เซมิคอนดักเตอร์เร่งการปฏิวัติปัญญาประดิษฐ์

โดย Ajit Manocha, Pushkar Apte และ Melissa Grupen-Shemansky

เมื่อห้าปีที่แล้ว SEMI เผยแพร่ไฟล์ บทความ ทำนายว่าปัญญาประดิษฐ์ (AI) จะเปลี่ยนทุกสิ่ง – และมันก็เป็นเช่นนั้น! AI ได้ย้ายออกจากห้องแล็บและยึดครองจินตนาการของผู้คนอย่างล้นหลาม ขณะนี้กลายเป็นหัวข้อสนทนาที่ร้อนแรงในทุกที่ ตั้งแต่โต๊ะรับประทานอาหารสำหรับครอบครัว ห้องประชุมของบริษัท ไปจนถึงทางเดินของรัฐบาล

แม้ว่าอาจดูเหมือนเป็นจุดสูงสุดของวัฏจักรของ AI แต่เราเชื่อว่าเทคโนโลยีนี้เพิ่งจะเริ่มเข้าครอบงำเท่านั้น ลองนึกภาพถ้าเราสามารถทำนายเส้นทางที่แม่นยำของพายุเฮอริเคนหรือพายุทอร์นาโดได้เร็วพอที่จะเคลื่อนย้ายผู้คนให้พ้นจากอันตราย ลองนึกภาพว่าถ้าเราสามารถตรวจจับและป้องกันไฟป่าและหลีกเลี่ยงความเสียหายที่มันเกิดขึ้นบนโลกนี้ได้ ลองนึกภาพว่าถ้าเราสามารถหยุดการแพร่ระบาดครั้งต่อไปได้ เพื่อไม่ให้โลกเป็นอัมพาตเป็นเวลาสามปี และคร่าชีวิตผู้คนนับล้านเช่นเดียวกับที่โควิด-19 ทำ เราคิดว่า AI สามารถช่วยตระหนักถึงอนาคตดังกล่าวได้ และอื่นๆ อีกมากมาย

ในขณะที่ทุกคนรับชมและประหลาดใจกับ AI ราวกับว่าพวกเขาอาจเป็นรถแข่งซุปเปอร์ชาร์จ แต่สิ่งที่มักถูกมองข้ามคือเครื่องยนต์เซมิคอนดักเตอร์ใต้ฝากระโปรง แม้ว่าแนวคิดของ AI จะมีมาเป็นเวลาครึ่งศตวรรษแล้ว แต่การพัฒนาเทคโนโลยีได้เร่งตัวอย่างรวดเร็วในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา สาเหตุหลักมาจากความก้าวหน้าที่น่าทึ่งในชิปเซมิคอนดักเตอร์ ทำไม อัลกอริธึม AI ทำงานโดยการกระทืบข้อมูลจำนวนมหาศาลและได้รับการฝึกให้จดจำรูปแบบ เช่น รูปภาพหรือลำดับของคำ แต่ AI จะดีก็ต่อเมื่อข้อมูลที่ป้อนเท่านั้น ขึ้นอยู่กับปริมาณและคุณภาพของข้อมูลเป็นหลัก ตลอดจนความรวดเร็วในการประมวลผลและวิเคราะห์ข้อมูล

ชิปเซมิคอนดักเตอร์ขับเคลื่อนโดยกฎของมัวร์และนวัตกรรมที่ก้าวกระโดดอย่างรวดเร็ว ช่วยให้สามารถรับรู้ จัดเก็บ สื่อสาร และประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนด้วยความเร็วอันเหลือเชื่อ เครื่องยนต์ที่ปรับปรุงใหม่นี้ขับเคลื่อนรถแข่ง AI ให้มีความเร็วที่สูงขึ้นไปอีก

ชิปเซมิคอนดักเตอร์หลายประเภทมารวมกันเพื่อเปิดใช้งาน AI อุปกรณ์ Internet of Things (IoT) ซึ่งปัจจุบันมีจำนวนมากกว่า 15 พันล้านเครื่อง รับรู้ข้อมูลจากโลกทางกายภาพ โดยปกติแล้วอุปกรณ์ IoT จะเป็นแหล่งที่มาของชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่ป้อนเข้าสู่อัลกอริธึม AI โดยเฉพาะในการใช้งานทางอุตสาหกรรม จากนั้นชิปสื่อสารที่มีแบนด์วิธสูงจะส่งข้อมูลนี้แบบไร้สายผ่านเครือข่าย 5G/6G หรือผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสงความจุสูง โดยมีแบนด์วิธสูงถึง 100 Gbps อุปกรณ์หน่วยความจำโซลิดสเตตจะจัดเก็บข้อมูลนี้ โดยบีบข้อมูลระดับกิกะบิตลงในชิปหรือแพ็คเกจตัวเดียว ชิปการจัดการพลังงานจะกระจายและจัดการการจ่ายพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพไปยังอุปกรณ์นับพันล้านเครื่อง ในขณะเดียวกันก็ปรับการใช้พลังงานให้เหมาะสม สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด ชิปโปรเซสเซอร์รันอัลกอริธึม AI โดยการวิเคราะห์ข้อมูลนี้ด้วยความเร็วสูงถึง 100 พันล้านคำสั่งต่อวินาที!

