技術(shù)回顧 2022:我們不能回去(我們?yōu)槭裁匆厝ィ?/h1>


作為你們中任何已經(jīng)看過(guò)我的前身的人”2023 展望未來(lái)“文章可能還記得,我們故意顛倒了這兩篇年終文章的順序,從這個(gè)序列開(kāi)始。這一次,我將回顧 2022 年;對(duì)于任何歷史愛(ài)好者,以下是我之前的回顧 2019 和 2021 (我們跳過(guò)了 2020 年)。
我以為我會(huì)從得分開(kāi)始 我一年前寫(xiě)的,當(dāng)時(shí)預(yù)測(cè)來(lái)年:
持續(xù)的COVID-19問(wèn)號(hào)
深度學(xué)習(xí)的寒武紀(jì)時(shí)刻
建筑的持續(xù)重要性
開(kāi)源處理器在陽(yáng)光下的時(shí)間
遠(yuǎn)程工作的常態(tài)化(以及“大辭職”的余震)
元宇宙開(kāi)始騷動(dòng)
自主性緩慢加速
電池變得越來(lái)越密集,越來(lái)越豐富,越來(lái)越便宜
太空旅行變得司空見(jiàn)慣
也許我只是有偏見(jiàn),但我認(rèn)為我已經(jīng)釘住了他們所有人;在評(píng)論中讓我知道您的意見(jiàn)。在接下來(lái)的部分中,我將進(jìn)一步闡述其中的一些主題,并就其他主題進(jìn)行說(shuō)明: 不 做出我一年前的預(yù)測(cè),但最終特別有影響力(當(dāng)然,恕我直言)。
供應(yīng)鏈救濟(jì)(在一定程度上)
那些讀過(guò)我的人 11月下旬發(fā)布的2023年預(yù)測(cè) 知道我已經(jīng)從前瞻性的角度觸及了供應(yīng)鏈主題。但是后視視角呢?我的結(jié)論好壞參半。至少在某種程度上,我們是 比一年前更好,特別是如果你 不是低容量的業(yè)余愛(ài)好者,以及在需求消散助推助供應(yīng)增強(qiáng)的領(lǐng)域。在后一種情況下,我說(shuō)的是圖形卡,例如,到 2022 年初,它仍然存在 基本上不可用.
一切都變了 然而,在今年晚些時(shí)候,當(dāng)加密貨幣市場(chǎng)經(jīng)歷了幾次顯著的波動(dòng)時(shí)。第一 以太坊從工作量證明轉(zhuǎn)向權(quán)益證明,消除了對(duì)主要基于 GPU 的“礦工”的需求,并在此過(guò)程中幸運(yùn)地將能耗降低了 99.95%(請(qǐng)注意,以太坊基金會(huì)估計(jì))。以太坊不是 只 加密貨幣,但它是最大的貨幣之一(甚至不包括“分叉”和變體)。由此產(chǎn)生的對(duì)GPU的持續(xù)需求影響,更不用說(shuō)eBay和其他地方出售的二手顯卡的供應(yīng)量幾乎立即增加,是 顯著的.最近,加密貨幣的價(jià)值也急劇下降,這是衡量 對(duì)其未來(lái)生存能力的懷疑增加,受以下因素的推動(dòng) 破產(chǎn)申請(qǐng)和隨后的行政起訴 在交易所FTX。這些低迷以及能源成本的增加已經(jīng) 在很大程度上消除了任何揮之不去的“利潤(rùn)動(dòng)機(jī)” 對(duì)于剩余工作量證明加密貨幣的“礦工”。

當(dāng)然,其他通常用于其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)的PC構(gòu)建塊組件在過(guò)去一年中也經(jīng)歷了顯著的價(jià)格下調(diào)。例如,CPU現(xiàn)在的價(jià)格通常為(如果不是低于)建議零售價(jià)...當(dāng)他們的供應(yīng)商是 愿意賣(mài)掉它們那是。我還估計(jì),半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,包括易失性(DRAM)和非易失性(閃存),目前的每比特成本至少是一年前的一半,因?yàn)檫@些和其他商品IC。 從約束周期到供應(yīng)過(guò)剩周期的過(guò)渡.綜上所述,很少或唯一來(lái)源的 IC,尤其是那些采用特種半導(dǎo)體工藝制造的 IC,仍然供不應(yīng)求,導(dǎo)致(例如)整個(gè) 2022 年汽車(chē)生產(chǎn)線持續(xù)關(guān)閉(預(yù)計(jì)至少在明年會(huì)持續(xù)下去).
