Korea Selatan Sasar Kecekapan Cip AI 100 Kali Ganda Lebih Tinggi Menjelang 2035

Misi semikonduktor yang berteraskan penjimatan kuasa

Korea Selatan menyasarkan peningkatan kecekapan pengkomputeran AI daripada kira-kira dua token per watt ketika ini kepada 200 menjelang 2035, dengan Samsung Electronics, SK hynix dan pengeluar peralatan semikonduktor Jusung Engineering menyertai misi penyelidikan kerajaan. Pelan itu menggabungkan peningkatan prestasi pengkomputeran sebanyak 8.8 kali ganda dengan pengurangan penggunaan kuasa sebanyak 11.4 kali ganda, dengan sasaran menghasilkan kira-kira 100 kali lebih banyak pengkomputeran bagi setiap watt.

Kementerian Sains dan ICT melancarkan jawatankuasa operasi dan teknikal bagi misi semikonduktor K Moonshot di Seoul pada 14 Oktober. Lebih 20 pakar daripada kerajaan, industri, universiti dan institusi penyelidikan mengambil bahagian. Tugas mereka adalah membangunkan teknologi asas bagi menangani dua batasan yang saling berkait dalam pengkomputeran AI: tenaga yang digunakan untuk memindahkan data dan kesukaran membekalkan data itu kepada pemproses dengan cukup pantas.

Usaha semikonduktor itu ialah satu daripada 12 misi dalam K Moonshot, sebuah program yang menggabungkan AI dengan sains dan teknologi untuk menangani cabaran negara. Matlamat utamanya adalah membina sistem pengkomputeran berteraskan memori, bukannya menganggap memori sebagai tempat simpanan berasingan yang perlu sentiasa menghantar maklumat kepada pemproses.

Kementerian memperuntukkan 25 bilion won untuk projek utama pada tahun selepas pelancaran. Itu ialah peruntukan awal, bukannya bajet yang dinyatakan bagi keseluruhan program sehingga 2035. Perbezaan ini penting kerana usaha yang dicadangkan merangkumi peranti dan proses pembuatan hingga ke tindanan memori, pembungkusan dan platform pengkomputeran lengkap.

Makna sebenar sasaran 100 kali ganda

Misi ini mengukur cita-citanya melalui bilangan token per watt. Token ialah unit teks yang diproses oleh banyak model AI generatif; ada kalanya token berupa perkataan penuh dan ada kalanya sebahagian perkataan. Dalam konteks ini, ukuran itu bertujuan menggambarkan jumlah pemprosesan AI yang dapat dilakukan oleh sesuatu sistem berdasarkan kuasa yang digunakan.

Pengiraan di sebalik sasaran itu konsisten: 8.8 didarab dengan 11.4 bersamaan 100.32. Oleh itu, meningkatkan prestasi sambil mengurangkan kuasa yang diperlukan untuk mencapainya akan menghasilkan peningkatan kira-kira seperti yang dinyatakan. Peningkatan daripada dua kepada 200 token per watt juga bersamaan faktor 100.

Ini ialah sasaran penyelidikan, bukannya hasil daripada cip yang telah siap. Pengumuman itu tidak menetapkan model AI, beban kerja atau konfigurasi pengkomputeran yang akan digunakan untuk mengukur kejayaan. Ia juga tidak menyatakan sama ada ukuran kuasa akan meliputi cip individu atau sistem yang lebih luas. Pilihan tersebut penting apabila membandingkan demonstrasi pada masa depan dengan titik permulaan.

Peningkatan kecekapan tidak semestinya bermakna penggunaan elektrik keseluruhan akan berkurangan pada kadar yang sama. Jika lebih banyak kerja AI dilakukan dengan ketara, jumlah penggunaan masih boleh meningkat. Janji yang boleh diukur daripada misi ini ialah lebih banyak pengiraan bagi setiap watt, dengan sasaran berasingan untuk prestasi dan penggunaan kuasa.

