2022年AI芯片行業(yè)需要關注的5個關鍵應用和趨勢

人工智能(AI)應用已經變得比許多人幾年前想象的更加融入商業(yè)成功的結構中。僅在去年一年，人工智能創(chuàng)新就掀起了許多大浪潮，從人工智能和計算機視覺技術的進步，到數(shù)據中心的現(xiàn)代化和專業(yè)化的人工智能芯片，再到人工智能設計這些芯片。這些里程碑式的進展正為該行業(yè)帶來令人興奮的機遇。

這場人工智能革命也推動了對全新一代人工智能芯片系統(tǒng)(soc)的需求。到2026年，人工智能芯片組的全球市場價值預計將從2019年的80億美元增長到700多億美元，因為具有機器學習能力的物聯(lián)網設備的激增和智能城市的發(fā)展推動了市場。隨著2021年第三季度創(chuàng)下179億美元的全球融資新紀錄，投資者已經將創(chuàng)紀錄的資金投入人工智能創(chuàng)業(yè)公司，這反映出全球對人工智能的廣泛需求。

新的一年帶來了新的目標、機遇和挑戰(zhàn)。隨著美國半導體產業(yè)努力解決供應鏈限制、全球芯片短缺以及2019冠狀病毒疾病的經濟影響，同時也在探索“元宇宙”的可能性，將智能整合到底層硅的日益增長的愿望使得每個組織都想公平分享人工智能蛋糕。

那么，明年人工智能將面臨怎樣的挑戰(zhàn)呢？請繼續(xù)閱讀我們對2022年人工智能下一步行動的五個關鍵預測。

1. 人工智能對芯片設計的影響將繼續(xù)增長

隨著更多的工作負載需要先進的人工智能處理水平來驅動智能功能，對高能效、高速運算的專用芯片的需求，將使強大的人工智能芯片設計變得至關重要。一種新型的設計工具可以從迭代中學習并利用芯片設計環(huán)境中的數(shù)據，從而在生產率和成本效率方面提供了一個飛躍。人工智能的破壞將不僅為半導體領導者開啟新的機遇，也為那些通常擁有較小的團隊或更有限的財政資源、以前沒有被視為提供令人興奮的硅解決方案的芯片設計巨頭的公司開啟新的機遇——從某種意義上講，這將平衡競爭環(huán)境，并創(chuàng)造一種全球經濟中利用人工智能芯片設計的公司的對稱性。

設計未來的人工智能硬件需要芯片設計技術的革命。2021年，敢于投資數(shù)據中心市場的公司見證了巨大的收益，并展示了令人印象深刻的技術能力，增加了對專用 AI 芯片的需求，以前所未有的速度籌集 AI 資金。隨著 gpu 繼續(xù)成為數(shù)據中心市場培訓的主導架構，我們預計這種增長將繼續(xù)下去，并看到超級擴張者選擇下一代 ai 輔助設計系統(tǒng)，以大規(guī)模探索性設計工作流程，同時自動化不那么重要的決策。公司將開始為他們的芯片設計需求，轉向云-一個勝利的額外容量，更快的周轉時間，和高質量的應用程序優(yōu)化設計。

2. 智能機器人將在智能萬能時代帶來巨大的機遇

隨著越來越多的設備連接到云端，物聯(lián)網(IoT)繼續(xù)為大規(guī)模推動現(xiàn)實世界應用的行業(yè)提供巨大的利益。一個相對較新的縮寫詞，結合了人工智能和物聯(lián)網的力量，AIoT 承諾一個更智能，智能，連接的設備網絡，可以處理和計算大量的數(shù)據量以前不可能使用傳統(tǒng)的處理方法。

隨著處于物聯(lián)網邊緣的技術(如增強智能和元宇宙的發(fā)展)的出現(xiàn)，大公司將重新調整戰(zhàn)略，把重點放在處理實時數(shù)據最有意義的地方，并投資于人工智能創(chuàng)新，以利用 AIoT 設備的增長。

