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AI算力解碼,第二部分:AI技術棧的九個層級(2026年)

Synopsys、Cadence和西門子EDA三家公司合計佔晶片設計軟體市場約四分之三的份額。

更新時間:2026年8月
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核心要點

  • →Synopsys、Cadence和西門子EDA三家公司合計佔晶片設計軟體市場約四分之三的份額。
  • →2026年第一季度,臺積電佔代工市場72%的份額,三星以6.5%排名第二。
  • →據Counterpoint Research資料,2026年第二季度,三星以39%的份額領跑DRAM市場,SK海力士以26%排名第二,美光以25%排名第三。
  • →博通(Broadcom)和Marvell兩家公司合計佔據定製AI晶片聯合設計市場的絕大部分份額。
  • →信越化學和SUMCO均為日本企業,合計供應全球約90%的矽晶圓。
  • →美國四大雲計算公司計劃在2026年投入規模龐大的資本支出,較2025年大幅增加。
Illustration of nine slim rectangular slabs stacked into a tall tower, each slab a different material from polished glass at the base through copper and brushed steel to matte ceramic at the top, a thin cable threading up through all of them
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先看結論

第一部分介紹了AI晶片是什麼,以及為什麼存儲帶寬是它的瓶頸。這一部分繪製供應鏈全圖。九個層級,從最抽象到最具體。每一層說明三件事:功能是什麼、誰來主導、領先幅度大概如何。

讀的時候留意一件事。幾乎每個層級都呈現出同一種格局:不是「競爭激烈、有一個領先者」,而是「一兩三家公司,其後是相當大的差距」。第三部分解釋這些市場地位為何如此牢固。

第一層:設計軟體與智慧財產權

晶片在物理上存在之前,它先以設計的形式存在,包含幾百億個晶體管。這些晶體管不是人手繪製的。它們由一種叫做EDA(電子設計自動化)的軟體生成、仿真和驗證。把它想象成晶片世界的電腦輔助設計工具,只不過它還要模擬物理特性,並驗證設計結果在工藝上真的能製造出來。

這個市場的營收規模,其實並不算大,但影響力極為廣泛,因為沒有它就什麼都設計不了。根據TrendForce 2021年的資料,這是目前能找到的最可信來源發佈的最新拆分資料,Synopsys約佔32%,Cadence約佔30%,西門子EDA約佔13%,三家合計約佔四分之三。具體份額此後有所變動,結構上沒有變。Synopsys和Cadence不相上下,遠超其他所有人,西門子則是明確的第三名。

設計軟體旁邊還有晶片智慧財產權(IP):預先設計好的功能模塊,供設計公司直接授權使用,而不用從頭開發。Arm是這一領域的主要名字,提供用於大多數手機的CPU架構,以及越來越多資料中心處理器所採用的架構,包括英偉達自家的Grace CPU。

誰在領跑: Synopsys、Cadence、西門子EDA。處理器IP領域是Arm。

韓國的位置: 在這一層,韓國幾乎缺席。韓國沒有一家有影響力的EDA公司。三星和SK海力士都在使用美國軟體來設計晶片。這是一個真實存在的依賴,第五部分會再次談到它。

第二層:晶片設計

這是人人都聽說過的一層。這裡的公司負責設計加速器,自己不擁有工廠。

英偉達 是這一層的核心,在2026年4月結束的單個財季,資料中心營收達752億美元,同比增長92%。它的優勢不只是晶片本身,而是晶片、將數千塊晶片互聯的網路、機架級系統設計,以及CUDA這一AI研究者已經建立了近二十年的軟體層,四者組合在一起的整體實力。第三部分詳細解讀這種組合為何如此難以撼動。

AMD 是最主要的直接競爭對手,勢頭正勁。其MI450加速器採用臺積電2nm製程,是2025年10月與OpenAI宣佈的大規模合作協議的核心,首批交付計劃定於2026年下半年。2026年7月,AMD還宣佈作為算力合作安排的一部分,向Anthropic投入了大筆資金。

雲計算巨頭自己設計晶片。 谷歌有TPU,已經迭代了好幾代,由多個製造合作夥伴分別生產。亞馬遜有Trainium,第三版於2025年12月正式商用,是亞馬遜首款3nm晶片。Meta有MTIA。邏輯很直接:如果一年要在算力上花上千億美元,自己設計晶片以避免支付供應商利潤,算起來就很合理了,哪怕每次設計要花上數億美元。

