數(shù)智化與雙碳化的交集，芯片行業(yè)機遇與挑戰(zhàn)的并集

數(shù)智化和雙碳化是人類社會和經(jīng)濟發(fā)展的兩大重要趨勢，數(shù)智化可以理解為“數(shù)字化+智能化”，雙碳化即“碳中和+碳達峰”。前者為全社會的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級提供動力，后者則是為了應對全球氣候變化，推動人類社會實現(xiàn)綠色低碳的可持續(xù)發(fā)展。

數(shù)智化需要終端設(shè)備的算力不斷提升，雙碳化提倡各行各業(yè)能耗持續(xù)降低，這兩個落腳點恰巧與半導體領(lǐng)域的摩爾定律在一定程度上不謀而合。
所以，在新思科技全球副總裁王小楠看來，日趨火熱的芯片行業(yè)，正是數(shù)智化和雙碳化這兩大重要趨勢的交集所在，而這兩大趨勢所蘊藏的機遇和挑戰(zhàn)并存。

始于數(shù)據(jù)，興于智能，至于雙碳

數(shù)字化是數(shù)智化的先導部分，這部分升級早于數(shù)十年前就在各行各業(yè)逐步展開。而智能化的興起則相對較晚，它是基于數(shù)字化完成之后所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的高效利用并結(jié)合人工智能、云計算等新興技術(shù)，進而轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)效率和規(guī)模的提升，這便是數(shù)智化的內(nèi)核。
千行百業(yè)的數(shù)智化都在如火如荼的進行中，但由于行業(yè)性質(zhì)各異，數(shù)智化的進度也各不相同。王小楠表示，目前包括工業(yè)和服務業(yè)在內(nèi)的第二、三產(chǎn)業(yè)的數(shù)智化進度要明顯領(lǐng)先于其他行業(yè)，而農(nóng)業(yè)、能源等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，由于生產(chǎn)環(huán)節(jié)冗長且復雜等原因，數(shù)智化帶來的挑戰(zhàn)將更加復雜。

數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模達45.5萬億元，占GDP比重達到39.8%，數(shù)字經(jīng)濟在國民經(jīng)濟中的地位更加穩(wěn)固、支撐作用更加明顯。但另一方面，數(shù)字經(jīng)濟在工業(yè)、服務業(yè)中的滲透率分別是22%和43%，在農(nóng)業(yè)中的滲透率僅為10%。數(shù)字經(jīng)濟在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的滲透率還比較低，也意味著很大的提升空間。放眼未來，各行各業(yè)數(shù)字經(jīng)濟滲透率的進一步增長將繼續(xù)提高全社會的生產(chǎn)效率，并帶來顛覆性的改變。

談及雙碳化的內(nèi)核，王小楠指出，其目的并非簡單的降低能耗，而是需要各行業(yè)所使用的能源更清潔、對環(huán)境更友好，同時增加整個社會運轉(zhuǎn)和發(fā)展的效益，即在同樣多的能耗下做更多的事情。

另外，從能源角度來看，除了在生產(chǎn)端和運輸端提高效率以外，最核心的是如何更聰明地使用能源，這就不得不提到能源產(chǎn)業(yè)全面數(shù)字化的重要性。在新思科技看來，一旦儲能技術(shù)得到突破，芯片技術(shù)就有可能應用于能源網(wǎng)絡，助力能源行業(yè)發(fā)展出自身的“摩爾定律”。近年來，新思科技致力于將芯片設(shè)計領(lǐng)域多年來積累的能耗管理、數(shù)字建模能力復制到能源領(lǐng)域，此舉不僅為能源行業(yè)的結(jié)構(gòu)變革提供加速度，更會給雙碳目標的達成帶來巨大助推力。

數(shù)智化與雙碳化這兩大趨勢實際上存在很強的關(guān)聯(lián)性。例如，許多傳統(tǒng)行業(yè)在進行數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級的過程中，需要加入大量的傳感器以采集數(shù)據(jù)，而伴隨海量數(shù)據(jù)的誕生，全球用于處理這些數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心規(guī)模也越來越龐大。顯然，數(shù)智化升級會增加整個系統(tǒng)本身的成本和功耗，短期來看與雙碳化是“背道而馳”。
據(jù)統(tǒng)計，目前全球數(shù)據(jù)中心的用電量已經(jīng)約占總量的3%。國際能源署預計，到2025年，全球數(shù)據(jù)中心耗電量將占全球總用電量的20%。根據(jù)《中國“新基建”發(fā)展研究報告》，中國數(shù)據(jù)中心的耗電量已連續(xù)8年以超過12%的速度增長。