顯然,當(dāng)我們退出 2022 年時(shí),我們并沒(méi)有“走出困境”;在許多方面,我們幾乎沒(méi)有踩水,如果不是再次被水流反向推動(dòng)的話。我在這里說(shuō)的是兩個(gè)主要因素:政治和流行病。對(duì)于第一點(diǎn),相當(dāng)大比例的芯片是在亞洲制造、封裝和測(cè)試的,特別是臺(tái)灣和韓國(guó)。 中國(guó)在2022年劍拔弩張 令海峽兩岸的臺(tái)灣和世界上其他依賴臺(tái)灣的人感到不安。與此同時(shí),韓國(guó)好戰(zhàn)的北方鄰國(guó) 2022年發(fā)射了至少90枚彈道導(dǎo)彈和其他導(dǎo)彈...我在12月中旬寫(xiě)這些話,所以這一年還沒(méi)有結(jié)束。最后,說(shuō)到中國(guó),該國(guó)領(lǐng)導(dǎo)層最近似乎 放棄了 上 長(zhǎng)期的“零新冠”愿望,導(dǎo)致 不可避免的廣泛感染爆發(fā) 再加上有限的疫苗供應(yīng)和有效性,有可能 阻礙中國(guó)持續(xù)的能力 自 大批量生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)品.
正在進(jìn)行的(盡管速度在放緩)光刻技術(shù)的進(jìn)步
說(shuō)到臺(tái)灣(領(lǐng)先的代工廠臺(tái)積電總部等)和韓國(guó)(大型鑄造廠三星等的大本營(yíng))...在我的 2021年回顧展,我寫(xiě)道:
如果歷史上的光刻改進(jìn)速度在過(guò)去一年多的時(shí)間里保持穩(wěn)定,那么它至少必須在一定程度上支持前面提到的供應(yīng)鏈中的半導(dǎo)體晶圓制造環(huán)節(jié),因?yàn)橛锌赡軐⒃絹?lái)越多的晶體管擠壓到每個(gè)晶圓上(因此也是由這些晶體管構(gòu)建的芯片,在一定程度上被不斷增加的每芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜性所抵消)。
我繼續(xù)一年前的報(bào)道,提供了英特爾、三星和臺(tái)積電的例子,其中歷史上的光刻技術(shù)進(jìn)步節(jié)奏似乎是。 不 保持穩(wěn)定,但反而放慢速度。最近,在我的報(bào)道中 蘋(píng)果于 2022 年 9 月發(fā)布其各種 iPhone 14 產(chǎn)品,我假設(shè)(注意到這次只有“Pro”智能手機(jī)獲得了基于最新臺(tái)積電光刻技術(shù)的最新SoC),“這一代iPhone更有限的處理器發(fā)展是否反映了最新一代臺(tái)積電處理能力(和/或產(chǎn)量)的受限?甚至 更多 最近,我懷疑的是 至少有點(diǎn)可信的謠言 建議,與 5 納米制造的 M1 SoC 代一樣,包括:
這 基礎(chǔ) M1,包含 1600 萬(wàn)個(gè)晶體管、4 個(gè)“性能”和 4 個(gè)“效率”CPU 內(nèi)核,以及多達(dá) 8 個(gè) GPU 內(nèi)核
這 M1 專業(yè)版,包含 337 億個(gè)晶體管、8 個(gè)“性能”和 2 個(gè)“效率”CPU 內(nèi)核以及多達(dá) 16 個(gè) GPU 內(nèi)核
M1 Max,包含570億個(gè)晶體管,八個(gè)“性能”和兩個(gè)“效率”CPU內(nèi)核,以及多達(dá)32個(gè)GPU內(nèi)核,以及
這 M1 超強(qiáng),一種基于中介層的方法,可在一個(gè)封裝中配接兩個(gè) M1 Max 芯片
據(jù)報(bào)道,M2 SoC一代最終也將只包括四個(gè)成員。缺失 - 據(jù)說(shuō)是由蘋(píng)果和代工合作伙伴臺(tái)積電共同的愿望,以最大化可用晶圓廠產(chǎn)能 - 將是 聲稱最初計(jì)劃 四芯片M2“Extreme”,針對(duì)基于“Apple Silicon”(即Arm)的繼任者,以取代當(dāng)今采用英特爾技術(shù)的高端Mac Pro。此外,迄今為止,只有包含 2000 萬(wàn)個(gè)晶體管的基礎(chǔ) M2 家族成員在“2ND--Gen 5 nm“過(guò)程和年代 2022 年 6 月發(fā)布會(huì),可用。更一般地說(shuō),甚至 最慷慨的解釋 蘋(píng)果的原版”產(chǎn)品線在兩年內(nèi)完成向 Apple 芯片的過(guò)渡“的預(yù)測(cè)在這一點(diǎn)上是似是而非的。