聯合設計專家 是這裡安靜的巨頭。大多數雲計算公司不會獨自完成定製晶片的設計,他們僱用博通(Broadcom)或Marvell來承擔繁重的工程工作。這兩家合計佔據這一市場約95%的份額。據報道,谷歌的下一代TPU將工作拆分,博通負責訓練部分,聯發科(MediaTek)負責成本更低的推理部分,這是一種相當透明的嘗試,目的是避免依賴單一合作夥伴。

誰在領跑: 英偉達遙遙領先,其次是AMD,定製設計領域由博通和Marvell主導。

韓國的位置: 存在感很薄。韓國沒有一傢俱備全球規模的加速器設計公司。Rebellions和FuriosaAI是兩家有一定可信度的嘗試,第六部分會給出客觀評估。

第三層:製造

設計變成矽片,是在代工廠完成的。這一層在整個經濟體中集中度最高,僅次於壟斷。

2026年第一季度,臺積電佔代工市場72%的份額,較上季度的70.4%進一步提升,當季十大代工廠合計營收創下479.5億美元的歷史新高。三星排名第二,佔6.5%。從營收來看,臺積電的代工業務規模大約是三星的十一倍。

在生產AI晶片的前沿製程領域,臺積電的地位更為強勢,不過目前沒有單獨的公開資料來衡量前沿製程的具體情況。臺積電正以極高的年複合增長率快速擴張2nm和A16產能,時間跨度從2026年延伸至2028年,同時也為亞利桑那州工廠投入了鉅額資金,量產時間也已提前。

三星代工的雄心主要寄託於得克薩斯州泰勒市的晶圓廠,核心是2025年7月與特斯拉簽署的多年期大合同,涵蓋AI5和AI6晶片。據報道,特斯拉AI6的產能已全部劃給三星在當地的2nm製程。英特爾正嘗試以其18A製程重返市場,已報告獲得了設計贏單,不過其後續的14A節點在需求方面面臨疑問。

誰在領跑: 臺積電,遙遙領先。

韓國的位置: 第二,但差距懸殊。這道差距是韓國產業政策最核心的挑戰,第六部分將詳細探討。

第四層:存儲

第一部分已有介紹,而這一層正是韓國真正領先的地方。

在普通DRAM領域,Counterpoint Research資料顯示,2026年第二季度**三星以39%**的份額領跑,SK海力士以26%、**美光以25%**緊隨其後。過去一年,這一排名發生了顯著變化:SK海力士在2025年第二季度曾持有39%的份額,其份額下滑,但營收卻增長了214%,這說明整個市場的增速有多快。

在AI加速器所需的高端疊層存儲HBM領域,2026年第一季度SK海力士佔58%,三星和美光各佔21%。

這一層的需求相當驚人。三星和SK海力士已與OpenAI達成協議,為Stargate項目大幅提升DRAM月度晶圓投片量,供貨安排將持續數年。

誰在領跑: 三星在DRAM領先,SK海力士在HBM領先,美光在兩個領域都在追趕。

韓國的位置: 站在最前列。這一層使韓國在結構上不可或缺,而不僅僅是體量龐大。

第五層:先進封裝

當你同時擁有一塊處理器晶片和若干HBM堆疊後,需要有什麼東西將它們合併成一個組件,並提供足夠密集的連接,以免重新遭遇存儲牆的問題。這就是先進封裝的作用,臺積電的解決方案叫做CoWoS,一直是制約全球AI晶片產量的瓶頸。

擴產規模相當可觀,到2026年底,月產能已達到2024年底的數倍。需求增長同樣迅猛,即便完成所有擴產,供應仍預計無法滿足需求。這一層流傳的產能與需求數字單位往往不匹配,月度晶圓產能對應年度封裝需求,因此遇到任何單一數字的直接對比,都要謹慎看待。

這是對外界來說最不顯眼的一層,不過也是後果最為深遠的層級之一。在2024年和2025年的大部分時間裡,制約AI晶片供應的瓶頸,不是處理器,不是存儲,而是將兩者組合在一起的能力。

誰在領跑: 臺積電,ASE和Amkor在更廣泛的封裝市場佔有重要地位。

第六層:製造設備

晶圓廠不是自己建成的。一座前沿晶圓廠裝滿了來自少數幾家供應商的設備,而這一層包含了整個產業鏈中最極端的集中度。

ASML,總部位於荷蘭,製造在先進晶片上印刷最精細特徵所必需的極紫外(EUV)光刻機。沒有競爭對手的機器,也沒有競爭對手的公司。它同時生產大多數光刻系統,包括EUV和更老的製程。一臺標準Low-NA EUV系統售價數億美元,更新一代的High-NA產品售價更高。公司今年已兩次上調2026年銷售指引。

