Arm 對(duì)未來(lái)技術(shù)的發(fā)展方向及可能出現(xiàn)的趨勢(shì)有著廣泛而深刻的洞察。在《Arm 解析未來(lái)行業(yè)技術(shù)趨勢(shì)——AI 篇》中，我們預(yù)測(cè)了該領(lǐng)域的 11 個(gè)未來(lái)趨勢(shì)，本文將著重于芯片設(shè)計(jì)，帶你深入了解 2025 年及未來(lái)在這一方面的關(guān)鍵技術(shù)方向！

2025 及未來(lái)行業(yè)技術(shù)趨勢(shì)預(yù)測(cè)

人工智能

芯片設(shè)計(jì)

技術(shù)市場(chǎng)

在芯片設(shè)計(jì)方面，我們列舉了七大關(guān)鍵趨勢(shì)，涵蓋芯粒將成為解決方案的重要組件；“重新校準(zhǔn)”摩爾定律；專(zhuān)用芯片的發(fā)展；芯片解決方案實(shí)現(xiàn)商業(yè)差異化；標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)型硬件設(shè)計(jì)的興起。帶你深入洞察芯片設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，把握行業(yè)前沿脈動(dòng)！

芯粒將成為解決方案的重要組件

從成本和物理學(xué)角度來(lái)看，傳統(tǒng)芯片流片變得越來(lái)越困難。行業(yè)需要重新思考芯片的設(shè)計(jì)，突破以往傳統(tǒng)的方法。例如，人們逐漸意識(shí)到，并非所有功能都需要集成在單獨(dú)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(kāi)始嶄露頭角。

實(shí)現(xiàn)芯粒的不同技術(shù)正備受關(guān)注，并對(duì)核心架構(gòu)和微架構(gòu)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。對(duì)于芯粒，架構(gòu)師需要逐步了解不同實(shí)現(xiàn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，包括工藝節(jié)點(diǎn)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(yīng)對(duì)特定市場(chǎng)需求和挑戰(zhàn)，并預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年持續(xù)發(fā)展。在汽車(chē)市場(chǎng)，芯?？蓭椭髽I(yè)在芯片開(kāi)發(fā)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)車(chē)規(guī)級(jí)認(rèn)證，同時(shí)通過(guò)不同的計(jì)算組件，幫助擴(kuò)大芯片解決方案的規(guī)模并實(shí)現(xiàn)差異化。例如，專(zhuān)注于計(jì)算的芯粒具有不同數(shù)量的核心，而專(zhuān)注于內(nèi)存的芯粒則具有不同大小和類(lèi)型的內(nèi)存。因此，系統(tǒng)集成商可對(duì)不同的芯粒進(jìn)行組合和封裝以開(kāi)發(fā)出大量高度差異化的產(chǎn)品。

“重新校準(zhǔn)”摩爾定律

在過(guò)去的摩爾定律，單一芯片上的晶體管數(shù)量已達(dá)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(dú)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(dǎo)體業(yè)需要重新思考和校準(zhǔn)摩爾定律及其對(duì)行業(yè)的意義。

其中之一便是，在芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中，不再僅僅將性能作為關(guān)鍵指標(biāo)，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(biāo)。此外，還應(yīng)引入一些新指標(biāo)，關(guān)注系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方面的挑戰(zhàn)（這也是開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨的最大挑戰(zhàn)），確保將 IP 集成到系統(tǒng)級(jí)芯片 (SoC) 及整個(gè)系統(tǒng)后性能不會(huì)下降。因此，這將需要在芯片開(kāi)發(fā)和部署過(guò)程中持續(xù)進(jìn)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(fù)載計(jì)算發(fā)展，這些指標(biāo)將在相關(guān)領(lǐng)域變得更加重要。

專(zhuān)用芯片的發(fā)展

整個(gè)行業(yè)將繼續(xù)推進(jìn)專(zhuān)用芯片的發(fā)展。隨著 AI 的興起，功耗問(wèn)題成為了關(guān)注的焦點(diǎn)，這突顯了數(shù)據(jù)中心不能再依賴現(xiàn)成的計(jì)算解決方案進(jìn)行構(gòu)建，而需圍繞特定的數(shù)據(jù)中心和工作負(fù)載來(lái)設(shè)計(jì)和構(gòu)建計(jì)算系統(tǒng)。各個(gè)行業(yè)都在見(jiàn)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(yù)計(jì)在 2025 年，這一趨勢(shì)將持續(xù)發(fā)展，通過(guò)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(jì)和部署定制芯片。

芯片解決方案實(shí)現(xiàn)真正的商業(yè)差異化

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

標(biāo)準(zhǔn)化的重要性與日俱增

標(biāo)準(zhǔn)化的平臺(tái)和框架對(duì)確保生態(tài)系統(tǒng)能夠提供具有差異化優(yōu)勢(shì)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(jià)值，還能節(jié)省時(shí)間和成本。隨著集成了不同計(jì)算組件的芯粒的出現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)化變得空前重要，它將使來(lái)自不同供應(yīng)商的不同硬件能夠無(wú)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(kāi)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(dòng)芯粒市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。在汽車(chē)行業(yè)，這將與 SOAFEE 的成立初衷相符，SOAFEE 旨在將軟件定義汽車(chē) (SDV)中的硬件與軟件解耦，從而提高計(jì)算組件之間的靈活性和互操作性，加快開(kāi)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(kāi)展前所未有的緊密合作。隨著芯片和軟件的復(fù)雜性不斷增加，沒(méi)有任何一家公司能獨(dú)自包攬芯片和軟件設(shè)計(jì)、開(kāi)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(lèi)合作能為各類(lèi)規(guī)模的不同公司提供特有的機(jī)會(huì)，使各公司能夠根據(jù)自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力提供不同的計(jì)算組件和解決方案。這對(duì)汽車(chē)行業(yè)尤為重要，汽車(chē)行業(yè)需要將包含芯片供應(yīng)商、一級(jí)供應(yīng)商、整車(chē)廠和軟件供應(yīng)商在內(nèi)的整個(gè)供應(yīng)鏈匯集在一起，分享各自的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技術(shù)和產(chǎn)品，以定義 AI 驅(qū)動(dòng) SDV 的未來(lái)，讓最終用戶能夠享受到 AI 的真正潛力。

AI 增強(qiáng)型硬件設(shè)計(jì)的興起

半導(dǎo)體行業(yè)將更多地采用 AI 輔助的芯片設(shè)計(jì)工具，利用 AI 來(lái)優(yōu)化芯片布局、電源分配和時(shí)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(kāi)發(fā)周期，使小型公司也能憑借專(zhuān)用化芯片進(jìn)入市場(chǎng)。AI 不會(huì)取代人類(lèi)工程師，但它將成為應(yīng)對(duì)現(xiàn)代芯片設(shè)計(jì)日益復(fù)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(jì)中。

下周我們將重點(diǎn)關(guān)注不同技術(shù)市場(chǎng)的關(guān)鍵趨勢(shì)，感興趣的你，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注我們，了解更多前沿技術(shù)發(fā)展動(dòng)向！