我提出所有這些并不是為了特別挑剔蘋(píng)果;相反,我的觀點(diǎn)是展示蘋(píng)果和臺(tái)積電作為成本和產(chǎn)量挑戰(zhàn)不斷增加的案例研究示例。 整個(gè)行業(yè)都面臨著越來(lái)越小的平版印刷.雖然有些人聲稱,例如英偉達(dá)首席執(zhí)行官黃仁勛最近的聲明”摩爾定律已死“,(恕我直言)既自私又過(guò)于戲劇化,他們不是 完全 離基。進(jìn)一步的改進(jìn)可能需要技術(shù)創(chuàng)新(至少在過(guò)去一年中已經(jīng)進(jìn)行了至少在某些情況下),超越了晶體管尺寸收縮,我們迄今為止主要依賴晶體管尺寸收縮,例如:
單封裝、多芯片配置 “縫合”在一起,然后從那里通過(guò)(雙關(guān)語(yǔ))基于基板的高速互連連接到外部世界
3D晶體管結(jié)構(gòu) 和多晶體管垂直堆疊
更具異國(guó)情調(diào)的制造材料,兩者都 獨(dú)立并與傳統(tǒng)芯片混合和
更智能地利用可用的晶體管預(yù)算(下一節(jié)將詳細(xì)介紹)
順便說(shuō)一句,在我寫(xiě)這些話之前不久, IEEE頻譜 發(fā)表了一系列與 2022 年的 75 相關(guān)的文章千 晶體管周年紀(jì)念日,其中 我提請(qǐng)你注意.
協(xié)處理器脫穎而出
說(shuō)到M1 SoC系列,上一節(jié)的“更智能地利用任何可用的晶體管預(yù)算”的角度需要更深入的討論。例如,看看M1 Pro模頭顯示在 蘋(píng)果 2021 年 10 月發(fā)布會(huì):

“效率”和“性能”CPU 內(nèi)核的功能及其相關(guān)的 L2 緩存塊可能很明顯,GPU 內(nèi)核的作用也是如此。也就是說(shuō),請(qǐng)記住,GPU 集成是一個(gè)相對(duì)較新的現(xiàn)象;AMD推出了其首款A(yù)PU(加速處理單元),僅在同一芯片上結(jié)合了CPU和GPU。 十多年前例如。標(biāo)記為“SLC”的塊是指 CPU 和 GPU 子系統(tǒng)共享的 L3“系統(tǒng)級(jí)緩存”;與它們一起的是功能相關(guān)的系統(tǒng)DRAM控制器(直到最近,還是在獨(dú)立的核心邏輯芯片中,而不是與CPU集成)。
但是那個(gè)“16核NPU”呢?這是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理處理核心,它的存在不僅限于蘋(píng)果自己的SoC。例如,谷歌, 嵌入自己的以深度學(xué)習(xí)為中心的 TPU(張量處理單元) 在其 Pixel 6 和 7 智能手機(jī)系列中的應(yīng)用處理器中,聯(lián)發(fā)科和高通在 SoC 中包含推理處理子系統(tǒng),它們更廣泛地授權(quán)給智能手機(jī)和其他系統(tǒng) OEM。當(dāng)然,現(xiàn)代SoC中還集成了許多其他協(xié)處理器,Apple沒(méi)有費(fèi)心在M1 Pro芯片上標(biāo)記它們,因?yàn)樗鼈兲『?或太專有:ISP(圖像信號(hào)處理器),用于編碼和解碼音頻和視頻的加速塊(英特爾最新的GPU的增強(qiáng)AVI視頻編碼是一個(gè) 顯著進(jìn)步例如)、傳感器融合協(xié)處理器、顯示控制器等。
