促进人类知识每12小时翻倍的AI需要IC和NoC支持

人类成功的秘诀是什么？是什么让我们有能力建造像英国的巨石阵、埃及的金字塔和中国的长城这样的奇迹？与许多其他动物相比，人类又小又弱又缓慢，那么是什么让我们有能力遍布全球，参观海洋深处，在月球上行走，并在不远的将来前往太阳系的其他行星呢？抽象思考的能力、用语言表达复杂想法的能力以及协作能力是决定因素。

通过存储和分享所获得的知识，我们的沟通能力得到了增强。已知最早的书写系统是楔形文字，起源于公元前3100年左右的美索不达米亚。后来，在欧洲，使用羊皮纸和牛皮纸变得很普遍。中国人在公元105年发明了纸，但它仍然需要人类一次一个字地抄写信息，这既耗时又容易出错。公元1440年活字印刷机的发明改变了游戏规则，导致了大量书籍的广泛创作和发行。这反过来又促使人类的知识呈指数级增长。直到几十年前，书籍还是大多数人的主要信息来源。

知识的获取随着技术的出现爆炸式增长。集成电路是一种微小的电子元件，可以在一块芯片上执行多种功能，它的发明彻底改变了我们处理和共享数据的方式。集成电路由仙童半导体（Fairchild Semiconductor）公司于1959年开发，从而使可以快速有效地存储、处理和传输信息的计算机和其他电子装置得以实现。

接下来的信息范式转变是1971年英特尔推出的微处理器。知识的传播再次加速。这些微小的芯片使存储、访问和共享数字数据成为可能，从而使电子行业商业化。技术不断发展，芯片变得更快、更小、更强大。总体而言，微处理器的出现是一个转折点，通过增加电路的密度和复杂性，推动对存储芯片的需求，刺激创新和竞争，使其他半导体的发展成为可能。

人类交流的下一个重大飞跃是1993年万维网的兴起。曾经局限于书籍或个人机器的信息，现在可以在全球范围内访问，任何人只要有互联网连接就可以同时共享。智能手机和平板电脑等移动设备的广泛采用，进一步改变了我们消费信息的方式，使随时随地获取知识成为可能。

技术的快速发展使信息以天文数字的速度传播。人类知识随时间增长的速度被称为知识倍增曲线（Knowledge Doubling Curve），这是巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller）在1960年代提出的理论。他观察到，直到1900年，人类的知识大约每隔一个世纪就会翻一番。到1945年，人类的知识大约每过25年就翻一番。今天，专家估计，知识正以每12小时翻一番的速度增长。 人工智能（AI）是知识倍增曲线加速的关键驱动力。随着人工智能系统变得越来越先进，它们可以更准确地分析数据并做出预测，从而在广泛的领域取得更快的进展。所有这些信息正在转化为最终将影响人类发展进程的新能力。

(Source: Arteris, Inc.)

人工智能提供了快速准确地处理大量数据的机会，以帮助我们发现新的见解并做出更好的决策。随着生成式人工智能（ChatGPT）、轨道卫星星群和联网汽车等创新，人类技术的进步正在爆炸式增长。我们快速增长的知识正在推动文明进化的下一阶段，并推动我们走向一个充满可能性的令人兴奋的未来。

技术行业中实现这些进步的无名英雄是硅基半导体。它是软件开发、数据存储、电子数据处理和无线通信的基础。从本质上讲，硅现在是人类进步的基础。

专家估计，当今全球经济的20%-30%由半导体提供动力。考虑一下现代汽车及其执行机器对人和机器对机器通信的能力。每辆现代汽车中大约有1000+个芯片，并且这些硅芯片的复杂性还在不断增加。这种车辆配备多个传感器（摄像头、雷达、激光雷达等）并由人工智能供电，每天可以轻松生成数万亿（TB）字节的数据。捕获、处理、存储、通信和分发数据和信息，都是由需要数十亿个晶体管的硅芯片完成的。

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半导体包含数百个称为知识产权（IP）模块的功能单元。直到最近，这些IP之间的片上连接都是使用传统的总线或交叉开关（crossbar switch）架构实现的。然而，传统的技术已经不能满足巨大的片上数据带宽需求。现代设备要求低延迟和低功耗。鉴于当前的技术趋势，未来的人类通信将主要基于硅，硅在传输和处理信息方面具有高度可靠、高效和多功能的特性。

随着这个新技术时代的到来，对能够处理大量数据的高性能计算的需求正在增加。构建此类系统的主要挑战之一是确保众多处理部件之间的有效通信。数据在半导体内部的移动，以及不久以后在小芯片（ 小芯片chiplet构成单个封装的电子系统）之间的移动，将是一项关键能力。解决方案是一类称为 “系统IP” 的IP，它实际上使芯片的其余部分发挥作用。在这种片上网络（NoC）系统 IP 中，IP 之间通信的数据是被分组打包的，并且可以同时有多个动态通信的数据包。

NoC 本质上是一种通信基础设施，用于连接系统内的各种处理部件，例如 CPU、GPU 和其他专用硬件加速器。NoC允许在这些部件之间进行高带宽、低延迟通信，使它们能够无缝高效地协同工作。在大数据时代，NoC已成为利用AI/ML技术的现代计算系统的重要组成部分。要将功能模块连接到NoC互连，需要使用SoC集成软件。此应用程序以标准格式（如 IP-XACT 或 System Verilog）打包功能 IP 模块，包括处理器、输入/输出模块和功能子系统。它还简化了出口端口（称为寄存器）的配置，以便轻松连接到 NoC 数据主干网。通过使用这种方法，可以组装集成整个 SoC，以更低的成本和可预测的时间表实现目标性能。

(Source: Arteris, Inc.)

总而言之，AI和ML技术的兴起导致现代计算系统中对NoC的需求增加。随着对更强大的AI和ML应用程序的需求持续增长，NoC将成为底层计算基础设施中更为关键的组件。

此外，人工智能、虚拟现实和增强现实以及其他新兴技术的日益普及，将需要强大的通信网络来处理这些系统生成的大量数据。硅基技术非常适合这项任务，因为它们可以促进跨多个平台和装置的快速可靠通信。所有这些都将涉及到由多级有线和无线网络提供动力的庞大基础设施，包括硅芯片本身的网络。

欢迎加入以硅技术为基础的下一波人类进化浪潮！