Als u dit leest, nemen halfgeleiders en AI het over

Er is geen sprake van een zomerdip in de halfgeleiderindustrie, mede dankzij de vraag naar chips van generatieve AI-applicaties zoals ChatGPT van OpenAI.

In de afgelopen jaren zijn de traditionele, cyclische patronen van de halfgeleiderindustrie op een opmerkelijke manier veranderd en is er meer seculier gedrag te zien, dat de ups en downs trotseert die nauw verbonden zijn met economische cycli. Deze transformatie kan worden toegeschreven aan een reeks factoren, waaronder de steeds groter wordende aanwezigheid van technologie in ons dagelijks leven en de stijgende vraag naar halfgeleiders in diverse sectoren. In tegenstelling tot de volatiliteit in het verleden vertoont de halfgeleidermarkt nu een opmerkelijke robuustheid, aangedreven door langetermijntrends zoals kunstmatige intelligentie, het Internet of Things en cloud computing. Deze verschuiving weerspiegelt het vermogen van de industrie om zich aan te passen aan de veranderende marktdynamiek, om een consistente vraag te handhaven en innovatie te bevorderen, zelfs te midden van economische schommelingen.¹

Terwijl we de golf van technologische vooruitgang blijven volgen, lopen ​​halfgeleiders en kunstmatige intelligentie (AI) voorop in deze evolutie. Samen stimuleren ze elkaars groei en stuwen ze ons naar een ongekend tijdperk van technologische revolutie. Naarmate de onderlinge samenhang tussen deze twee domeinen sterker wordt, ontstaat er ook een nieuwe golf van innovatie. De toekomst van AI is verankerd in de creatie van nieuwe, voor AI geoptimaliseerde halfgeleiderchips, een dynamiek die volgens ons de komende vijf jaar een aanzienlijke groei zal stimuleren. Deze blog onderzoekt de onderlinge samenhang van halfgeleiders en AI, de technologische vooruitgang die hun integratie stimuleert en de toekomstperspectieven van deze bloeiende industrie.

• Waarom vormen halfgeleiders de basis van het succes van ChatGPT?
• De inkomsten van NVIDIA in het eerste kwartaal van 2023 markeren de verovering van de markt voor AI en halfgeleiders
• Versnelt AI het ontwerp en de productie van halfgeleiders?
• Is de verwachting dat de groeisnelheid van AI Design Tools de chipverkoop 3x zal overtreffen?
• Intermezzo halfgeleiderindustrie: 4 sleutelcategorieën met deelnemers
• Welke voordelen biedt de Amerikaanse CHIPS Act aan grote producenten van halfgeleiders?

Waarom vormen halfgeleiders de basis van het succes van ChatGPT?

Machine learning en de onverzadigbare honger naar gegevens zijn sterk afhankelijk van halfgeleiders voor de verwerking en opslag daarvan. Door de toenemende complexiteit en vraag naar AI-toepassingen worden halfgeleiders, met name Grafische microprocessoren (GPU's), steeds belangrijker. Met hun multitasking-mogelijkheden zijn GPU's cruciaal bij het beheren van de enorme hoeveelheid gegevens, die nodig is voor AI-modeltraining, zodat applicaties zoals ChatGPT efficiënt werken.

Naarmate de toepassingen steeds complexer worden, zal de vraag naar geavanceerde halfgeleiderchips toenemen. Deze groeiende vraag vormt een belangrijke en veelbelovende kans voor bedrijven in de halfgeleiderindustrie. Grafische microprocessoren (GPU's) zijn bijvoorbeeld de krachtige motoren die de basis vormen van bedrijven als OpenAI en er is veel vraag naar hun applicaties, waaronder ChatGPT. Met hun vermogen om meerdere taken tegelijkertijd en, nog belangrijker, vakkundig uit te voeren, zijn GPU's perfect geschikt voor de zware verwerkingsprocessen die vereist zijn voor machine learning. Deze verwerkingseenheden beheren de enorme hoeveelheid gegevens die nodig is voor het trainen van generatieve AI-modellen. Deze maken weer gebruik van generatieve, vooraf getrainde transformatoren (GPT's), waardoor snellere reacties en een beter taalbegrip mogelijk zijn. Simpel gezegd, halfgeleiders vormen de fundamentele ondersteunende structuur, die zorgt voor een soepele werking van AI-toepassingen zoals ChatGPT.