ASML之下是其他不可或缺的設備製造商:應用材料(Applied Materials)和泛林集團(Lam Research)來自美國,東京電子(Tokyo Electron)來自日本,科磊(KLA)來自美國,專注檢測領域。加上ASML,這五家合計供應全球大部分半導體制造設備。

誰在領跑: ASML在光刻領域佔據絕對優勢,其後是應用材料、泛林集團、東京電子和科磊。

韓國的位置: 主要是大買家,也是小供應商。韓國企業提供的設備在韓國晶圓廠中僅佔很小比例。

第七層:材料與化學品

最不光鮮的一層,卻是真正的戰略咽喉要道。晶片製造消耗超純晶圓、光刻膠(使光刻成像成為可能的感光塗層)、特種氣體、拋光料漿和蝕刻劑,這些材料的純度要求之高,全球能做到的公司寥寥無幾。

日本主導這一領域。信越化學和SUMCO合計供應全球約90%的矽晶圓。 包括JSR、東京應化(Tokyo Ohka Kogyo)、信越化學和富士膠片(Fujifilm)在內的日本企業,合計掌握約90%的光刻膠市場。

韓國在2019年親身體會到了這意味著什麼,當時日本限制了三種對韓國晶片製造至關重要的化學品出口。隨後韓國推動國產化替代,並取得了成效:兩年內,氟化氫從日本的進口額按價值計算下降了66%,對日本EUV光刻膠的依賴也降至一半以下。畢竟,日本在全球的主導格局並未因此改變,這與任何一個國家自身的暴露程度是兩個不同的問題。

誰在領跑: 日本,遙遙領先。

第八層:網路互聯

訓練一個大型模型,意味著數以千計的晶片持續不斷地交換中間結果。如果它們之間的網路傳輸太慢,晶片就只能等待,而昂貴的矽片就會閒置。到了這個規模,網路就不再只是管道,而是電腦本身的一部分了。

兩種方案在競爭。英偉達提供一套緊密集成的技術棧:NVLink在機架內連接GPU,第五代每塊GPU帶寬達到每秒1.8太字節,第六代為每秒3.6太字節;機架之間則採用InfiniBand或其Spectrum-X以太網。博通銷售任何人都可以基於此搭建的商用以太網晶片,並供應業界採購的大多數高端以太網交換晶片。其Tomahawk 6交換機運行速度達到每秒102.4太比特,路線圖上還將接連翻番。

趨勢是機架間連接向以太網靠攏,主要原因是雲計算電信業者不希望依賴單一供應商。下一步是共封裝光學(co-packaged optics),將光學組件集成到交換機封裝內,以降低功耗和成本。

誰在領跑: 英偉達在機架內,博通在機架之間。

第九層:資料中心、雲計算與電力

最終是物理建築,以及運行它們所需的電力。

美國四大雲計算公司計劃在2026年投入規模龐大的資本支出,較2025年大幅增加。今年以來,幾乎每家公司的指引區間都多次上調。不同機構統計口徑不同,得出的總量差異顯著,因此任何單一數字都應視為估算。第四部分將介紹具體數字及其變化情況。

在它們旁邊,還有一類新興群體:新興雲服務商,專門購買加速器並出租。CoreWeave規模最大,已報告了規模驚人的收入積壓訂單。其最新一份全年財報顯示,截至2025年底,公司擁有43座資料中心,在用電力850兆瓦,已簽約電力容量3.1吉瓦。

然後是那個悄然成為最根本約束的限制。注意上一段的單位:吉瓦,不是平方米。業界現在用電力容量來衡量自身規模,因為電力才是真正告急的東西。第四部分完全圍繞這一問題展開。

誰在領跑: 亞馬遜、微軟、谷歌和Meta,甲骨文和新興雲服務商是增長最快的挑戰者。

規律

把九個層級放在一起看,有一件事格外突出。這不是一個競爭激烈、各有明顯領頭者的產業。這是一條由近乎壟斷和高度寡佔的環節串聯而成的鏈條。

一家公司製造印刷先進晶片的機器。一家公司製造大部分先進晶片。三家公司生產存儲器。三家公司開發設計軟體。兩家日本公司生產大部分晶圓。兩家公司設計大部分定製加速器。

任何一個環節出現遲滯,都會拖慢整條鏈條,而沒有一個環節能被快速替代,因為每一個都依賴數十年積累的工程知識、極高的資本壁壘,或兩者兼而有之。

第三部分審視其中最牢固的市場地位,並提出一個顯而易見的問題:究竟是什麼阻止了競爭對手入場?

