大的模型,MI300X 擁有 1530 億個電晶體,具有 12 個 5 奈米小晶片,並高達 192GB HBM3 記憶體。

三.AMD 競爭者有誰?

AMD 的最大競爭者為英特爾與 NVIDIA,分別在 CPU、GPU、資料中心三大領域作競爭,AMD 是以 CPU 處理器作為主要產品線,現在已橫跨 CPU、GPU、資料中心三大市場。

AMD 最大的競爭對手是英特爾,相較於英特爾以「垂直整合」方式來製造晶片,AMD 僅負責設計 IC 晶片,並外包給台積電作晶圓代工製造,運用台積電生產能力打造出高效能的晶片,近年來持續在 CPU 市場上攻城掠地,搶奪英特爾的 PC CPU 市占率。

而在獨立 GPU 顯卡市場方面,NVIDIA 持續擁有強大的護城河,AMD 目前也仍在努力緊追其後,據市場研究公司 Jon Peddie Research 報告的數據顯示,在獨立 GPU 顯卡市場上中,NVIDIA 市占率仍高達 81%,AMD 則拿下剩餘的 19%;而在純 GPU 的 AI 資料中心市占率中,NVIDIA 市佔率更是至少達到 90% 以上。

四.AMD未來的成長曲線 (S curve) 在哪裡?

目前,NVIDIA 的 A100 和 H100 是 AI 資料中心最暢銷的產品,兩者都是專為人工智慧和機器學習應用而設計的高端 GPU,且是全球市場上最強大的 GPU,被許多世界領先的公司所使用,NVIDIA 附帶的軟體套件 CUDA 更是進一步增強了 A100 與 H100 的效能,但 AMD 在 AI 資料中心上,也是不落人後,2023 年最新發表的旗艦產品 MI300,就是劍指 H100 而來,但 MI300 預計要在 2023 年底左右才能量產。

據 AI 大型語言模型商 MosaicM L研究發現,在大型語言模型的基準測試中,MI250 的性能已達到 A100 的 80%,這主要得益於 AMD 在 2022 年底發布的 ROCMs 軟體更新,以及 Meta Platforms 於 2023 年 3 月發布的新版開源軟體 PyTorch 提供的開發支持,這使得 AMD 的 MI250 與後續的 MI300 晶片能夠享受到更好的軟體支持,更容易用於流行的 AI 人工智慧模型訓練工作。

一如 MosaicML 的技術長唐翰林所指出的,軟體是目前大多數 AI 語言模型發展面臨的最大障礙,但隨著軟體工具的不斷改進,AMD 可以在新的 MI300 GPU 上提供更好的效能,通過這些改進,MI250 的性能預計很快就會與 A100 持平,而 MI300 也有望與 H100 一較高下,AMD 在 AI 資料中心的增長潛力,正是未來最重要的 S 增長曲線。

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