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用半導體養成「見聞色霸氣」技能!怪物晶片將讓人預見幾秒後的未來

TechOrange 編輯部推薦好書:《半導體,下一個劇本》
現在半導體技術越來越強大,美國新興半導體公司 Cerebras 製造出的半導體 WSE-2 裡頭就有 2 兆 6,000 億個電晶體,幾乎有平板那麼大。未來我們是否能夠繼續研發這種怪物半導體,將模擬技術推展到極限,而且很有可能,我們也能預測幾秒後的未來?

文 / 權順鎔,譯者 / 葛瑞絲

2021 年問世的 iPhone13 系列,搭載五奈米製程的 A15 仿生 AP 晶片。這一個小小的半導體裡,有 150 億個電晶體,效能好到不用多說。2020 年推出的 iPhone 12 系列,搭載 A14 仿生 AP,裡面有 118 億個電晶體。僅僅過了一年的時間,電晶體的數量就增加到 32 億個之多。光看數字,A15 仿生的效能,就完勝所有現有 AP。就算想省錢,這個驚人效能還是會讓人再次打開錢包。

半導體的效能取決於裡面放進多少電晶體,現今世上最強大的超級電腦,也就是日本的富岳,1 秒可以執行 44 京又 2,000 兆次(按:1 京為 10 的 16 次方, 1 兆的 1 萬倍)的運算。如果富岳的大小有地球這麼大,會怎麼樣?少說 1 秒鐘就會執行 10 的 33 次方的運算,而人一生會執行 10 的 24 次方的運算,也就是說,超級電腦的 1 秒鐘就比人的一生更長。

按照這樣的計算方式,目前為止生存在地球上的所有人類,他們 1 秒鐘能做出的運算是 10 的 35 次方,超級電腦則只要 100 秒就能執行。

當然,這是非常極端的案例,但這跟提升整合度有類似的地方,因為 CPU 或 AP 裡裝越多電晶體,計算就越接近人類的想法。這就是模擬宇宙論的基礎構想,也就是說,文明高度發展的外星生命體,開發了效能龐大的超級電腦,而我們則是那超級電腦執行出的模擬的一部分。

假設現在這世界真的是模擬的好了,那肯定有一位創世主,也就是設計並啟動模擬的某個存在。不過,要一一管理超過 70 億名虛擬人物應該很困難,所以大部分應該會交由 AI 管理。要執行這種程度的作業,運算裝置肯定非常巨大,因為要盡量放入越多電晶體越好。

我們使用的超級電腦,會連接好幾個專門執行複雜運算的 GPU,也就是圖形處理器,來解決此問題。不過,如果是這樣,數據從一個 GPU 移到另一個 GPU 很花時間,勢必會發生瓶頸期(編按:事物在變化發展過程中,因無法改變自身條件和外部環境的情況下,而產生的一個停滯時期)而降低速度。

這麼說來,不是製造一個巨大的 GPU 就行了嗎?話說得容易,實際做起來可不是普通的難。現今製造半導體時,主要使用 12 吋(300 毫米)大小的晶圓,等於面積約 7 萬 1,000 平方毫米,只要有一粒灰塵掉在上面,就會產生瑕疵。簡單來說,即使只是一粒灰塵的意外,那片披薩就必須重新製作,所以,如果只顧著增加尺寸,失敗的機率會變得非常高。

不過,美國新興半導體公司 Cerebras 解決了這個問題。前面提到蘋果最新的 AP,也就是 A15 仿生裡裝進 150 億個電晶體,但 Cerebras 製造的半導體 WSE-2 裡有 2 兆 6,000 億個,幾乎有平板那麼大

(編按:截至 2023 年 8 月,蘋果的最新仿生晶片已經來到 A16。)

這樣還可以說是半導體嗎?我們一般認知中的半導體,體積都很小,但 WSE 在各個方面似乎都突破了半導體的界線,比目前最大的 GPU 還大上 56 倍,核心多了 123 倍,快取記憶體多 1,024 倍,頻寬則達到 1 萬 2,800 倍。簡單來說,它比現有的任何半導體體積都更大、效能更強。目前已經有模擬技術,正使用前一版的 WSE 來探索宇宙的祕密,不曉得這種效能的半導體如果商業化,會解決多少難題。

當然,這幾乎不可能商業化,而且,商業化之後收益率也令人擔憂;就算費盡千辛萬苦製造出一個巨大的披薩,也不可能取代每次都能完美製造的一般小披薩。再加上,如果要製作這麼大的披薩,就必須重新購置製作過程需要的所有工具,方法也會複雜許多;尤其,封裝製程肯定會非常困難,要配置電線讓電流流通,也要設置各種設備,避免受到外部衝擊而毀損,這並不容易。

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此外,散熱也是一個問題。一般家用或辦公用電腦搭載的 CPU,頂多只會上升到 70 度左右,但巨大的 WSE-2,溫度會不會高到可以把肉烤到微焦?此外,我們也無法預估該如何設置冷卻裝置。只要考量到這些狀況,就可以想見商業化後,此商品的價格一定會飆升到天文數字。

不過,WSE-2 吸引人的點是,它很有可能會化解我們目前為止都無法解決的各種難題。我喜歡的漫畫之一《航海王》,裡面有一項角色技能叫「見聞色霸氣」,這個技能讓你能讀到敵人的動靜,只要用這個技能好好鍛練,甚至能預見幾秒後的未來

如果繼續研發像 WSE-2 這種怪物半導體,也許就能將模擬技術推展到極限,而且很有可能,我們也能預測幾秒後的未來,像是精準的猜出把最小的球拋到頭頂上後,球會落在哪裡。Cerebras 介紹 WSE-2 時,說道:「我們的半導體,能夠比物理法則產生的結果,更快說出未來會發生什麼事。

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*本文書摘內容出自《半導體,下一個劇本》,由 大是文化 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題。首圖來源:create.vista

(責任編輯:廖紹伶)