Mengapa memori menjadi tumpuan

Kementerian mengenal pasti kesesakan memori dan peningkatan penggunaan kuasa sebagai kekangan utama. Dalam pengkomputeran konvensional, pemproses berulang kali mendapatkan data daripada memori dan menghantar semula hasilnya. Apabila pemproses boleh bekerja lebih pantas daripada kadar data dihantar kepadanya, sebahagian kapasiti pemproses tidak digunakan. Pemindahan data itu juga menggunakan tenaga.

Pengkomputeran berteraskan memori berusaha mengurangkan beban tersebut dengan meletakkan pengiraan di dalam memori atau lebih dekat dengannya. Matlamatnya lebih luas daripada sekadar menghasilkan cip memori yang lebih pantas: ia melibatkan perubahan cara pemprosesan, penyimpanan dan pemindahan data berfungsi bersama.

Pendekatan ini menghubungkan kedua-dua sasaran berangka misi tersebut. Mengurangkan kelewatan pemindahan data boleh membantu pemproses menyelesaikan lebih banyak kerja, manakala memendekkan atau mengelakkan pemindahan dapat mengurangkan penggunaan tenaga. Keupayaan teknologi yang dirancang untuk memberikan kedua-dua manfaat itu pada skala yang diperlukan perlu dibuktikan melalui demonstrasi.

Tumpuan kementerian itu turut mencerminkan perkembangan AI yang kini melangkaui model generatif yang beroperasi di pusat pengkomputeran besar. AI yang beroperasi secara langsung pada peranti perlu berfungsi dalam had bateri dan haba. AI fizikal, termasuk robotik, perlu menggabungkan pengiraan tepat pada masanya dengan pengurusan kuasa. Pengumuman itu tidak menetapkan sasaran prestasi berasingan untuk aplikasi ini, tetapi menyebut perkembangannya sebagai sebab untuk membangunkan cip yang lebih cekap.

Tindanan memori yang menggabungkan DRAM dan NAND

Salah satu projek utama misi ini ialah cadangan bentuk baharu memori jalur lebar tinggi, atau HBM. Ia akan menggabungkan HBD, komponen memori berasaskan DRAM, secara menegak dengan HBF, komponen berasaskan memori kilat NAND. Matlamatnya adalah menggabungkan kelajuan DRAM dengan kapasiti penyimpanan lebih besar yang dikaitkan dengan NAND.

DRAM menyediakan capaian pantas kepada data yang sedang digunakan, manakala memori kilat NAND menyimpan data tanpa memerlukan bekalan kuasa berterusan. Kedua-duanya mempunyai fungsi dan ciri operasi yang berbeza. Oleh itu, menggabungkannya lebih rumit daripada sekadar menambah lapisan pada tindanan memori sedia ada.

Reka bentuk yang dicadangkan ini menangani keperluan untuk memastikan jumlah data AI yang lebih besar mudah dicapai, tanpa membiarkan pemindahan antara storan, memori dan pemproses menguasai prestasi serta penggunaan tenaga. Tindanan menegak bertujuan menyatukan fungsi-fungsi ini dalam susunan yang lebih padat.

Pengumuman itu tidak memberikan sasaran kapasiti, lebar jalur, hasil pengeluaran atau tarikh pelancaran komersial bagi projek memori ini. Oleh itu, projek ini wajar difahami sebagai hala tuju pembangunan, bukannya pengumuman produk. Nilainya bergantung pada sejauh mana teknologi memori berbeza itu dapat berfungsi bersama dan prestasi tindanan yang terhasil dalam sistem lengkap.

Tiga peringkat menuju 2035

Peta hala tuju itu membahagikan pembangunan kepada tiga peringkat, bermula dengan peranti semikonduktor yang sangat kecil, diikuti cip bertindan dan kemudian platform bersepadu. Urutannya adalah seperti berikut:

• 14 Oktober: Kementerian melancarkan jawatankuasa operasi dan teknikal di Seoul.
• 2026 hingga 2029: Pembangunan tertumpu pada peranti dan proses semikonduktor yang amat halus.
• 2030 hingga 2032: Program memajukan teknologi semikonduktor bertindan.
• 2033 hingga 2035: Usaha tertumpu pada platform bersepadu dan demonstrasi pada peringkat sistem.
• 2035: Misi menyasarkan 200 token per watt, berbanding kira-kira dua pada titik permulaan yang dinyatakan.

