根據(jù)IHS Markit | Technology報(bào)告顯示。到2025年，用于人工智能(AI)應(yīng)用的存儲(chǔ)和處理半導(dǎo)體的全球市場(chǎng)將飆升至1289億美元，是2019年428億美元的三倍。
這份名為《人工智能——技術(shù)采用和影響2019年報(bào)告》指出，在人工智能領(lǐng)域，全球范圍內(nèi)人工智能應(yīng)用中，存儲(chǔ)設(shè)備的收入將從2019年的210億美元增加到2025年的600億美元。處理器市場(chǎng)的擴(kuò)張速度將略有加快，從2019年的220億美元增至2025年的685億美元。
這一數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)行人工智能功能的系統(tǒng)中半導(dǎo)體含量的銷售情況進(jìn)行了跟蹤，這些芯片包括了能夠運(yùn)行人工智能應(yīng)用系統(tǒng)中的內(nèi)存和處理設(shè)備。
如今，人工智能芯片廣泛應(yīng)用于汽車、通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、工業(yè)和醫(yī)療等眾多市場(chǎng)。人工智能應(yīng)用中內(nèi)存設(shè)備最大的單一市場(chǎng)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，它在2025年銷售額將增至660億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率從2019年的275億美元增至15.7%。不過(guò)，通信、消費(fèi)電子、工業(yè)和醫(yī)療保健等其他領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生更快的增長(zhǎng)。
IHS Markit | Technology公司人工智能高級(jí)研究總監(jiān)Luca De Ambroggi表示:“半導(dǎo)體代表了人工智能供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)，為地球上每一個(gè)人工智能應(yīng)用程序提供了必要的處理和存儲(chǔ)能力?！比斯ぶ悄芡苿?dòng)微芯片的巨大需求增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?。然而，這項(xiàng)技術(shù)也正在改變芯片市場(chǎng)形態(tài)，它在重新定義傳統(tǒng)的處理器架構(gòu)和內(nèi)存接口，以滿足新的性能需求?！?/p>
報(bào)告顯示, 越來(lái)越多的初創(chuàng)企業(yè)正致力于提供全新的架構(gòu)，挑戰(zhàn)傳統(tǒng)人工智能處理設(shè)備的市場(chǎng)霸主地位，如圖形處理單元(GPU),現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA),微處理器(微控制器)、微控制器(MCU)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。這些新體系結(jié)構(gòu)包括可以加速深度學(xué)習(xí)任務(wù)的集成向量處理等功能。
此外，在各種設(shè)備中引入與人工智能相關(guān)的功能，意味著這些傳統(tǒng)的處理器種類正在演變，它們不再被視為不同的類別。
De Ambroggi：“在人工智能時(shí)代，關(guān)于MPU、DSP或MCU的舊定義開(kāi)始變得模糊，因?yàn)槊糠N類型的設(shè)備都添加了具有不同功能的核心，越來(lái)越多的人工智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者使用高度集成的異構(gòu)處理解決方案，如特定應(yīng)用的集成電路(ASIC)和系統(tǒng)芯片(SOC)解決方案?！?/p>
“由于處理器制造商提供使用這些ASIC和SOC的交鑰匙式、異構(gòu)處理解決方案，因此，對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，他們的AI算法是在GPU、CPU還是DSP上執(zhí)行的差別不大?！?/p>
先進(jìn)的人工智能技術(shù)，尤其是深度學(xué)習(xí)算法，需要大量的高帶寬易失性內(nèi)存才能正常運(yùn)行，但這已將功耗推高至不可持續(xù)的水平。
IHS指出，新的架構(gòu)有的方法是為每個(gè)處理核心配備了專用存儲(chǔ)單元，從而加快了并行處理的速度。另一種方法是將處理任務(wù)直接轉(zhuǎn)移到內(nèi)存中，以減少數(shù)據(jù)移動(dòng)。這個(gè)想法是在數(shù)據(jù)駐留的地方進(jìn)行處理，減少功耗和延遲。
業(yè)界一直在尋找一些替代方法，包括:一種新的處理器架構(gòu)，其中內(nèi)存更接近計(jì)算核心，減少數(shù)據(jù)移動(dòng)的負(fù)擔(dān)，并為每個(gè)處理核心提供專用的內(nèi)存單元，從而實(shí)現(xiàn)高處理并行性;將數(shù)據(jù)計(jì)算的早期階段轉(zhuǎn)移到內(nèi)存中，這種技術(shù)稱為內(nèi)存處理(processing into memory, PIM)。PIM提供了與上面提到的類似的好處。最后，確定新的內(nèi)存技術(shù)，這些技術(shù)可以支持使用簡(jiǎn)單的后端硅集成、易失性性能、非易失性能力、每字節(jié)的低皮焦耳或快速輸入/輸出(I/O)接口的新方法。
的確，人工智能（AI）的爆炸性使用正在開(kāi)啟半導(dǎo)體設(shè)備的新時(shí)代，這將帶來(lái)許多新的機(jī)遇，但也帶來(lái)許多挑戰(zhàn)。AI處理器也正在推動(dòng)全球半導(dǎo)體行業(yè)的增長(zhǎng)，這也促使市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)做出積極的預(yù)測(cè)，未來(lái)5年，AI芯片應(yīng)用將增長(zhǎng)三倍。
Allied Market Research認(rèn)為，越來(lái)越多地領(lǐng)域使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)是推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展的主要因素之一。垂直市場(chǎng)可以分為媒體和廣告、銀行金融服務(wù)和保險(xiǎn)、IT和電信、零售、醫(yī)療保健、汽車和運(yùn)輸?shù)取４送猓娮恿闶凵炭赡苓€需要人工智能來(lái)處理不斷增加的數(shù)據(jù)，目前僅印度每天就會(huì)產(chǎn)生30到40太字節(jié)的數(shù)據(jù)。
AI芯片正在快速發(fā)展毋庸置疑，但目前仍然面臨兩大挑戰(zhàn)。一方面是技術(shù)的創(chuàng)新解決存儲(chǔ)以及計(jì)算效率的挑戰(zhàn)，另一方面是如何與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合，讓AI芯片快速體現(xiàn)出巨大的價(jià)值。