世界各國掀起替代能源熱
世界各國掀起替代能源熱
2006.10.15 | 科技

這幾年的石油危機讓世界各國卯足全勁開發各種替代能源,除了太陽能外,許多國家的能源計畫已逐漸把腦筋動到我們每天吃的糧食身上,亦即利用玉米、甘蔗、甚至廚餘,來生產能驅動汽車、發電的生物燃料。 南美洲的巴西是全世界最大的甘蔗生產國,年產量達一千萬噸以上,加上巴西的能源資產相當匱乏,有大半以上的石油必須仰賴進口。為了克服這項能源取得問題,很自然地促成了巴西政府致力於將甘蔗提煉成酒精的生質能源技術,目前已有三分之二的甘蔗用於提煉生質能源。 從甘蔗提煉出酒精 巴西政府早在一九三一年就頒布法令規定,全國各地銷售的汽油必須添加二%到五%的酒精,成為全世界第一個相關立法的國家。隨著七○年代的石油危機及工業化的持續演進,規定攙加酒精的比例增加到二五%,創下了世界各國汽油添加酒精比例的最高紀錄,聖保羅市也因此成為全世界空氣品質最好的城市之一。 這樣從農作物提煉成酒精,再推展至酒精汽油的模式,在國際間如同雨後春筍般拓展開來。從古巴、日本、南韓到中國大陸、美國、甚至台灣,農作物的種類也從一開始的甘蔗到玉米、高梁、大豆。 經濟持續火熱的中國,一方面為了緩解能源供需不平衡的狀態,同時也希望能因應「京都議定書」生效後,要求削減溫室氣體的排放量壓力,著手開始了從玉米、高梁提煉酒精燃料的開發,並進而透過這些燃料進行發電。 北京國能生物發電有限公司便在今年投資了五.三五億元人民幣興建生物燃料發電的相關設施,預計在二○○七年八月於玉米產區的黑龍江省開始營運,每年可發電二.七五億千瓦,並使當地六○%的剩餘玉米梗,從低經濟價值的施肥肥料轉為高經濟價值的能源,可謂將牛糞變成真的黃金一般。此外,帶給當地農村的效益,還包括每年提供一千多個就業機會,以及將剩餘玉米梗變現的收入增加,每年預計是四千多萬元人民幣。 看著世界各國紛紛跨足生質能源領域,台灣政府也積極規劃相關的計畫。農委會在去年於宜蘭縣、雲林縣等地各選定三十公頃的休耕農地,試種大豆及油菜等能源作物,並計畫在今年擴大至兩千公頃。 利用休耕農地種植高油份含量的作物,這樣的綠色油田一年最大可生產二十五萬公秉,占了全年柴油消耗量六百萬公秉的四%,同時還減少了每年九十萬公噸二氧化碳的排氣量,整個能源作物轉換的程式也比一般的石油更乾淨及更有效率。加以台灣的氣候環境,相比德國一年只能收成一次的油菜花,台灣能收成最多六次,更具有發展這樣生質能源的潛力。 汽車會與人類爭奪糧食? 但隨著各國在生質能源上的發展,開始有人擔心,會不會有一天糧食危機與石油危機變成不可分割的兩大問題。 「幾天前,我稍微算了一下,用酒精加滿一個多功能運動車二十五加侖油箱所需要的糧食足夠一個人吃一年;反過來說,假設這部車每兩個星期要加一次油,一年下來所耗費的糧食可以養活二十六個人。」這是今年七月,華盛頓的智庫機構球政策研究所所長萊斯特.布朗(Lester R. Brown)所發表的看法。 世界上愈來愈多的糧食被用來生產酒精,美國這五年來用來生產能源的糧食量,就從一千八百萬噸到五千五百萬噸,而在盛產玉米的愛奧華州,有五十五個提煉廠正在運轉及興建;跨個大西洋到歐盟國家,去年歐盟各國總共生產了十六億加侖的生物燃料,皆是由菜油及糧食所提煉的。 「亞洲生產生物燃料的趨勢也強勁成長,在印度有幾個甘蔗生產生物燃料的小型工廠正在運轉;在中國,去年把兩百萬噸的糧食轉化為酒精,今年可能更多;泰國用木薯來提煉乙醇;馬來西亞和印尼則利用當地最多的棕櫚油。」布朗憂心地表示,糧食儲備目前處於三十四年來最低的水準,而全世界每年要增加超過五千萬人。此外,現已有二十億的貧困人口拿著一半的收入購買食物。 利用生質能雖然可能造成糧食短缺問題,但仍然有些人持續往這樣的夢想前進。在日本,大阪產業大學、豐田汽車與燃料製造公司相關人員組成了一個研發團隊,並致力以透過炸天婦羅剩餘的廚餘廢油來提煉生物燃料。 該團隊請了日本前F1賽車手、現任大阪產業大學客座教授片山右京,駕著這樣的生物燃料賽車,參加明年一月舉行的達卡越野競賽,整個競賽從葡萄牙的里斯本出發,終點在塞內加爾首都達卡,全程一萬公里,途中甚至包括大片沙漠及不少險峻地形。 該團隊已在今年八月起向大阪產業大學的學生、學校餐廳及社區居民募集該生物燃料所需要的廚餘廢油,「我們希望達到全程不用一滴石油,也不用人類可食糧食的創舉,」片山右京表示。