Laporan berbeza dari segi tarikh pelancaran. Satu laporan secara jelas menyatakan 14 Oktober 2026, manakala laporan lain menyebut 14 Oktober tanpa menetapkan tahun. Oleh itu, tarikh pelancaran dan peta hala tuju perlu dibezakan, dan tahun yang belum dipastikan tidak wajar digunakan untuk menetapkan tarikh kalendar bagi pembiayaan yang disebut sebagai peruntukan untuk tahun depan.

Peringkat pertama merangkumi teknologi peranti dan proses untuk litar di bawah satu nanometer. Satu nanometer ialah satu bilion meter. Pengumuman itu menetapkan hala tuju penyelidikan pada skala yang amat kecil, tetapi tidak menjelaskan dimensi ciri yang dirujuk oleh sasaran itu atau memberikan jadual pembuatan.

Peringkat terakhir amat penting bagi mencapai tujuan misi yang dinyatakan. Peranti atau komponen memori yang menjanjikan tidak akan dengan sendirinya membuktikan peningkatan kecekapan pengkomputeran sebanyak 100 kali ganda. Teknologi itu perlu disepadukan dan diuji bersama untuk menentukan prestasinya sebagai platform yang berfungsi.

Pembungkusan menjadi sebahagian daripada pelan pengkomputeran

Kementerian turut merancang pembungkusan termaju yang menggabungkan substrat kaca, komunikasi optik dan cip pengkomputeran. Pembungkusan ialah struktur yang menyambungkan dan menyokong cip, membolehkannya bertukar data serta beroperasi sebagai satu sistem. Dalam misi ini, pembungkusan merupakan sebahagian daripada teknologi yang dibangunkan, bukannya sekadar langkah terakhir selepas pengeluaran cip.

Komunikasi optik menggunakan cahaya untuk membawa maklumat. Penyertaannya menjadikan sambungan antara komponen, selain peranti dan memori, sebagai bidang penyelidikan. Substrat kaca turut menjadi sebahagian daripada usaha penyepaduan yang dirancang, namun pengumuman itu tidak memberikan spesifikasi atau kelebihan terukur bagi reka bentuk yang dicadangkan.

Strategi yang lebih luas ini mencerminkan perubahan yang dihuraikan oleh kementerian: persaingan kini melangkaui pengecilan satu cip, kepada penyepaduan peranti, proses pembuatan, memori, pembungkusan dan sistem. Penambahbaikan pada satu komponen mungkin hanya memberikan manfaat terhad jika komponen lain masih mengehadkan pemindahan data atau menggunakan terlalu banyak kuasa.

Atas sebab itu, misi ini merangkumi demonstrasi bersepadu yang mencerminkan permintaan industri. Matlamatnya adalah menguji sama ada kemajuan itu berfungsi bersama dalam keadaan pengkomputeran yang praktikal, dan bukannya menilai setiap hasil penyelidikan berdasarkan prestasinya secara berasingan sahaja.

Pihak yang akan membimbing penyelidikan

Kim Ji-young, pengarah program semikonduktor, mempengerusikan jawatankuasa operasi. Pesertanya termasuk Kementerian Sains dan ICT, Yayasan Penyelidikan Kebangsaan Korea, Samsung Electronics, SK hynix dan Jusung Engineering, bersama pakar akademik dan penyelidikan.

Jawatankuasa operasi akan menetapkan dan menyemak semula rancangan projek penyelidikan, meneliti perkara utama pelaksanaan serta menyelaraskan keputusan. Jawatankuasa teknikal yang berasingan akan membangunkan peta hala tuju teknologi, merancang projek terperinci, memantau kemajuan penyelidikan dan mengurus sasaran. Pembahagian ini memisahkan tanggungjawab hala tuju program daripada pelaksanaan teknikal.