對(duì)我來(lái)說(shuō)同樣有趣的是,不僅包括哪些協(xié)處理器,而且 它們是如何實(shí)現(xiàn)的.這里的基本權(quán)衡是在高功能柔性硅與效率更高但靈活性較低的專用功能硅(不幸的是,其功率和硅面積消耗也相對(duì)較高)與效率更高但靈活性較低的專用功能硅之間進(jìn)行權(quán)衡。以新視頻編解碼器的編碼和解碼為例:在其發(fā)展和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的早期(當(dāng)然,如果特定編解碼器長(zhǎng)期保持專有),它通常在FPGA門(mén)中實(shí)現(xiàn)(AMD最近姍姍來(lái)遲的結(jié)論。 收購(gòu)賽靈思,跟隨英特爾過(guò)去收購(gòu)Altera的腳步,在這方面值得注意)或在CPU和/或DSP內(nèi)核上運(yùn)行的代碼。隨著可用編解碼器實(shí)現(xiàn)選項(xiàng)的演變和整合,定制功能處理器應(yīng)運(yùn)而生,以解決這項(xiàng)任務(wù)。最終,一旦編解碼器成熟,最高效率的“硬連線”實(shí)現(xiàn)就會(huì)占主導(dǎo)地位。
重申我之前的觀點(diǎn),這種對(duì)主系統(tǒng) CPU 集群周?chē)鷧f(xié)處理器的依賴只會(huì)變成 更多 隨著在SoC中實(shí)現(xiàn)每個(gè)晶體管的成本進(jìn)一步飆升,未來(lái)至關(guān)重要。也就是說(shuō),這些協(xié)處理器不一定與CPU集成在同一芯片上,特別是如果它們會(huì)顯著膨脹晶體管數(shù)量和/或如果它們需要與CPU使用的制造工藝不同的制造工藝。相反,它們可以采用MCM(多芯片模塊)或多芯片封裝的形式。
擁抱電動(dòng)汽車(chē)(和其他電池供電設(shè)備)
二十多年后 電子報(bào) 出版了我的 通用汽車(chē)前期EV分析1電動(dòng)汽車(chē) 謝天謝地(最后) 絕對(duì)是“熱的”(不,我不是指它們?cè)谑鹿拾l(fā)生后起火的傾向,并且在 某些其他情況).我做出這一觀察不僅基于當(dāng)前事件,而且(可以說(shuō)更重要的是)制造商的長(zhǎng)期投資賭注。例如,就在兩天前(當(dāng)我在 12 月下旬寫(xiě)下這些話時(shí)),奧迪表示它會(huì) 將全球所有現(xiàn)有生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē) 到最后 這 十 年。同一天, 美國(guó)郵政服務(wù) 宣布 從2026年開(kāi)始,它將僅購(gòu)買(mǎi)電池供電的郵件遞送車(chē)輛,帶有 預(yù)計(jì)到 2028 年將收購(gòu) 66,000 輛.而在12月初,特斯拉姍姍來(lái)遲地開(kāi)始了 運(yùn)送其電動(dòng)半成品,百事可樂(lè)是第一個(gè)接受者,特斯拉估計(jì),僅在 2024 年,它就會(huì)迅速生產(chǎn) 50,000 輛汽車(chē)。
電氣化不僅僅是 四輪 車(chē)輛。我和妻子居住的路從另一條路分叉而來(lái),十字路口兩邊都是陡峭的山丘。這種地形現(xiàn)實(shí)意味著除了 真 短(或替代 真 重復(fù)的來(lái)回)騎自行車(chē)涉及一些漫長(zhǎng)而艱苦的攀登。所以,在我們最近的結(jié)婚紀(jì)念日,我決定送我妻子一輛電動(dòng)自行車(chē)。我準(zhǔn)備在禮物上花幾千美元,但當(dāng)你肯定 仍然可以這樣做 如果你愿意(或者 解決 DIY 轉(zhuǎn)換問(wèn)題 的 現(xiàn)有自行車(chē)),我很高興最終只花了 500 多美元,但最終仍然得到了一個(gè) 完全足夠的采集結(jié)果:
然而, 注意火災(zāi)潛力 (更多覆蓋范圍) 如果你跟隨我的腳步(或者,如果你愿意,輪胎軌道)。
這個(gè)案例研究例證了一個(gè)趨勢(shì),即 一年前觸及 和 首次注意到于2018年年中:
車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電池[編者注:和電機(jī)]的進(jìn)步將為許多其他技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)輔助利益,其中一些甚至還沒(méi)有被考慮過(guò)(遠(yuǎn)未實(shí)施)。
