Напівпровідники прискорюють революцію штучного інтелекту

Аджит Маноча, Пушкар Апте та Мелісса Групен-Шеманскі

П'ять років тому SEMI опублікував стаття передбачаючи, що штучний інтелект (ШІ) все змінить – і це сталося! Штучний інтелект вийшов з лабораторій і штурмом захопив загальну уяву. Зараз це гаряча тема для обговорень усюди, від сімейних обідніх столів і корпоративних залів до урядових коридорів.

Хоча це може здатися піком циклу ажіотажу щодо штучного інтелекту, ми вважаємо, що ця технологія лише почала закріплюватися. Уявіть собі, якби ми могли передбачити точний шлях урагану чи торнадо досить рано, щоб уберегти людей від небезпеки. Уявіть собі, якби ми змогли виявити лісові пожежі та запобігти їм, а також уникнути хаосу, який вони завдають планеті. Уявіть, якби ми змогли зупинити наступну пандемію, щоб вона не паралізувала світ на три роки та не вбила мільйони людей, як COVID-19. Ми вважаємо, що ШІ міг би допомогти реалізувати таке майбутнє та багато іншого.

У той час як усі спостерігають і дивуються штучному інтелекту, наче гоночному автомобілю з наддувом, часто не помічають напівпровідникового двигуна під капотом. Хоча концепції штучного інтелекту вже півстоліття, розвиток технології стрімко прискорився за останнє десятиліття, головним чином завдяки дивовижним досягненням у напівпровідникових мікросхемах. чому Алгоритми штучного інтелекту функціонують, обробляючи величезні обсяги даних і навчаючись розпізнавати шаблони, наприклад, зображення або послідовність слів. Але штучний інтелект настільки хороший, наскільки хороші дані, які він подає. Це надзвичайно залежить від кількості та якості даних, а також від того, наскільки швидко ці дані можна обробити й проаналізувати.

Керуючись законом Мура та шаленим темпом інновацій, напівпровідникові мікросхеми дозволили сприймати, зберігати, передавати та обробляти безпрецедентну кількість даних з неймовірною швидкістю. Цей вдосконалений двигун дозволяє гоночному авто зі штучним інтелектом розвивати ще більшу швидкість.

Багато типів напівпровідникових чіпів поєднуються, щоб увімкнути ШІ. Пристрої Інтернету речей (IoT), яких зараз налічується понад 15 мільярдів, сприймають дані з фізичного світу. Пристрої IoT зазвичай є джерелом великих наборів даних, які надходять в алгоритми ШІ, особливо в промислових додатках. Комунікаційні мікросхеми з високою пропускною здатністю потім передають ці дані або бездротовим способом через мережі 5G/6G, або через оптоволоконні кабелі високої пропускної здатності з пропускною спроможністю до 100 Гбіт/с. Твердотільні пристрої пам'яті зберігають ці дані, стискаючи гігабіти даних в одному чіпі або пакеті. Мікросхеми керування живленням розподіляють і керують ефективним живленням для мільярдів пристроїв, одночасно оптимізуючи енергоспоживання. І останнє, але не менш важливе: процесорні чіпи запускають алгоритми ШІ, аналізуючи ці дані зі швидкістю до 100 мільярдів інструкцій на секунду!

Цей прогрес часто сприймається як належне, але варто задуматися, щоб оцінити незліченну кількість інновацій у напівпровідниках, які зробили це можливим.

Підтримувати цей стрімкий темп інновацій стає дедалі складніше, оскільки закон Мура сповільнився, а дослідження та розробки стали дуже дорогими. Напівпровідникова промисловість витрачає приблизно 17% доходу на дослідження та розробки – можливо, більше, ніж будь-яка інша галузь – або приголомшливі 100 мільярдів доларів на рік. Ми віримо, що шлях вперед — це розумні інновації. Чи можемо ми використовувати ШІ для створення ефективного циклу? Чи можемо ми використати штучний інтелект для прискорення розробки напівпровідникових технологій для створення кращих чіпів, які можуть запускати потужніші алгоритми штучного інтелекту?

Щоб допомогти досягти цього, SEMI запустив його Ініціатива Smart Data-AI у 2018 р. Одним із елементів цих зусиль є проект перевірки концепції (POC), який виконується на Корнельського університету. Фінансується за рахунок Армійська науково-дослідна лабораторія, проект продемонстрував модель штучного інтелекту, яка передбачає точні шаблонні особливості на чіпі – чим дрібніші та точніші функції, тим вища продуктивність чіпа. Паралельно SEMI сформував індустріальну консультативну раду (IAC) Smart Data-AI, щоб просувати сучасні технології та керувати зусиллями POC. Зараз ми збираємося запустити наступну фазу проекту з амбітною метою створення віртуального інноваційного середовища з цифровими двійниками процесів, які сприятимуть розвитку напівпровідників.

Наскільки нам відомо, це перший подібний проект POC, у якому беруть участь кілька компаній у всій екосистемі, а також наукові та державні органи. Об’єднати такі різноманітні організації надзвичайно складно, але це головна сила SEMI: розробити такі платформи, щоб сприяти розвитку галузі з мантрою SEMI «З’єднуйтеся, співпрацюйте та впроваджуйте інновації».

Економічні ставки високі. Оскільки штучний інтелект тепер поширений всюди, прогнози показують, що він додасть кілька трильйонів доларів у різних галузях, з McKinsey & Company аналіз прогнозує вартість 4.4 трильйона доларів лише для генеративного ШІ. Сама світова напівпровідникова промисловість має намір подвоїти доходи протягом наступних семи років до 1 трильйона доларів.

