硅片的复兴将创造行业巨头

 
每次我们在Netflix上狂欢或者在家中安装一个新的互联网连接门铃，我们都会增加一波潮汐数据。在短短10年内，带宽消耗增加了100倍，而且只有在人工智能，虚拟现实，机器人和自动驾驶汽车的需求上才会增长。根据英特尔的说法，单个机器人汽车将在90分钟的驾驶时产生4TB的数据。这是人们在相似时期内使用聊天，观看视频和参与其他互联网逍遥时光的数据量的30多亿倍。
科技公司通过构建充满服务器的大型数据中心做出了回应。但数据消费的增长甚至超过了最雄心勃勃的基础设施建设。底线：依靠与我们相同的技术，我们无法满足日益增长的数据处理需求。
当然，数据处理的关键是半导体，这是晶体管填充的芯片，为当今的计算行业提供动力。在过去的几十年里，工程师们已经能够将越来越多的晶体管挤压到越来越小的硅片上 – 如今，英特尔芯片在毫米级硅片上挤压了超过10亿个晶体管。
这种趋势通常被称为摩尔定律，对于英特尔联合创始人戈登·摩尔及其着名的1965年观察，芯片上的晶体管数量每年翻倍(后来每两年修订一次)，从而使计算机的速度和能力翻倍。
在越来越小的芯片上，这种指数的指数增长已经在过去50年左右的时间里可靠地推动了我们的技术发展。但摩尔定律即将结束，因为一个更不可改变的定律：物质物理学。根本不可能将更多晶体管挤压到构成当今处理器的微小硅晶片上。
复杂的是，目前广泛使用的通用芯片架构，即x86，已经将我们带到了这一点，并未针对现在变得流行的计算应用进行优化。
这意味着我们需要一种新的计算架构。或者，更有可能的是，多个新的计算机体系结构。事实上，我预测在未来几年内，我们将看到新的硅架构和设计的开花，这些架构和设计针对专业功能而构建和优化，包括数据强度，人工智能和机器学习的性能需求以及低功耗需求所谓的边缘计算设备。
新建筑师
我们已经在几个方面看到了这些新专业架构的根源。其中包括Nvidia的图形处理单元，Xilinx和Altera的现场可编程门阵列(被Intel收购)，Mellanox的智能网络接口卡(被Nvidia收购)以及来自Fungible的新型可编程处理器(称为数据处理单元(DPU))一家初创公司Mayfield投资.DPU专门用于运行所有数据密集型工作负载(网络，安全，存储)，Fungible将其与云数据中心的全栈平台相结合，与旧的主力CPU配合使用。
这些和其他专门设计的芯片将成为一个或多个特定工作负载应用的引擎 – 从安全性到智能门铃，无人驾驶汽车再到数据中心。市场上将有新的参与者来推动这些创新和收养。事实上，在接下来的五年中，我相信随着这些服务的发展和性能变得更加重要，我们将看到全新的半导体领导者出现。
让我们从我们日益联系的时代的计算强国开始：数据中心。
越来越多的存储和计算正在边缘进行;这意味着，更接近我们的设备需要它们。这些包括我们的门铃中的面部识别软件或在我们的VR护目镜上渲染的云端游戏。边缘计算允许这些和其他过程在10毫秒或更短的时间内发生，这使它们更适合最终用户。
我赞扬那些将硅片带回硅谷的企业家。
使用x86 CPU架构的当前算术计算，大规模或大容量部署数据服务可能是一项挑战。无人驾驶汽车需要大规模的数据中心级灵活性和速度。当行人在人行横道时，您不希望汽车缓冲。由于我们的工作负载基础设施 – 以及无人驾驶汽车等产品的需求 – 变得越来越以数据为中心(在机器上存储，检索和移动大型数据集)，它需要一种新型微处理器。
另一个需要新处理架构的领域是人工智能，包括训练AI和运行推理(人工智能用于推断数据的过程，如智能门铃，识别姻亲和入侵者之间的区别)。最初开发用于处理游戏的图形处理单元(GPU)已经证明比传统CPU更快，更有效地进行AI培训和推理。
但是为了处理AI工作负载(训练和推理)，图像分类，物体检测，面部识别和无人驾驶汽车，我们需要专门的AI处理器。运行这些算法所需的数学运算需要矢量处理和浮点计算，其性能远远高于通用CPU提供的性能。
一些创业公司正在开发特定于AI的芯片，包括SambaNova，Graphcore和Habana Labs。这些公司已经为机器智能构建了新的AI专用芯片。它们降低了加速AI应用程序的成本并显着提高了性能。方便的是，它们还提供了与其硬件一起使用的软件平台。当然，像谷歌这样的大型AI玩家(以及定制的Tensor处理单元芯片)和亚马逊(为其Echo智能扬声器创建了一个AI芯片)也在创建自己的架构。
最后，我们扩展了连接小工具，也称为物联网(IoT)。我们的许多个人和家用工具(如恒温器，烟雾探测器，牙刷和烤面包机)都以超低功耗运行。
ARM处理器是一系列CPU，将负责这些角色。这是因为小工具不需要计算复杂性或大量功能。 ARM架构非常适合它们。它可以处理较少数量的计算指令，可以以更高的速度运行(每秒钟通过数百万条指令进行搅拌)，并且只需执行复杂指令所需功率的一小部分即可完成。我甚至预测基于ARM的服务器微处理器最终将成为云数据中心的现实。
因此，所有新工作都在硅片上完成，我们似乎终于回到了原来的根基。我赞扬那些将硅片带回硅谷的企业家。我预测他们将创造新的半导体巨头。