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常見問題

英偉達為什麼不自建晶片工廠?

因為建造一座前沿晶片工廠如今需要數百億美元的投入,還需要數十年積累的製程工程經驗。英偉達是一家無晶圓廠(Fabless)公司:自己設計晶片,將生產委託給臺積電完成。這種分工模式是現代產業的核心結構。設計公司專注於架構和軟體,代工廠專注於製造,雙方各自服務眾多客戶。如今仍然同時做兩件事的公司寥寥無幾,而那些嘗試的企業,尤其是三星和英特爾,確實發現兩者兼顧相當困難。

三星既做存儲又做晶片,為什麼代工業務只排第二?

這是兩個碰巧用同一個名字的不同業務。三星的存儲部門在全球數一數二。三星代工(Samsung Foundry)為外部客戶生產邏輯晶片,但與臺積電差距懸殊:2026年第一季度,臺積電佔72%的市場份額,三星僅佔6.5%。核心難題在於信任與專注:臺積電自己不設計任何晶片,客戶不必擔心跟自己的代工方競爭。三星則設計手機、處理器等眾多產品,這讓一些潛在客戶心存顧慮。

DRAM和HBM有什麼區別?

HBM是用DRAM做的。DRAM是每臺電腦和手機都在用的基礎存儲技術。HBM將多塊DRAM晶片垂直疊放,通過直接穿透矽片打孔的通道連接起來,並將整個堆疊貼近處理器放置,從而獲得寬得多的資料通路。所以HBM是DRAM的一種高端、製造工藝複雜的封裝形式,售價要高得多。一家在DRAM領域強勢的公司,在HBM領域不一定同樣強勢,這也是兩個市場排名有所不同的原因。

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資料中心到底由誰來建?

由好幾類不同的公司來建,報道讓人容易搞混也是這個原因。大型雲計算公司自己建。另一類公司有時被稱為新興雲服務商(neoclouds),專門購買GPU再出租,其中CoreWeave和Nebius最為知名。第三類是專業開發商,負責建造物理建築並出租。AI實驗室本身也越來越多地參與合資項目,比如OpenAI的Stargate計劃,就聯合了甲骨文和軟銀。

電力真的算是晶片產業的一個層級嗎?

已經是了。如今業界描述新AI園區時,用的是吉瓦(gigawatt)的電力容量,而不是建築面積或伺服器數量,因為電力才是真正稀缺的東西。晶片可以買,但電網接入許可往往更難拿到。在幾個主要市場,新建大型負荷要接入電網的等待時間,比設計和建造整個設施本身還要長。第四部分將詳細介紹這一情況。

已核實來源

本指南基於官方原始來源

本指南中的每項資料均來自官方原始來源,您可以逐一查驗。

  1. 01

    US International Trade Administration, Japan Semiconductors country commercial guide: Shin-Etsu and SUMCO about 90 percent of silicon wafers; Japanese firms about 90 percent of the global photoresist market

    trade.gov查閱日期 2026年8月
  2. 02

    TrendForce: Q1 2026 foundry market, TSMC 72 percent, Samsung 6.5 percent

    telecomlead.com查閱日期 2026年8月
  3. 03

    Counterpoint Research: quarterly global DRAM and HBM market share

    counterpointresearch.com查閱日期 2026年8月
  4. 04

    Tom's Hardware: the custom AI ASIC state of play, Broadcom, Google TPUs, Meta MTIA

    tomshardware.com查閱日期 2026年8月
  5. 05

    US International Trade Administration: Japan semiconductors country commercial guide

    trade.gov查閱日期 2026年8月
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  1. 06

    TrendForce: InfiniBand versus Ethernet in AI scale-out networking

    trendforce.com查閱日期 2026年8月
  2. 07

    Futurum Group: 2026 AI capital expenditure estimates

    futurumgroup.com查閱日期 2026年8月

引用本指南

Seoulstart Editorial Team. (2026). AI算力解碼,第二部分:AI技術棧的九個層級(2026年). Seoulstart. Retrieved from https://seoulstart.com/zh-tw/guides/ai-compute-the-stack
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Seoulstart Editorial Team. 2026."AI算力解碼,第二部分:AI技術棧的九個層級(2026年)."Seoulstart. Last modified 2026年8月14日. https://seoulstart.com/zh-tw/guides/ai-compute-the-stack.

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