ความก้าวหน้านี้มักถูกมองข้ามไป แต่ก็คุ้มค่าที่จะพิจารณาชื่นชมนวัตกรรมเซมิคอนดักเตอร์จำนวนนับไม่ถ้วนที่ทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้

การรักษานวัตกรรมอันก้าวกระโดดนี้กลายเป็นเรื่องท้าทายมากขึ้น เนื่องจากกฎของมัวร์ได้ชะลอตัวลง และการวิจัยและพัฒนามีราคาแพงมาก อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ใช้จ่ายประมาณ 17% ของรายได้ไปกับการวิจัยและพัฒนา ซึ่งอาจมากกว่าอุตสาหกรรมอื่นๆ หรือใช้จ่ายถึง 100 พันล้านดอลลาร์ต่อปี เราเชื่อว่าเส้นทางข้างหน้าคือนวัตกรรมอันชาญฉลาด เราสามารถใช้ AI เพื่อสร้างวงจรคุณธรรมได้หรือไม่? เราสามารถควบคุม AI เพื่อเร่งการพัฒนาเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์เพื่อสร้างชิปที่ดีขึ้นซึ่งสามารถรันอัลกอริธึม AI ที่ทรงพลังยิ่งขึ้นได้หรือไม่?

เพื่อช่วยให้บรรลุเป้าหมายนี้ SEMI จึงได้เปิดตัว โครงการริเริ่มข้อมูลอัจฉริยะ-AI ในปี 2018 องค์ประกอบหนึ่งของความพยายามนี้คือโครงการพิสูจน์แนวคิด (POC) ที่กำลังดำเนินการอยู่ที่ มหาวิทยาลัยคอร์เนล. ได้รับทุนจาก ห้องปฏิบัติการวิจัยของกองทัพบกโครงการได้สาธิตโมเดล AI ที่คาดการณ์คุณสมบัติที่มีลวดลายที่แม่นยำบนชิป ยิ่งคุณสมบัติมีขนาดเล็กและแม่นยำมากขึ้น ประสิทธิภาพของชิปก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ในขณะเดียวกัน SEMI ได้จัดตั้งสภาที่ปรึกษาอุตสาหกรรม Smart Data-AI (IAC) เพื่อพัฒนาความทันสมัยและเป็นแนวทางให้กับความพยายามของ POC ขณะนี้เรากำลังจะเปิดตัวเฟสต่อไปของโครงการโดยมีเป้าหมายอันทะเยอทะยานในการสร้างสภาพแวดล้อมนวัตกรรมเสมือนจริงด้วยกระบวนการดิจิทัลแฝดเพื่อช่วยขับเคลื่อนความก้าวหน้าของเซมิคอนดักเตอร์

ตามความรู้ของเรา นี่เป็นโครงการ POC แรกที่เกี่ยวข้องกับบริษัทหลายแห่งทั่วทั้งระบบนิเวศ ร่วมกับนักวิชาการและรัฐบาล การรวบรวมหน่วยงานที่หลากหลายดังกล่าวเข้าด้วยกันถือเป็นความท้าทายอย่างยิ่ง แต่นี่คือจุดแข็งหลักของ SEMI นั่นคือการพัฒนาแพลตฟอร์มดังกล่าวเพื่อช่วยพัฒนาอุตสาหกรรมด้วยแนวคิด 'เชื่อมต่อ ทำงานร่วมกัน และสร้างสรรค์' ของ SEMI

เดิมพันทางเศรษฐกิจมีสูง เนื่องจากปัจจุบัน AI แพร่หลายไปทั่วโลก การคาดการณ์จึงแสดงให้เห็นว่า AI มีมูลค่าเพิ่มหลายล้านล้านดอลลาร์ในอุตสาหกรรมต่างๆ McKinsey & Company การวิเคราะห์คาดการณ์มูลค่า 4.4 ล้านล้านดอลลาร์สำหรับ generative AI เพียงอย่างเดียว อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกกำลังเพิ่มรายได้เป็นสองเท่าในอีกประมาณ 1 ปีข้างหน้าเป็น XNUMX ล้านล้านดอลลาร์ในอีกประมาณ XNUMX ปีข้างหน้า