這只是過(guò)去一年眾多趨勢(shì)的例子之一,還包括 功能越來(lái)越豐富、更輕、更小、更低成本 無(wú)人 機(jī) 吹捧更長(zhǎng)的充電間隔運(yùn)行壽命,以及 甚至船.綜上所述,至少有兩個(gè)值得注意的因素值得考慮作為任何”非理性繁榮“你現(xiàn)在可能感覺(jué)(從而也解釋了為什么至少有一些汽車(chē)制造商 對(duì)沖他們的電動(dòng)汽車(chē)賭注,例如)。
第一種是公路和(最終)空中和水上旅行車(chē)輛的共同點(diǎn),涉及 充電站的覆蓋范圍和兼容性、尋址(以及需要 充電時(shí)間越來(lái)越快但更安全,由 快速交換功能)那些有”范圍焦慮".至少現(xiàn)在,相對(duì)普遍 特斯拉的增壓器網(wǎng)絡(luò) 是公司不常討論但仍然顯著的優(yōu)勢(shì)。雖然 特斯拉今年早些時(shí)候表示 它將開(kāi)源其充電系統(tǒng)并將其網(wǎng)絡(luò)(通過(guò)適配器)解鎖到其他制造商的車(chē)輛,同時(shí)簽署 美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施投資和就業(yè)法案,目前尚不清楚,至少對(duì)這位編輯來(lái)說(shuō),特斯拉的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中有多少會(huì)接受這個(gè)提議,而不是 用自己的方法單打獨(dú)斗 追求 競(jìng)爭(zhēng)隔離推動(dòng)的領(lǐng)導(dǎo)力.
另一個(gè)值得注意的警告涉及制造高密度可充電電池所需的原材料的稀有性,因此成本增加。我最近經(jīng)歷了這種現(xiàn)象的輔助結(jié)果;我買(mǎi)了 打折中 兩打 Eveready 勁量終極 AA 電池,售價(jià) 54.99 美元 (現(xiàn)在它們的價(jià)格通常比這高~50%)。不幸的是,我的 閃爍室外安全攝像頭 不會(huì)在傳統(tǒng)的 AA 上運(yùn)行(盡管幸運(yùn)的是它們運(yùn)行了 長(zhǎng) 在這些更昂貴的替代方案上的時(shí)間)。雙重不幸的是,這些相同的電池花費(fèi)了我大約 50% 最后 時(shí)間我買(mǎi)了一堆。為什么?我懷疑,其中一些原因是我在圣誕節(jié)前不明智地購(gòu)買(mǎi)了它們,當(dāng)時(shí)世界各地的許多父母也在購(gòu)買(mǎi)用于孩子玩具的動(dòng)力電池(供需,不知道)。部分原因可能是因?yàn)楸M管這些電池是一次性使用的,但它們?nèi)匀换谂c可充電鋰離子電池相同的日益稀缺的鋰。
除非 發(fā)現(xiàn)巨大、具有成本效益的新鋰礦床 在世界的某個(gè)地方,我們將需要依靠另外兩個(gè)額外的需求緩解變量:
突破 非鋰基電池替代品和
低成本、高產(chǎn)量電池 原料回收
讓我們看看我們?cè)谝荒陜?nèi)(或者更現(xiàn)實(shí)地說(shuō),十年)的情況,好嗎?有關(guān)該主題的更多信息,我將再次引用(不同的) 最近的系列文章在 IEEE頻譜.
總之...
像往常一樣,我最初計(jì)劃在這篇文章中涵蓋一些額外的主題,例如:
新冠肺炎 (和 其他病毒)狀態(tài)和趨勢(shì)(超出我在供應(yīng)鏈部分中已經(jīng)提到的范圍)及其 對(duì)遠(yuǎn)程的影響 和 “混合”工作 (更不用說(shuō) 一般工作)
元宇宙和
車(chē)輛自主性
但是(也)像往常一樣,我最終得到了更多的東西,我 想 寫(xiě)比我有一個(gè)合理的字?jǐn)?shù)預(yù)算來(lái)這樣做。將近 3,000 字,我將克制自己并總結(jié),保存其他主題(以及我在這里探索的主題的更新)以備來(lái)年推出的專用博客文章。在評(píng)論中讓我知道您對(duì)我的熱門(mén)主題選擇的看法,以及您的列表會(huì)是什么樣子!
—布萊恩·迪珀特 是邊緣人工智能和視覺(jué)聯(lián)盟的主編,BDTI的高級(jí)分析師和該公司在線通訊InsideDSP的主編.
責(zé)任編輯:David
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