本文由半导体行业视角（ID：ICVIEWS）整理自 eetasia

2006 年是半导体和芯片创新范式转变真正开始的一年。

与几年前相比，半导体市场发生了巨大变化。云服务提供商需要定制芯片并与合作伙伴合作设计。如今，长期讨论的小芯片和 3D 设备正在成为市场中不断增长的部分。摩尔定律仍然存在，但制造商和设计人员正在以不同的方式遵循摩尔定律，而不仅仅是缩小晶体管。

巧合的是，推动这些变化的许多力量都发生在同一年：2006 年。

变焦速度变慢

尽管摩尔定律已经放缓，但它仍然存在；半导体公司仍然可以以某种可预测的速度缩小晶体管的尺寸。

然而，好处已经发生了变化。通过所谓的“登纳德缩放”，芯片设计者可以缩小晶体管以提高时钟速度，降低功耗，或两者兼而有之。实际上，这意味着个人电脑制造商、手机设计人员和软件开发人员可以规划源源不断的硬件改进。

登纳德缩放法实际上于 2006 年停止了。当时需要新技术。

2000 年代中期，频率和单线程性能开始下降，但晶体管数量持续攀升。资料来源：Karl Rupp，“微处理器趋势数据”

GPU发挥作用

2006年11月8日，NVIDIA推出了G80 GPU，这是第一款用于HPC和通用计算的NVIDIA GPU。这款 90 纳米并行协处理器推出时，其晶体管数量达到了惊人的 6.86 亿个。

NVIDIA 还创建了 CUDA 来简化 GPU 上的编程过程。到 2012 年，基于 GPU 的超级计算机已跻身 500 强之列。现在，该列表中近 90% 的系统都配备了 GPU。

XPU诞生

虽然 GPU 在训练和推理方面的性能优于 CPU，但针对特定工作负载设计的优化设备的性能可以优于 CPU 和 GPU。 2000年代初的IBM Cell处理器和Cavium系列安全处理器引领了第一波优化芯片浪潮。

在阅读了一篇关于人工智能中概率计算兴起的文章后，麻省理工学院的学生 Ben Vigoda 改变了博士论文的方向，并于 2006 年创立了 Lyric Semiconductor，致力于构建专注于计算概率的设备。降低深度学习推荐模型或欺诈检测等任务所需的成本、功耗和设备尺寸。该公司于2010年正式成立，并于2011年被Analog Devices收购。

用于训练和推理的定制人工智能加速器 (XPU) 是半导体行业增长最快的领域之一。分析人士认为，XPU可以比GPU降低20%甚至更多的功耗。抒情诗可以说提出了两个关键思想。首先，AI需要有自己的芯片架构。其次，推动该领域进步的是器件设计，而不是晶体管密度。

小芯片诞生

他是RISC的先驱。他帮助创建了 RAID。如果你把加州大学伯克利分校戴夫·帕特森写的所有教科书堆起来，你可能会达到平流层。

Patterson 和他的实验室在这篇论文中首次公开提出了Chiplet 的名称和概念。 Chiplet 解决了很多问题。他们可以用由离散硅片制成的整体工作的芯片取代巨大的单片芯片，从而降低将新设备推向市场的风险、成本和时间。他们可以推迟重新组装设备组以适应这些大型单片芯片。

随着时间的推移，小芯片还将使公司能够专注于自己的优势：拥有良好 SerDes 或内存控制器的公司可以专注于该子系统，并将其出售给致力于完整小芯片的多个设计人员。简而言之，小芯片消除了高级开发中的许多障碍。

已故 Marvell 联合创始人 Sehat Sutardja 在 2015 年国际固态电路大会上推出了第一个用于制造小型芯片的商业平台，名为 MoChi。不久之后，第一个商业小芯片发布了。

AWS成立

云计算的概念出现于 1999 年。这一年，康柏公司的 George Favorolo 和 Sean Sullivan 创造了这个术语，惠普首席执行官 Lew Platt 推出了将计算能力作为服务出售的计划，Salesforce 也成立了。

然而，随着 AWS 和通用云服务提供商 (CSP) 的崛起，对芯片的影响始于 2006 年。跨国 CSP 构成了一个新的公司类别，这些公司的规模足够大，足以证明开发针对特定工作负载或任务优化的处理器（例如 DPU）和/或传统处理器（例如 CPU）的定制变体是合理的。换句话说，光热发电基础设施的庞大规模为所有上述技术创造了一条进入市场的途径。

那么，下一步是什么？

尽管芯片的快速发展已经过去了18年，但大多数概念仍处于早期阶段。到目前为止，使用专用定制计算来降低功耗或提高性能在很大程度上仅限于大客户。他们的努力主要集中在少数精选产品上。

未来，预计会有越来越多的客户寻求定制化解决方案。 “定制”可能包括完全独特的定制设计，也可能包括更改固件以提高性能，但最终制造商和最终用户都将拥有一套带有其签名的独特芯片。许多优化的定制设计将基于小芯片设计。

这些设计原则也将扩展到更广泛的产品中。用于 5G 基础设施的定制基带控制器、用于增加服务器内存容量的 CXL 控制器以及 NIC 控制器已投入生产。未来，所有或几乎所有产品都将是可定制的。

产品种类也将更加丰富。 GPU、XPU 和 DPU 是第一波进入市场的新类别芯片。 PCIe 重定时器和 CXL 控制器形成了第二波专注于改善互连的新兴浪潮。

虽然半导体行业在前 50 年专注于减少主板上的芯片数量，但现在正进入一个新时代，主板上将添加更多芯片，并且出现了将不同芯片和功能组合成一个芯片的技术。单包。系统级封装器件。

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