Dalam mesyuarat pelancaran, peserta membincangkan keutamaan teknologi teras, sasaran bagi setiap peringkat, hubungan dengan program penyelidikan semikonduktor sedia ada serta demonstrasi yang dibentuk berdasarkan permintaan industri. Jusung Engineering dijangka menyumbang kepada pembangunan peranti dan proses, sekali gus membawa perspektif syarikat peralatan kepada kumpulan yang turut merangkumi pengeluar memori utama.

Kim Sung-soo, pegawai kementerian yang bertanggungjawab terhadap dasar penyelidikan dan pembangunan, berkata misi itu perlu menghubungkan penyelidikan asas dengan daya saing industri:

Kami akan menggembleng keupayaan industri, akademia dan institusi penyelidikan untuk mendapatkan teknologi asas bagi semikonduktor masa depan secara proaktif serta memastikan hasil penyelidikan diterjemahkan kepada daya saing industri menerusi misi semikonduktor K-Moonshot.

Pelancaran jawatankuasa itu mewujudkan struktur tadbir urus. Namun, langkah itu sahaja tidak membuktikan bahawa teknologi yang dicadangkan sedia untuk pengeluaran atau syarikat yang mengambil bahagian telah membuat komitmen terhadap produk komersial tertentu.

Pembiayaan awam dan keputusan yang masih belum dibuat

Kementerian menjangkakan pelaburan awam akan menyokong teknologi mahal yang mempunyai risiko teknikal besar, termasuk penyelidikan yang mungkin sukar dibiayai sendiri oleh syarikat. Universiti, syarikat dan institusi penyelidikan akan membangunkan teknologi asas, manakala kerajaan dan industri akan mengesahkannya bersama melalui projek penyelidikan.

Peruntukan 25 bilion won itu memberikan komitmen pembiayaan awal kepada misi berkenaan. Pengumuman itu tidak menyatakan jumlah bajet sehingga 2035, pecahan pembiayaan antara peserta atau jumlah pelaburan korporat yang akan dipadankan. Kekurangan maklumat ini mengehadkan kesimpulan yang boleh dibuat tentang skala keseluruhan usaha tersebut.

Beberapa butiran teknikal juga masih belum diumumkan: penanda aras untuk mengukur token per watt, skop tepat ukuran kuasa, spesifikasi tindanan gabungan DRAM dan NAND, serta kriteria penerimaan demonstrasi bersepadu. Keputusan praktikal ini akan menentukan sama ada kemajuan dapat diukur secara konsisten berbanding sasaran utama yang diumumkan.

Peta hala tuju itu menetapkan tempoh pembangunan secara umum, tetapi tidak menyatakan tarikh khusus bagi pendengaran lanjut, keputusan pembiayaan atau pelancaran produk. Tugas substantif seterusnya terletak pada jawatankuasa: menterjemahkan misi kepada projek terperinci, menetapkan sasaran yang boleh diukur dan menghubungkan penyelidikan dengan program sedia ada. Ujian utamanya ialah sama ada kemajuan dalam bidang memori, peranti dan pembungkusan menghasilkan kecekapan yang dijanjikan apabila digabungkan.

Perkara Utama

• Korea Selatan menyasarkan peningkatan kecekapan pengkomputeran AI daripada kira-kira dua kepada 200 token per watt menjelang 2035.
• Sasaran itu menggabungkan peningkatan prestasi sebanyak 8.8 kali ganda dengan pengurangan penggunaan kuasa sebanyak 11.4 kali ganda.
• Samsung Electronics, SK hynix dan Jusung Engineering mengambil bahagian bersama kerajaan, universiti dan institusi penyelidikan.
• Tindanan memori yang dicadangkan akan menggabungkan HBD berasaskan DRAM dengan HBF berasaskan NAND.
• Peta hala tuju itu meliputi teknologi semikonduktor halus pada 2026 hingga 2029, cip bertindan pada 2030 hingga 2032 dan platform bersepadu pada 2033 hingga 2035.
• Kementerian memperuntukkan 25 bilion won untuk projek utama awal, tetapi belum menyatakan jumlah bajet sehingga 2035.
• Butiran penanda aras dan tarikh pelancaran komersial belum ditetapkan.