Arm預測2025年芯片設(shè)計發(fā)展趨勢

Arm 對未來技術(shù)的發(fā)展方向及可能出現(xiàn)的趨勢有著廣泛而深刻的洞察。在《Arm 解析未來行業(yè)技術(shù)趨勢——AI 篇》中，我們預測了該領(lǐng)域的 11 個未來趨勢，本文將著重于芯片設(shè)計，帶你深入了解 2025 年及未來在這一方面的關(guān)鍵技術(shù)方向！

2025 及未來行業(yè)技術(shù)趨勢預測

人工智能

芯片設(shè)計

技術(shù)市場

在芯片設(shè)計方面，我們列舉了七大關(guān)鍵趨勢，涵蓋芯粒將成為解決方案的重要組件；“重新校準”摩爾定律；專用芯片的發(fā)展；芯片解決方案實現(xiàn)商業(yè)差異化；標準化的重要性與日俱增；生態(tài)系統(tǒng)緊密合作；以及人工智能(AI) 增強型硬件設(shè)計的興起。帶你深入洞察芯片設(shè)計的發(fā)展方向，把握行業(yè)前沿脈動！

芯粒將成為解決方案的重要組件

從成本和物理學角度來看，傳統(tǒng)芯片流片變得越來越困難。行業(yè)需要重新思考芯片的設(shè)計，突破以往傳統(tǒng)的方法。例如，人們逐漸意識到，并非所有功能都需要集成在單獨的單一芯片上，隨著代工廠和封裝公司探索新的途徑、在新維度下突破摩爾定律的極限，芯粒等新方法開始嶄露頭角。

實現(xiàn)芯粒的不同技術(shù)正備受關(guān)注，并對核心架構(gòu)和微架構(gòu)產(chǎn)生了深遠的影響。對于芯粒，架構(gòu)師需要逐步了解不同實現(xiàn)技術(shù)的優(yōu)勢，包括工藝節(jié)點和封裝技術(shù)，從而利用相關(guān)特性提升性能和效率。芯粒技術(shù)已經(jīng)能夠有效應對特定市場需求和挑戰(zhàn)，并預計在未來幾年持續(xù)發(fā)展。在汽車市場，芯?？蓭椭髽I(yè)在芯片開發(fā)過程中實現(xiàn)車規(guī)級認證，同時通過不同的計算組件，幫助擴大芯片解決方案的規(guī)模并實現(xiàn)差異化。例如，專注于計算的芯粒具有不同數(shù)量的核心，而專注于內(nèi)存的芯粒則具有不同大小和類型的內(nèi)存。因此，系統(tǒng)集成商可對不同的芯粒進行組合和封裝以開發(fā)出大量高度差異化的產(chǎn)品。

“重新校準”摩爾定律

在過去的摩爾定律，單一芯片上的晶體管數(shù)量已達到數(shù)十億，其性能每年翻一番，功耗每年減少一半。然而，這種在單獨的單一芯片上持續(xù)追求更多晶體管、更高性能和更低功耗的做法已經(jīng)難以為繼。半導體業(yè)需要重新思考和校準摩爾定律及其對行業(yè)的意義。

其中之一便是，在芯片設(shè)計過程中，不再僅僅將性能作為關(guān)鍵指標，而是將每瓦性能、單位面積性能、單位功耗性能和總體擁有成本作為核心指標。此外，還應引入一些新指標，關(guān)注系統(tǒng)實現(xiàn)方面的挑戰(zhàn)（這也是開發(fā)團隊面臨的最大挑戰(zhàn)），確保將 IP 集成到系統(tǒng)級芯片 (SoC) 及整個系統(tǒng)后性能不會下降。因此，這將需要在芯片開發(fā)和部署過程中持續(xù)進行性能優(yōu)化。隨著科技行業(yè)大規(guī)模地朝著更高效的 AI 工作負載計算發(fā)展，這些指標將在相關(guān)領(lǐng)域變得更加重要。