GPU's spelen ook een cruciale rol in een breed spectrum van AI-toepassingen, zoals:

• Natuurlijke taalverwerking: GPU's decoderen de fijne nuances van menselijke taal en worden gebruikt voor toepassingen zoals spraakassistenten en machinevertaling.
• Gezichtsherkenning: GPU's identificeren individuen in afbeeldingen en video's, wat gebruikt wordt in allerlei sectoren van beveiliging tot marketing.
• Autonome voertuigen: GPU's beheren sensorgegevens op vakkundige wijze en leiden voertuigen veilig door de straten van de stad.

De inkomsten van NVIDIA in het eerste kwartaal van 2023 markeren de verovering van de markt voor AI en halfgeleiders

NVIDIA (NASDAQ: NVDA) boekte onlangs grote winsten, waarbij zowel de omzet als de winst per aandeel de voorspellingen van analisten overtrof.² De toenemende vraag naar GPU's van NVIDIA, die veel worden gebruikt in AI-toepassingen, stimuleert de groei van het bedrijf. Naarmate de vraag naar door AI aangedreven toepassingen toeneemt, zal ook de vraag naar halfgeleiders toenemen. We denken dat NVIDIA een goede positie heeft om van deze groei te profiteren. Dit bedrijf is een toonaangevende GPU-leverancier voor AI-toepassingen en plukt de vruchten van partnerschappen met AI-bedrijven zoals OpenAI en Google AI.

Wereldwijde groei en voorspelling van de halfgeleidermarkt

Bron: World Semiconductor Trade Statistics and Mckinsey’s projected yearly growth. Resultaten uit het verleden vormen geen garantie voor toekomstige resultaten. Dit is geen aanbeveling om de hier genoemde effecten te kopen of te verkopen of als enige oproep tot actie. Uitsluitend ter illustratie. De werkelijke toekomstige groei van de halfgeleidermarkt is onbekend.

De behoefte aan meer rekenkracht, AI en digitale connectiviteit heeft geresulteerd in een aanzienlijke groei van de halfgeleidermarkt. McKinsey schat dat de halfgeleideromzet zou kunnen verdubbelen van 550 miljoen dollar in 2022 tot meer dan 1 biljoen dollar in 2030.³

Versnelt AI het ontwerp en de productie van halfgeleiders?

AI profiteert niet alleen van de kracht van halfgeleiders; het is ook een belangrijke drijvende kracht in de ontwikkeling van de halfgeleiderindustrie. Door het vermogen om chipontwerpen opnieuw te definiëren, defecten te identificeren, processen te optimaliseren en chipstoringen te voorspellen, verbetert AI de efficiëntie en winstgevendheid binnen de sector. En er is meer aan de hand: AI stimuleert de creatie van een nieuwe reeks chips, die op maat zijn gemaakt voor de onderscheidende vereisten en behoeften van AI. Dit zijn geen gewone chips, maar speciale chips die voldoen aan de unieke eisen van AI. Denk aan Intel (NASDAQ: INTC) en hun baanbrekende werk om AI-geoptimaliseerde chips te maken die uitblinken in snelheid, efficiëntie en energiebeheer.

AI verslaat een mens bij Chess and Go, bekijk nu hoe het chips ontwerpt

Chips hebben exponentieel meer configuraties dan Chess or Go⁴

Bron: Deloitte Insights adapted from Synopsys, “What is Design Space Optimization?” as of July 2020.

AI heeft eerder zijn capaciteiten bewezen door beter te presteren dan mensen in complexe bordspellen zoals Chess en Go, maar nu betreedt het een nog ingewikkelder veld: de ontwikkeling van chips. Met een astronomisch aantal mogelijke configuraties, die veel groter zijn dan die in Chess of Go, zou het vermogen om chipontwerpen te optimaliseren en te innoveren een baanbrekende toepassing van AI-technologie kunnen zijn. Naarmate de relatie tussen AI en halfgeleiders sterker wordt, ontstaat er ruimte voor een nieuwe golf van technologische innovatie. De aanstaande vooruitgang van AI is sterk afhankelijk van de creatie van nieuwe halfgeleiderchips, die specifiek zijn ontworpen voor AI-toepassingen. We denken dat deze trend de komende vijf jaar waarschijnlijk voor een aanzienlijke groei zal zorgen.

Is de verwachting dat de groeisnelheid van AI Design Tools de chipverkoop 3x zal overtreffen?

5 jaar CAGR voor chips, EDA-tools en geavanceerde AI-ontwerptools (2023-2028)⁵

Bronnen: WSTS; Global Markets Insights; and Deloitte Global as of November 2022.