Ринок починає цінувати внесок напівпровідникових компаній. Наприклад, Nvidia, виробник графічних процесорів (GPU), які широко використовуються для запуску алгоритмів штучного інтелекту, стала першою компанією, що займається виробництвом мікросхем, вартість якої перевищує 1 трильйон доларів із доходом у 27 мільярдів доларів, що забезпечує вражаюче співвідношення ціни та прибутку 90! Паралельно стрімко зростає підприємницький поштовх до пошуку креативних нових апаратних рішень із сотнями добре фінансованих стартапів.

Однак продовження зростання на цьому інноваційному шляху не відбуватиметься на автопілоті й потребуватиме проактивних дій. SEMI керує саме такими діями відповідно до своєї ключової ролі глобальної асоціації електронної промисловості, що представляє понад 3,000 компаній у всьому світі в усьому ланцюжку створення вартості. З моменту публікації прогнозу п’ять років тому SEMI пішов по шляху – почавши з запуску чотирьох галузевих Розумні ініціативи для Data-AI, Manufacturing, Mobility and MedTech у 2018 році. Нижче наведено кілька багатогранних заходів, які SEMI проводить для Data-AI:

• Формування галузевої спільноти, Smart Data-AI IAC, який охоплює всю екосистему напівпровідників і зосереджується на просуванні найсучаснішого Data-AI.
• Просування обміну знаннями на Data-AI через численні технічні конференції, семінари та глобальні SEMICONs.
• Керування проектами перевірки концепції які суттєво об’єднують промислових, наукових та державних дослідників.
• Забезпечення доступу до талантів через комплексну програму розвитку робочої сили для збільшення потоку талантів, приділяючи особливу увагу громадам, які недостатньо обслуговуються, щоб заохотити різноманітність, справедливість та залучення.
• Навчання наявної робочої сили через Університет SEMI, який пропонує курси, орієнтовані на штучний інтелект, щоб допомогти фахівцям із напівпровідників швидше освоїти методи штучного інтелекту, і вступні курси з напівпровідників, щоб допомогти фахівцям Data-AI зрозуміти основи технології.
• Екологічність за допомогою кількох науково-дослідних проектів у портфелі 25 мільйонів доларів США, яким керує SEMI Technology Communities, щоб досліджувати малопотужні технології, які можуть значно зменшити споживання енергії в майбутньому. Алгоритми штучного інтелекту зазвичай енергоємні через величезну кількість даних, які вони повинні обробляти, і методи пом’якшення споживання енергії є вирішальними для сталого зростання можливостей ШІ.
• Подолання потенційних перешкод до інновацій, вирішуючи головні галузеві проблеми – наприклад, способи безпечного обміну даними між компаніями та національними кордонами. Ми розробляємо методики і стандарти даних, базуючись на нашому досвіді створення понад 1,000 стандартів, які SEMI вже впровадила.
• Обмін передовим досвідом як всередині, так і між галузями. Smart Data-AI IAC працює разом протягом трьох років, ділячись тим, що є ефективним, а що ні у впровадженні проектів штучного інтелекту, і визначаючи можливості для вдосконалення. Ми також досліджуємо синергію з іншими галузями, такими як охорона здоров’я, через ініціативу Smart MedTech. Наприклад, розробка та технології виробництва напівпровідників, удосконалені штучним інтелектом, можуть допомогти галузям охорони здоров’я, а їх лідерство в управлінні даними та протоколах кібербезпеки може принести користь напівпровідниковій промисловості.
• Забезпечення інтелектуального лідерства та управління технологіями щодо майбутнього обчислювальної техніки об’єднуючи найсвітліші уми на заходах і вебінарах ініціативи Smart Data-AI, а також на сесіях на виставках і конференціях SEMI.
• Передбачаючи збої, такі як квантові обчислення, який може змінити правила гри, але наразі він обмежений спеціальними програмами. Що, якби квантові комп’ютери, які вимагають складного охолодження й займають цілі кімнати сьогодні, колись помістяться на нашій долоні? Варто нагадати, що мейнфрейми минулого століття, які займали кімнату, тепер сидять у наших руках, як мобільні телефони, і працюють у 10,000 XNUMX разів швидше!

За останнє десятиліття гоночний автомобіль зі штучним інтелектом пройшов захоплюючу подорож, починаючи від розпізнавання образів і закінчуючи сучасними генеративними інструментами ШІ, такими як GPT4 і Bard. Ми вважаємо, що найкраще для ШІ ще попереду, але ще потрібно багато працювати, щоб реалізувати весь потенціал ШІ як потужного інструменту, що перетворює. Безпечне та ефективне використання ШІ може підтримати шлях до майбутнього для кожного з кращим здоров’ям, процвітанням і якістю життя, і SEMI старанно працює, щоб реалізувати це майбутнє відповідально та справедливо.

Ми повинні співпрацювати, щоб навчитися безпечно керувати гоночним автомобілем зі штучним інтелектом – і, можливо, у майбутньому його турбонаддув за допомогою квантової технології. Запрошуємо вас приєднатися до нас у цій захоплюючій подорожі – отримувати оновлення за ініціативою Smart Data-AI або за контактами Puskar Apte SEMI взяти участь.

Пушкар Апте є радником із стратегічних технологій і лідером SEMI Smart Data-AI Initiative.

Мелісса Групен-Шеманскі є технічним директором SEMI.