對此，王小楠解釋稱，數(shù)智化轉(zhuǎn)型雖然需要能源和資金的支持，但傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)完成轉(zhuǎn)型之后所帶來的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益提升將遠超數(shù)智化的前期投資。簡言之，長期來看，數(shù)智化是順應了雙碳化所倡導的綠色發(fā)展趨勢。

在數(shù)智化和低碳化這兩大趨勢交錯向前的大環(huán)境下，處于交集位置的芯片業(yè)者正迎來重大歷史機遇和空前的技術(shù)挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)Moore帶來機遇

SysMoore應對挑戰(zhàn)

提及數(shù)智化，人們或許最先聯(lián)想到的會是AI、機器人等行業(yè)，而雙碳化則主要與能源、工業(yè)、汽車等行業(yè)相關(guān)。大多數(shù)人也許很難理解包括新思科技在內(nèi)的芯片業(yè)者是如何參與其中的。

實際上，芯片不僅是數(shù)智化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，也是參與實現(xiàn)雙碳化的重要角色之一。

“數(shù)智化所需要的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)傳輸都離不開芯片，”王小楠告訴集微網(wǎng)，“同時，芯片公司可以看作一個大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，每天有成千上萬個‘CPU’在運轉(zhuǎn)，芯片產(chǎn)品從頭開發(fā)到實現(xiàn)量產(chǎn)所需要的能耗是驚人的。所以，幫助芯片公司快速高效地開發(fā)芯片產(chǎn)品，不僅能助力下游的數(shù)智化升級，本質(zhì)上也符合雙碳化趨勢?！?br />
作為半導體行業(yè)最底層技術(shù)的探索者和引領(lǐng)者，新思科技長期致力于幫助IC設(shè)計公司開發(fā)出性能更優(yōu)、功耗更低的產(chǎn)品，同時不斷鉆研如何提升芯片設(shè)計過程本身的工作效率。王小楠認為，數(shù)智化和雙碳化給包括新思科技在內(nèi)的所有半導體公司都帶來了機遇和挑戰(zhàn)。

關(guān)于機遇，此前新思科技全球資深副總裁、新思中國董事長兼總裁葛群在2022新思科技開發(fā)者大會中直言，產(chǎn)業(yè)“數(shù)智化”已經(jīng)從最早的頂層設(shè)計下沉到街頭巷尾中，在海量場景里面進行精細的微雕工作，這給芯片行業(yè)帶來了無窮的空間和潛力，也讓每一位開發(fā)者有機會做出更多的輸出──將芯片技術(shù)和海量終端應用緊密結(jié)合，不斷滿足消費者的體驗。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)不斷被數(shù)字技術(shù)賦能之后，拓寬了數(shù)字經(jīng)濟的體量。

關(guān)于挑戰(zhàn)，王小楠指出，無論是基因測序、地球的數(shù)字孿生、全球的天氣預測還是L5級別的全自動駕駛，這些未來應用所需要的算力是現(xiàn)有芯片的上千倍。如何滿足這些應用的需求，將是整個芯片行業(yè)需要面臨的挑戰(zhàn)。如果單從芯片角度來看，摩爾定律已經(jīng)很難像以往一樣帶來高比例的性能提升和功耗降低。因此，新思科技提出SysMoore理念，即從系統(tǒng)的角度來多方位解決問題。

在2022新思科技開發(fā)者大會上，王小楠曾指出：“工藝演進帶來的性能增加和功耗降低已趨于飽和，但如果從系統(tǒng)層面進行優(yōu)化，未來芯片性能將實現(xiàn)數(shù)十倍、百倍甚至千倍地提升整體性能?！?br /> 新思科技提出的SysMoore時代會對設(shè)計有著極大的需求，需要在一個復雜的封裝中融合多種技術(shù)，并對整個系統(tǒng)進行整體分析。在SysMoore時代，以往用于獨立分析系統(tǒng)每個部分的方法將不再奏效，而是需要超融合設(shè)計流程，這一流程集成了優(yōu)化的技術(shù)，還能對整個系統(tǒng)進行統(tǒng)一分析。

為應對SysMoore時代超融合設(shè)計所帶來的挑戰(zhàn)，王小楠表示，新思科技推出了多項集成產(chǎn)品，包括融合設(shè)計平臺、定制設(shè)計平臺、連續(xù)驗證、芯片工程平臺以及芯片生命周期管理平臺等。

此外，新思科技還長期致力于AI工具的研究，一方面，將AI技術(shù)引入設(shè)計工具中提升工作效率，如DSO.ai；另一方面，利用AI技術(shù)來幫助人類提高決策效率，如今年推出的新產(chǎn)品──DesignDash，它能為所有開發(fā)者提供實時、統(tǒng)一的360度視圖，更深入地了解運行、設(shè)計、項目之間的趨勢來加強芯片的開發(fā)協(xié)作，以加快決策過程。這些技術(shù)創(chuàng)新是新思科技面對挑戰(zhàn)持續(xù)輸出的回答，也是全行業(yè)共赴數(shù)智化、雙碳化新未來的重要工具。