ตลาดเริ่มชื่นชมการมีส่วนร่วมของบริษัทเซมิคอนดักเตอร์ ตัวอย่างเช่น Nvidia ผู้ผลิตหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) ที่ใช้อย่างกว้างขวางในการรันอัลกอริธึม AI กลายเป็นบริษัทชิปแห่งแรกที่มีมูลค่ามากกว่า 1 ล้านล้านดอลลาร์ โดยมีรายได้ 27 พันล้านดอลลาร์ ทำให้เกิดอัตราส่วนราคาต่อรายได้ที่น่าประทับใจที่ 90! ในเวลาเดียวกัน แรงผลักดันของผู้ประกอบการในการแสวงหาโซลูชันฮาร์ดแวร์ใหม่ที่สร้างสรรค์ยังคงเติบโตอย่างรวดเร็ว โดยมีบริษัทสตาร์ทอัพที่ได้รับทุนสนับสนุนหลายร้อยรายอยู่ในแวดวงนี้

อย่างไรก็ตาม การเติบโตอย่างต่อเนื่องบนเส้นทางนวัตกรรมนี้จะไม่เกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ และจะต้องดำเนินการเชิงรุก SEMI กำลังขับเคลื่อนการดำเนินการดังกล่าวอย่างแม่นยำเพื่อให้สอดคล้องกับบทบาทสำคัญของตนในฐานะสมาคมอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ระดับโลกที่เป็นตัวแทนของบริษัทมากกว่า 3,000 แห่งทั่วโลกตลอดห่วงโซ่คุณค่าทั้งหมด นับตั้งแต่เผยแพร่คำทำนายเมื่อห้าปีที่แล้ว SEMI ได้ดำเนินรอยตาม โดยเริ่มต้นด้วยการเปิดตัวสี่อุตสาหกรรมทั่วทั้งอุตสาหกรรม ความคิดริเริ่มที่ชาญฉลาด สำหรับ Data-AI, การผลิต, ความคล่องตัว และ MedTech ในปี 2018 ต่อไปนี้เป็นกิจกรรมหลายแง่มุมที่ SEMI ขับเคลื่อนสำหรับ Data-AI:

