1.5萬(wàn)億美元、20億臺(tái)、10倍、8%，AI的未來(lái)在何方？

過(guò)去十年來(lái)，人工智能（AI）已從實(shí)驗(yàn)室探索階段發(fā)展成一項(xiàng)被廣泛應(yīng)用的技術(shù)，應(yīng)用范圍從醫(yī)療檢測(cè)到智能手機(jī)，再到現(xiàn)在大火的AIGC應(yīng)用，比如集聊天、寫代碼、創(chuàng)作文案、查資料、出旅游攻略等多種功能于一體的ChatGPT。

在眾多應(yīng)用的推動(dòng)下，到2030年，AI市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到15,970億美元，相比2021年的870億美元，復(fù)合年均增長(zhǎng)率為38.1%。

這種爆炸式增長(zhǎng)得益于半導(dǎo)體創(chuàng)新，包括從高速執(zhí)行并行數(shù)據(jù)處理的AI片上系統(tǒng)（SoC）到用于設(shè)計(jì)和制造這些芯片的AI工具。

如今，支持人工智能的半導(dǎo)體基礎(chǔ)設(shè)施已不再為現(xiàn)有芯片供應(yīng)商和代工廠所獨(dú)有。隨著AI工具的輔助作用日益顯著，從汽車制造商到超大規(guī)模用戶再到設(shè)備制造商，很多企業(yè)都在全心打造定制芯片來(lái)開發(fā)創(chuàng)新解決方案。本文將探討2023年的人工智能發(fā)展趨勢(shì)，這些趨勢(shì)將有望推動(dòng)這種創(chuàng)新，同時(shí)幫助行業(yè)解決如今所面臨的一些挑戰(zhàn)。

2023關(guān)鍵詞：集成

據(jù)預(yù)計(jì)，2025年將有超過(guò)20億臺(tái)AI增強(qiáng)型設(shè)備出貨，屆時(shí)邊緣計(jì)算仍將是推動(dòng)人工智能發(fā)展的巨大市場(chǎng)動(dòng)力，促進(jìn)技術(shù)和應(yīng)用不斷創(chuàng)新。隨著更多的人工智能處理會(huì)在邊緣進(jìn)行，未來(lái)一年內(nèi)，許多努力和創(chuàng)新都會(huì)集中在一個(gè)方面，那就是集成。

在邊緣設(shè)備中，AI系統(tǒng)需要執(zhí)行各種不同的任務(wù)，這不僅需要不同類型的計(jì)算能力，還需要不同類型的內(nèi)存和連接，當(dāng)然還有傳感器輸入。而在構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)將多種異構(gòu)組件集成到一個(gè)高能效、可投產(chǎn)的功能性設(shè)計(jì)中，是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)。除了半導(dǎo)體開發(fā)和制造外，這項(xiàng)工作還勢(shì)必牽涉到其他工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，例如機(jī)械設(shè)計(jì)、光學(xué)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)以及數(shù)字和模擬半導(dǎo)體設(shè)計(jì)。

數(shù)據(jù)中心的集成雖然面臨不同的挑戰(zhàn)，但同樣錯(cuò)綜復(fù)雜。雖然數(shù)據(jù)中心用例可能更數(shù)字化、更可預(yù)測(cè)，但這并不意味著就更容易部署人工智能。為了提供所需的深度計(jì)算性能，需要將多個(gè)裸片集成到一個(gè)芯片器件中。

這些組件主要由密集的數(shù)字邏輯組成，如加速大型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所需的原始計(jì)算能力。舉個(gè)例子，開發(fā)者可能需要將八個(gè)相同的CPU集成到一個(gè)3D器件中，這就在基板、Die-to-Die通信、散熱、噪聲等方面帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)，特別是在功耗方面。

AI設(shè)計(jì)工具的采用率將再增長(zhǎng)10倍

隨著芯片和制造的復(fù)雜度不斷增加，AI設(shè)計(jì)工具的應(yīng)用也在呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

去年，《Wired》雜志報(bào)道了全球首個(gè)由AI設(shè)計(jì)的芯片──三星正在使用新思科技DSO.ai實(shí)現(xiàn)尖端計(jì)算機(jī)芯片的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。短短一年內(nèi)，由AI設(shè)計(jì)的商業(yè)芯片在數(shù)量上至少增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)。隨著AI設(shè)計(jì)技術(shù)加快普及，訓(xùn)練數(shù)據(jù)集變得更加全面，同時(shí)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開始深入和廣泛地利用新型工具的優(yōu)勢(shì)，我們預(yù)計(jì)這一趨勢(shì)仍將繼續(xù)，新思科技幫助流片的設(shè)計(jì)也將從今年的數(shù)百個(gè)增加到2023年的數(shù)千個(gè)。

隨著未來(lái)一年該技術(shù)日趨成熟，AI驅(qū)動(dòng)的新設(shè)計(jì)能力將在新的芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來(lái)生產(chǎn)力的突破，并開始幫助打造更加復(fù)雜的設(shè)計(jì)，以滿足功耗、性能和面積（PPA）方面的需求。因此，如果看到基于AI強(qiáng)化學(xué)習(xí)的應(yīng)用在2023年投入市場(chǎng)來(lái)解決各種設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，以及從數(shù)字設(shè)計(jì)到定制設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的快速普及，也就不足為奇了。

