【SEMICON Taiwan 2023】劉德音：AI浪潮下，半導體仍有巨大發展空間

顏誌廷

2023年9月6日上午7:47

台積電董事長劉德音 6 日於 Semicon 大師論壇（Master Forum）以「Semiconductor Technology in the Era of Artificial Intelligence」為題，從 IBM 開發的深藍（Deep Blue）電腦擊敗人類西洋棋世界冠軍開始，深入淺出的將 20 多年半導體如何透過製程突破推動 AI 發展、AI 如何改變產業現況及未來半導體產業的發展方向娓娓道來。

劉德音表示，從 1997 年深藍電腦機擊敗人類西洋棋世界冠軍開始，世界首次真實感到高效能運算能力有朝一日將超越人類智慧的可能性。接下來的 20 年，AI 發展分成兩個階段：第一個 10 年，人工智慧被用來執行如臉部識別、語言翻譯以及推薦商品這類型的實務工作；在之後的 10 年，人工智慧跨入另一個更高的層次：知識綜合，也就是當下掀起熱潮的生成式人工智慧。

生成式 AI 能夠勝任報告撰寫、創造藝術品、疾病診斷、撰寫摘要、編寫程式，甚至設計出足以媲美頂尖工程師水準的電路，也讓人類發現 AI 成為人類得力助手的無限可能性。

劉德音指出，AI 為日常生活和工作帶來重大改變，也為半導體帶來另一波龐大商機及發展可能。AI 應用能取得巨大突破是因為三個部分

深度學習演算法的創新。
透過網路獲得大量數據對 AI 模型進行訓練
半導體技術進步帶來的高效能運算能力突破。

電腦系统	應用技術
Deep Blue（IBM超級電腦）	0.13 微米
面部識別系統	45 奈米
AlphaGo	28 奈米
ChatGBT（初期）	5 奈米
ChatGBT（近期）	4 奈米

劉德音指出，過去 5 年透過網路訓練 AI 模型的資料量成長 25%，也造就 AI 的高效能運算能力，並且由於 AI 的蓬勃發展，訓練 AI 模型的資料量仍在持續增加。

這樣的進步來自半導體技術層次的突破，從以往縮小閘極線寬提高電晶體密度、緊密合成的超大型互連系統，未來將進入 3D 系統，透過擴充系統突破尺寸限制，將不同的晶片透過封裝及 3D 堆疊技整合入單一晶片，進一步提升運算能力。因為在 AI 時代，運算能力幾乎與系統中的半導體數量成正比。

由於技術限制，目前市場仍以 2.5D 為主流。劉德音展示 Nvidia 炙手可熱的 GA100（Ampere）及 GH 100 （Hopper）說明先進封裝技術（CoWos）。每一款 GPU 都包含上百億個半導體，透過技術的推進，台積電已在相同空間增加 80% 的半導體容量。未來透過 3D 堆疊晶片並封裝在基板，不僅減少晶片空間並減少效能消耗，也能夠節省成本。根據業界預測，未來將由超過 1 兆個電晶體組成多個 GPU。

劉德音同時也對 AMD 最新推出的 MI 300 加速器做出說明。這款 AMD 的新推出的加速器內含超過 1,500 億個電晶體，運用 CoWoS 及 SOIC （多晶片堆疊），結合了 GPU 和 CPU 用於處理大規模 AI 工作排程。

劉德音表示，半導體技術一直是驅動 AI 能力和應用的關鍵因素，未來新的半導體產品將不受晶片大小的限制，整合後的 AI 系統將包含更多的半導體組成更高效率的系統架構，在軟硬體都獲得顯著提升。

過去 15 年中，半導體技術的發展就像在一條隧道前進，路徑及方向都十分明確。現在半導體技術的發展看似走到極限，但隨著 AI 的發展跟技術的進步，不論半導體或是 AI 都存在更多的發展可能。

核稿編輯：李柏鋒

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