產(chǎn)業(yè)數(shù)智化

需要雙碳化的“芯”思

新思科技除了在自身長期耕耘的芯片領(lǐng)域間接推動全行業(yè)的“雙碳化”之外，還身體力行將芯片設(shè)計的技術(shù)和思路遷移到傳統(tǒng)能源領(lǐng)域，直接投入到低碳化事業(yè)當中。

能耗管理一直是芯片從業(yè)者重點研究領(lǐng)域之一，在某種程度上，開發(fā)者們已經(jīng)是能耗領(lǐng)域的“專家”了。眾所周知，在研發(fā)芯片時，除了實現(xiàn)既定的功能，還需要限定芯片的功耗。例如，要讓手機實現(xiàn)12小時的待機目標，開發(fā)者會對芯片的功耗進行設(shè)計和規(guī)劃，以確保一百多億個晶體管能夠在預期的電壓下以最大效率工作。這是芯片工作者每天在做的事情，即規(guī)劃出越來越高效的能源網(wǎng)絡，使得每個晶體管、模塊都能夠高效地工作。

每一個家庭、工商業(yè)體都可以看作是一個用電單位，類似芯片中的晶體管。葛群在演講中提到，如果把新思科技過去在芯片中做的低功耗或能源優(yōu)化的技術(shù)和經(jīng)驗，應用到整個城市電網(wǎng)上去，可以幫助整個上海市，乃至全國、全世界進行高效地用電。

目前，新思科技已經(jīng)與多家發(fā)電、輸變電大型企業(yè)進行數(shù)字化合作，期間完成了發(fā)電、輸變電和用電環(huán)節(jié)的建模。在這個過程中，新思科技發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的能源網(wǎng)絡因為缺乏儲能能力，能源必須即發(fā)即用，很難對整個能源網(wǎng)絡進行模型優(yōu)化。

因此，新思科技創(chuàng)新性地提出將芯片行業(yè)中存儲器的重要性類比到電網(wǎng)建設(shè)中去，要知道芯片中約50%-60%的面積是為存儲器規(guī)劃，如果沒有L1、L2的存儲器，開發(fā)者很難讓芯片達到最有效的工作狀態(tài)。所以，儲能技術(shù)的提升至關(guān)重要，傳統(tǒng)的“源網(wǎng)荷”電網(wǎng)需要切換成“源網(wǎng)荷儲一體化”的新能源系統(tǒng)建設(shè)，這是能源網(wǎng)絡數(shù)智化的基礎(chǔ)。

不止于能源領(lǐng)域，新思科技也在探索將芯片技術(shù)和經(jīng)驗用于更多的傳統(tǒng)行業(yè)中，深入了解這些行業(yè)的發(fā)展痛點，以“新思”助力它們進行深入的數(shù)智化轉(zhuǎn)型。越傳統(tǒng)的行業(yè)，就是人們?nèi)粘Ｉ钪性叫枰?，被挖掘的潛力也就越大。我們相信，在未來的農(nóng)業(yè)、交通業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域中，將看到越來越多的芯片技術(shù)。

順應潮流，推動可持續(xù)發(fā)展

數(shù)智化是人類社會發(fā)展的必經(jīng)之路，雙碳化則是可持續(xù)發(fā)展需要順應的時代背景，這兩者在半導體行業(yè)的交叉留下了深刻印記，包括新思科技在內(nèi)的全球頭部半導體廠商在助力數(shù)智化的同時，也開始樹立起了雙碳化的遠景目標。

王小楠告訴集微網(wǎng)，新思科技從2018年便已經(jīng)開始致力于全球運營溫室氣體零排放，目前公司大部分能源都是風能等清潔能源。到2024年，公司運營所產(chǎn)生的溫室氣體相較于2018年將進一步降低25%。

此前，英特爾也曾承諾，2030年時公司將在全球運營中使用百分之百可再生電，并在2040年實現(xiàn)全球運營溫室氣體凈零排放；三星電子則聲明，到2027年，公司在海外的電子產(chǎn)品工廠將轉(zhuǎn)向100%可再生能源，到2050年完全依靠清潔能源運營其半導體業(yè)務，并宣布斥資50億美元推動碳中和。

“希望半導體領(lǐng)域能有越來越多的頭部廠商能夠站出來引領(lǐng)整個行業(yè)的趨勢，順應數(shù)智化與雙碳化的潮流，推動全社會能夠快速可持續(xù)地向前發(fā)展?！蓖跣￠缡钦f。