生成式AI將加速應(yīng)用開發(fā)

在開發(fā)新的AI應(yīng)用時(shí)，一個(gè)最具挑戰(zhàn)性、耗時(shí)最長(zhǎng)的環(huán)節(jié)是創(chuàng)建一個(gè)模型，然后優(yōu)化并訓(xùn)練它來(lái)執(zhí)行特定的任務(wù)。這項(xiàng)工作很重要，目前還做不到完全自動(dòng)化。隨著AI應(yīng)用的激增，模型構(gòu)建日益成為發(fā)展的障礙。為此，人們加大了對(duì)所謂的基礎(chǔ)模型的研究投入。

“基礎(chǔ)模型”是一種AI模型，只需設(shè)計(jì)一次，就可以使用非常龐大的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)各種目標(biāo)。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后，這種模型可用于許多不同的應(yīng)用。其目標(biāo)是減少為每個(gè)應(yīng)用專門架構(gòu)和開發(fā)新模型而花費(fèi)的時(shí)間。開發(fā)者可以利用成熟的基礎(chǔ)模型，通過(guò)向它提供不同類型的數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練它處理新的工作?；A(chǔ)模型規(guī)模巨大，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)全新的功能，而這是以前使用早期架構(gòu)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

基礎(chǔ)模型正在推動(dòng)另一項(xiàng)AI技術(shù)發(fā)展成為2023年的焦點(diǎn)，那就是生成式AI。這一波新的AI浪潮專注于創(chuàng)造新的內(nèi)容，其基礎(chǔ)是底層模型能夠使用海量數(shù)據(jù)（包括文本、圖像、語(yǔ)音，甚至是來(lái)自傳感器的3D信號(hào)）進(jìn)行訓(xùn)練。基于這些輸入，同一個(gè)基礎(chǔ)模型經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后可用來(lái)合成各種新的內(nèi)容，如創(chuàng)造藝術(shù)、創(chuàng)作音樂，甚至是為聊天機(jī)器人生成文本。生成式AI將使得創(chuàng)建新內(nèi)容變得前所未有的簡(jiǎn)單，因?yàn)橄嚓P(guān)模型不是為特定任務(wù)而設(shè)計(jì)的，而是設(shè)計(jì)為能夠不斷學(xué)習(xí)。

在追求凈零排放的過(guò)程中AI將發(fā)揮重要作用

AI應(yīng)用非常強(qiáng)大，但也會(huì)消耗大量的能源。最近有一項(xiàng)研究表明，一個(gè)常見Transformer模型的單次訓(xùn)練能耗大約是美國(guó)家庭年均能源預(yù)算的八倍。顯然，如果情況不改變，擴(kuò)展這些AI應(yīng)用將會(huì)嚴(yán)重影響到我們的能源消耗、基礎(chǔ)設(shè)施以及我們建立數(shù)據(jù)中心的方式。

AI設(shè)計(jì)工具可以更好地優(yōu)化AI處理器芯片來(lái)提高能效，從而直接幫助全球?yàn)閷?shí)現(xiàn)凈零排放而努力。新思科技最近開展的一項(xiàng)非正式研究表明，利用AI設(shè)計(jì)工具優(yōu)化AI芯片，整體上平均可以節(jié)省約8%的能源。

如果將這種8%的節(jié)能效果推廣到全世界的每一個(gè)數(shù)據(jù)中心，則意味著可以節(jié)省大量的能源，而這項(xiàng)研究還只是觸及了皮毛。其優(yōu)勢(shì)還遠(yuǎn)不止芯片設(shè)計(jì)。它還可以優(yōu)化國(guó)家的電網(wǎng)性能，更大限度地提高農(nóng)作物產(chǎn)量，盡可能減少用水量，以及減少樓宇制冷所需的能源用量等等。AI不僅能夠減少自身的碳足跡，還能造福環(huán)境，以上只是其中的幾個(gè)例子。

總結(jié)

在未來(lái)一年中，AI工具和功能的發(fā)展將促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新，并為新進(jìn)入者降低門檻，同時(shí)為小型企業(yè)提供公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。為了繼續(xù)向前發(fā)展，企業(yè)需要AI芯片組能夠以更快的速度提供更高的計(jì)算水平，同時(shí)功耗要所有降低。

新思科技擁有廣泛的AI設(shè)計(jì)解決方案和IP產(chǎn)品組合。無(wú)論企業(yè)身處應(yīng)用領(lǐng)域，還是芯片開發(fā)領(lǐng)域，或是兩者都有涉足，新思科技的解決方案都將為企業(yè)實(shí)現(xiàn)差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)提供一條有效途徑。

讓芯片開發(fā)變得更快、更輕松是我們一直不懈努力的方向，因?yàn)槲覀兪冀K相信，AI將能夠通過(guò)顛覆性的技術(shù)改變世界。