• การจัดตั้งชุมชนอุตสาหกรรมซึ่งเป็น Smart Data-AI IAC ที่ครอบคลุมระบบนิเวศเซมิคอนดักเตอร์เต็มรูปแบบ และมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาความล้ำสมัยสำหรับ Data-AI
• การแบ่งปันความรู้ก้าวหน้า เกี่ยวกับ Data-AI ผ่านการประชุมทางเทคนิค เวิร์คช็อป และ SEMICON ระดับโลกมากมาย
• ขับเคลื่อนโครงการพิสูจน์แนวคิด ที่รวบรวมนักวิจัยภาคอุตสาหกรรม นักวิชาการ และภาครัฐอย่างมีความหมาย
• รับรองการเข้าถึงความสามารถ ผ่านโครงการพัฒนาบุคลากรที่ครอบคลุมเพื่อขยายช่องทางการจัดหาผู้มีความสามารถ โดยเน้นเป็นพิเศษไปที่ชุมชนที่ด้อยโอกาส เพื่อส่งเสริมความหลากหลาย ความเท่าเทียม และการไม่แบ่งแยก
• ฝึกอบรมพนักงานที่มีอยู่ ตลอด มหาวิทยาลัยเสมีซึ่งนำเสนอหลักสูตรที่เน้น AI เพื่อช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญด้านเซมิคอนดักเตอร์ได้เรียนรู้เทคนิค AI และหลักสูตรเซมิคอนดักเตอร์เบื้องต้นเพื่อช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญด้าน Data-AI เข้าใจพื้นฐานของเทคโนโลยี
• ขับเคลื่อนความยั่งยืน ผ่านโครงการวิจัยและพัฒนาหลายโครงการในพอร์ตโฟลิโอมูลค่า 25 ล้านดอลลาร์ที่จัดการโดยชุมชนเทคโนโลยี SEMI เพื่อวิจัยเทคโนโลยีพลังงานต่ำที่สามารถลดการใช้พลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญในอนาคต อัลกอริธึม AI มักจะใช้พลังงานมากเนื่องจากมีข้อมูลจำนวนมหาศาลที่ต้องประมวลผล และเทคนิคในการลดการใช้พลังงานนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเติบโตที่ยั่งยืนของความสามารถของ AI
• การเอาชนะอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น สู่นวัตกรรมโดยจัดการกับข้อกังวลหลักของอุตสาหกรรม เช่น วิธีการแบ่งปันข้อมูลอย่างปลอดภัยข้ามบริษัทและพรมแดนระดับชาติ เรากำลังพัฒนาวิธีการและ มาตรฐานข้อมูลโดยต่อยอดจากประสบการณ์ของเราในการสร้างมาตรฐานมากกว่า 1,000 มาตรฐานที่ SEMI ได้นำไปใช้แล้ว
• การแบ่งปันแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด ทั้งภายในและข้ามอุตสาหกรรม Smart Data-AI IAC ทำงานร่วมกันมาเป็นเวลาสามปี แบ่งปันสิ่งที่มีประสิทธิภาพและสิ่งที่ไม่อยู่ในการนำโครงการ AI ไปใช้ และระบุโอกาสในการปรับปรุง นอกจากนี้เรายังสำรวจการทำงานร่วมกันกับอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น การดูแลสุขภาพผ่านโครงการริเริ่ม Smart MedTech ตัวอย่างเช่น การวิจัยและพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์ที่ปรับปรุงด้วย AI และเทคนิคการผลิตอาจช่วยอุตสาหกรรมด้านการดูแลสุขภาพ ในขณะที่ความเป็นผู้นำในการจัดการข้อมูลและโปรโตคอลความปลอดภัยทางไซเบอร์อาจเป็นประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์
• มอบความเป็นผู้นำทางความคิดและการดูแลเทคโนโลยีเกี่ยวกับอนาคตของคอมพิวเตอร์ ด้วยการรวมจิตใจที่ฉลาดที่สุดในกิจกรรมริเริ่มและการสัมมนาผ่านเว็บของ Smart Data-AI รวมถึงเซสชันที่นิทรรศการและการประชุม SEMI
• การคาดการณ์ถึงการหยุดชะงัก เช่น การประมวลผลควอนตัม ซึ่งอาจเป็นตัวเปลี่ยนเกม แต่ปัจจุบันจำกัดอยู่เฉพาะแอปพลิเคชันเฉพาะเท่านั้น จะเป็นอย่างไรหากคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ต้องการการทำความเย็นที่ซับซ้อนและครอบครองทั้งห้องในปัจจุบันสามารถอยู่ในมือเราได้ในสักวันหนึ่ง? เป็นเรื่องที่คุ้มค่าที่จะระลึกว่าคอมพิวเตอร์เมนเฟรมจากศตวรรษที่ผ่านมาซึ่งครอบครองห้องหนึ่งตอนนี้นั่งอยู่ในมือของเราเสมือนเป็นโทรศัพท์มือถือซึ่งทำงานเร็วขึ้น 10,000 เท่า!

รถแข่ง AI มีการเดินทางอันน่าตื่นเต้นตลอดทศวรรษที่ผ่านมา ตั้งแต่การจดจำรูปแบบไปจนถึงเครื่องมือ AI เจนเนอเรชั่นในปัจจุบัน เช่น GPT4 และ Bard เราเชื่อว่าสิ่งที่ดีที่สุดยังมาไม่ถึงสำหรับ AI แต่ยังต้องมีการทำงานอีกมากเพื่อให้ตระหนักถึงศักยภาพสูงสุดของ AI ในฐานะเครื่องมือที่ทรงพลังและเปลี่ยนแปลงได้ การใช้ AI อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสามารถสนับสนุนเส้นทางสู่อนาคตสำหรับทุกคนที่มีสุขภาพที่ดีขึ้น ความเจริญรุ่งเรือง และคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น และ SEMI กำลังทำงานอย่างขยันขันแข็งเพื่อให้ตระหนักถึงอนาคตนี้ด้วยความรับผิดชอบและเท่าเทียมกัน

เราต้องทำงานร่วมกันเพื่อเรียนรู้วิธีขับรถแข่ง AI อย่างปลอดภัย และบางทีอาจเทอร์โบชาร์จด้วยเทคโนโลยีควอนตัมในอนาคต เราขอเชิญคุณเข้าร่วมการเดินทางที่น่าตื่นเต้นนี้กับเรา - รับการปรับปรุง เกี่ยวกับความคิดริเริ่มหรือการติดต่อ Smart Data-AI ปุสการ์ แอปเต ของ SEMI เพื่อเข้าร่วม

Pushkar Apte เป็นที่ปรึกษาด้านเทคโนโลยีเชิงกลยุทธ์และผู้นำของ SEMI Smart Data-AI Initiative

Melissa Grupen-Shemansky เป็น CTO ของ SEMI