3. 三個關鍵的應用程序將推動人工智能的發(fā)展

有三個明顯的市場贏家將優(yōu)先使用更多的人工智能來生產更好的芯片: 高性能計算(HPC)、自動化設備和醫(yī)療保健。

高性能計算機市場已經并將繼續(xù)推動人工智能芯片的主要投資，這導致數(shù)據中心需要專用芯片來執(zhí)行超過一萬億個節(jié)點的人工智能工作負載的計算。在這一領域，我們看到越來越多的公司為汽車行業(yè)以及各種自動化機器設計人工智能芯片——從工業(yè)機器到自動化機器人以及無人機等空中機器。由于大數(shù)據和連接所有東西的愿望，設計團隊將需要經過硅驗證的 IP 解決方案，用于跨越各種應用的復雜集成電路，這一領域在供應鏈緊張的情況下，將在2022年繼續(xù)增長。

對于一個持續(xù)適應2019冠狀病毒疾病流行病的世界來說，人工智能在醫(yī)療保健和醫(yī)學領域的結合帶來了許多機會，尤其是在診斷和醫(yī)學研究領域。雖然計算要求可能不像數(shù)據中心那樣極端，但是圍繞數(shù)據保護、安全和實時分析的獨特要求需要一個本地化的環(huán)境，這個環(huán)境對于在現(xiàn)場評估和執(zhí)行分析是至關重要的。從今天的人工智能加速器到明天的認知系統(tǒng)，這三個市場將見證公司和投資者對人工智能的興趣日益增長，推動人工智能在芯片設計和設備中的無縫集成。

4. 更多非傳統(tǒng)公司將加倍投入芯片設計

如果說2021年給了我們什么教訓的話，那就是人工智能重塑芯片設計前景的潛力的快速發(fā)展，已經讓幾乎每一家科技公司都在考慮加入芯片設計行列。蘋果最近發(fā)布了令人印象深刻的內部開發(fā) M1 Max，展示了可以整合多個強大的計算組件，并為臺式設備和其他設備提供行業(yè)中最強大的芯片的純粹創(chuàng)新。非傳統(tǒng)半導體公司加大自己定制的專用集成電路(asic)開發(fā)力度的速度，促使它們仔細研究內部開發(fā)硅的競爭優(yōu)勢，尤其是在它們所服務的關鍵市場快速增長的背景下。

這些激勵包括最大限度的數(shù)據控制和減少速度、洞察力、決策和結果之間的延遲。盡管建立一支世界級的芯片設計團隊已成為創(chuàng)造和保護知識產權的重要途徑，但隨著發(fā)展迅速擴展到新的市場，企業(yè)將越來越難以吸引和留住技術熟練的勞動力。

5. 在整個系統(tǒng)堆棧中建立信任將變得至關重要

無論是為自動駕駛汽車提供人工智能支持的系統(tǒng)，還是進行金融交易，抑或是做出芯片設計決策的人工智能工具ーー所有這些參數(shù)都要求我們相信，這些決策將帶來更好的結果和生產力，而不是導致嚴重的規(guī)格缺陷、程序延遲或對客戶的財務影響。這將使公司在硬件基礎設施中優(yōu)先考慮不同級別的信任，從而為遠程設備管理、服務部署和生命周期管理創(chuàng)建安全通道(因此，確保整個系統(tǒng)堆棧對于最終客戶而言是可信的，而不僅僅是軟件)。

隨著人工智能在計算應用中越來越普遍，對系統(tǒng)各個層次的高級信任和安全性的需求也會越來越大，尤其是在設計和集成階段。到目前為止，人工智能硬件與軟件相比還不是很重要。但隨著信任鏈在當前供應鏈環(huán)境中變得尤為重要，企業(yè)將需要一個貫穿整個工作流程的可信任鏈。

最終，所有這些預測都將受到更快的計算速度、更高的智能、更高效地處理更大的數(shù)據量以及我們使用的產品中更多功能的自動化的需求驅動。隨著人工智能滲透到企業(yè)中，大膽的新硬件架構和明確的人工智能戰(zhàn)略將成為創(chuàng)新和人工智能與軟件系統(tǒng)無縫集成的核心推動力。在 Synopsys，我們致力于讓技術變得更智能、更安全，從硅到軟件，并在未來幾年繼續(xù)投資于加速具有顛覆性的人工智能驅動設計解決方案的發(fā)展。