De aanstaande groei van AI hangt grotendeels af van de ontwikkeling van halfgeleiderchips, die expliciet zijn geoptimaliseerd voor AI-functionaliteit. Volgens Deloitte is het zeer aannemelijk dat deze factor de komende vijf jaar voor substantiële groei kan zorgen.

Intermezzo halfgeleiderindustrie: 4 sleutelcategorieën met deelnemers

De halfgeleiderindustrie bestaat hoofdzakelijk uit vier belangrijke categorieën van deelnemers. De eerste categorie omvat foundry operators, bijvoorbeeld Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC). Dit zijn bedrijven die de productie van halfgeleiderchips uitvoeren, op basis van de specificaties die ze van andere bedrijven hebben gekregen. Ze kunnen worden gezien als fabrieken die chips maken voor verschillende bedrijven. De tweede categorie omvat fabrikanten van geïntegreerde apparaten (IDM's), met bedrijven als Intel als voorbeeld. IDM's zijn uniek omdat ze de volledige levenscyclus van een halfgeleiderchip binnen hun eigen faciliteiten afhandelen, van het eerste ontwerp tot de laatste fabricagefase. De volgende categorie omvat bedrijven die alleen chips ontwerpen, ook wel fabless-bedrijven genoemd. NVIDIA en Advanced Micro Devices (AMD) vallen in deze categorie. Fabless-bedrijven concentreren zich op het ontwerpen en ontwikkelen van halfgeleiderchips, maar besteden de productie uit aan foundries, aangezien ze niet over hun eigen fabricagemogelijkheden beschikken. De laatste en vierde categorie omvat fabrikanten van apparatuur zoals ASML. Deze bedrijven zijn verantwoordelijk voor het maken van de benodigde machines en apparatuur, die worden gebruikt bij de productie van halfgeleiderchips. Ze leveren de cruciale tools die zowel foundries als fabrikanten van geïntegreerde apparaten nodig hebben om de chips te kunnen maken.

Welke voordelen biedt de Amerikaanse CHIPS Act aan grote producenten van halfgeleiders?

Herinnert u zich de Amerikaanse CHIPS Act nog? Aangezien halfgeleiders cruciaal zijn voor de economie, willen de VS zelfvoorzienend worden in de productie van halfgeleiders en de afhankelijkheid van buitenlandse toeleveringsketens verminderen. De Covid-19-pandemie bracht kwetsbaarheden in de toeleveringsketen aan het licht, vaak met logistieke processen in meer dan vijf landen en meerdere wereldwijde verzendingen. Het Ministerie van Handel meldt dat halfgeleidertekorten in 2021 de Amerikaanse economie bijna een kwart biljoen dollar hebben gekost.

Om de binnenlandse productie van halfgeleiders te verhogen, zal er op basis van de Amerikaanse Chips and Science Act in een periode van 5 jaar $ 50 miljard aan investeringen in de industrie worden gedaan, waaronder $ 11 miljard voor geavanceerd halfgeleideronderzoek en -ontwikkeling, en $ 39 miljard om de binnenlandse chipproductie te versnellen en te stimuleren ($ 6 miljard daarvan kan directe leningen en leninggaranties dekken)⁶.

Budget om binnenlandse productie uit te breiden (onderzoek en ontwikkeling van geavanceerde halfgeleiders en chipproductie)

Bron: McKinsey⁷ oktober 2022.

Tot de belangrijkste begunstigden van de Amerikaanse CHIPS Act behoren de grote producenten van halfgeleiders in de VS. In plaats van individuele aandelenwinnaars in de sector te kiezen, kunnen beleggers blootstelling verwerven aan de 25 grootste, meest liquide, in de VS genoteerde halfgeleiderbedrijven in de VanEck Semiconductor UCITS ETF (SMH).

Tot slot geloven we dat halfgeleiders de 'pick and shovels' kunnen zijn om te beleggen in het AI-landschap en een aantrekkelijke manier kunnen zijn om te profiteren van de groeiende AI-sector, vooral wanneer directe toegang tot particuliere AI-bedrijven voor veel beleggers beperkt is. De VanEck Semiconductor UCITS ETF (SMH) biedt een manier om te beleggen in de gehele waardeketen van de halfgeleiderindustrie, van chipontwerp en -fabricage tot de machines die in het fabricageproces worden gebruikt. Aangezien halfgeleiders essentiële onderdelen vormen voor de ontwikkeling van AI-innovaties geloven we dat ze in waarde zullen toenemen, te midden van de potentiële deflatoire impact van de efficiëntie van AI. Ze bieden ook een unieke kans om mee te gaan op de golf van de transformerende impact van AI.