專用芯片的發(fā)展

整個行業(yè)將繼續(xù)推進專用芯片的發(fā)展。隨著 AI 的興起，功耗問題成為了關(guān)注的焦點，這突顯了數(shù)據(jù)中心不能再依賴現(xiàn)成的計算解決方案進行構(gòu)建，而需圍繞特定的數(shù)據(jù)中心和工作負載來設(shè)計和構(gòu)建計算系統(tǒng)。各個行業(yè)都在見證定制芯片的發(fā)展，特別是在領(lǐng)先的云服務(wù)提供商中，包括亞馬遜云科技 (AWS)、Google Cloud和Microsoft Azure。我們預計在 2025 年，這一趨勢將持續(xù)發(fā)展，通過在 ASIC 服務(wù)到芯粒技術(shù)等領(lǐng)域的大量投資，領(lǐng)先的科技企業(yè)將能夠更快地設(shè)計和部署定制芯片。

芯片解決方案實現(xiàn)真正的商業(yè)差異化

為了借助芯片解決方案實現(xiàn)真正的商業(yè)差異化，企業(yè)不斷地追求更加專用化的芯片。這也反應在計算子系統(tǒng)的日益普及，這些核心計算組件使得不同規(guī)模的公司能夠?qū)ζ浣鉀Q方案進行差異化和個性化定制，每個解決方案都經(jīng)過配置，以執(zhí)行或支持特定的計算任務(wù)或?qū)I(yè)功能。

標準化的重要性與日俱增

標準化的平臺和框架對確保生態(tài)系統(tǒng)能夠提供具有差異化優(yōu)勢的產(chǎn)品和服務(wù)至關(guān)重要，它們不僅能夠增加真正的商業(yè)價值，還能節(jié)省時間和成本。隨著集成了不同計算組件的芯粒的出現(xiàn)，標準化變得空前重要，它將使來自不同供應商的不同硬件能夠無縫協(xié)同工作。Arm 迄今已攜手 50 多家技術(shù)合作伙伴一道開發(fā)Arm 芯粒系統(tǒng)架構(gòu) (CSA)，隨著更多合作伙伴的加入，Arm 與合作伙伴將共同推動芯粒市場的標準化進程。在汽車行業(yè)，這將與 SOAFEE 的成立初衷相符，SOAFEE 旨在將軟件定義汽車 (SDV)中的硬件與軟件解耦，從而提高計算組件之間的靈活性和互操作性，加快開發(fā)周期。

生態(tài)系統(tǒng)緊密合作

生態(tài)系統(tǒng)將圍繞芯片和軟件開展前所未有的緊密合作。隨著芯片和軟件的復雜性不斷增加，沒有任何一家公司能獨自包攬芯片和軟件設(shè)計、開發(fā)與集成的所有環(huán)節(jié)。因此，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的深度合作必不可少。此類合作能為各類規(guī)模的不同公司提供特有的機會，使各公司能夠根據(jù)自身的核心競爭力提供不同的計算組件和解決方案。這對汽車行業(yè)尤為重要，汽車行業(yè)需要將包含芯片供應商、一級供應商、整車廠和軟件供應商在內(nèi)的整個供應鏈匯集在一起，分享各自的專業(yè)知識、技術(shù)和產(chǎn)品，以定義 AI 驅(qū)動 SDV 的未來，讓最終用戶能夠享受到 AI 的真正潛力。

AI 增強型硬件設(shè)計的興起

半導體行業(yè)將更多地采用 AI 輔助的芯片設(shè)計工具，利用 AI 來優(yōu)化芯片布局、電源分配和時序收斂。這種方法不僅能優(yōu)化性能結(jié)果，還能加速優(yōu)化芯片解決方案的開發(fā)周期，使小型公司也能憑借專用化芯片進入市場。AI 不會取代人類工程師，但它將成為應對現(xiàn)代芯片設(shè)計日益復雜的重要工具，特別是在高能效 AI 加速器和邊緣側(cè)設(shè)備的設(shè)計中。

下周我們將重點關(guān)注不同技術(shù)市場的關(guān)鍵趨勢，感興趣的你，請持續(xù)關(guān)注我們，了解更多前沿技術(shù)發(fā)展動向！