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以晶片的一瓦算力開啟AI新架構!耐能智慧從邊緣到核心,打造臺灣主權算力新典範
以晶片的一瓦算力開啟AI新架構!耐能智慧從邊緣到核心,打造臺灣主權算力新典範

當全球聚光燈都匯集在那動輒使用上萬顆圖形處理器(Graphics Processing Unit, GPU)、耗能堪比核電廠的資料中心時,另一場關乎AI永續發展的運算革命正悄悄發生。這場革命的核心,是如何以更低能耗、更高效率的方式支撐下一世代的人工智慧。而耐能智慧(Kneron)正是這場轉變的推動者之一。

早在2015年,當多數企業仍沉浸在雲端運算帶來的紅利時,耐能智慧創辦人暨執行長劉峻誠便選擇了「邊緣運算」之路的賽道,投入AI系統單晶片(System-on-Chip, SoC)與神經網路處理器(Neural Processing Unit, NPU)的開發。「如果 GPU 是需要龐大設備才能運行的錄影帶,中央處理器(Central Processing Unit, CPU)是性能平庸的 影音光碟(Video Compact Disc, VCD),那麼 NPU 就是能在輕薄裝置中高效運算的 MP3。」劉峻誠用一個簡單的譬喻如此描述著,這不只是晶片製程的改進,而是從架構層重新定義AI運算的方式。

十年磨一劍,如今耐能智慧的NPU晶片已成功進入物聯網、安防、車用與伺服器等不同領域。從智慧水表、穿戴裝置到車用語音系統,乃至企業伺服器與工業應用,都能在有限功耗下執行即時AI運算。合作夥伴從國內上市櫃企業到歐美等地的國際大型企業,都能看見耐能智慧身影,「我們從GPU、CPU進不去的地方出發,讓晶片像樂高積木一樣,從只需一顆晶片的穿戴式裝置,到需要多顆晶片的伺服器,都能使用我們的晶片。」劉峻誠說。

面對算力與能源雙重瓶頸,耐能智慧以新架構迎戰生成式AI時代

面對終端AI應用面臨的「資料流衝突」瓶頸,耐能智慧創辦人暨執行長劉峻誠指出,新世代AI運算不再只屬於
面對終端AI應用面臨的「資料流衝突」瓶頸,耐能智慧創辦人暨執行長劉峻誠指出,新世代AI運算不再只屬於雲端,必須開發能兼容多模態資料並在低功耗環境下運行的自主架構。
圖/ 數位時代

「語言模型和影像模型的資料處理方式完全不同,」劉峻誠解釋到,語言模型要短時間內處理大量資料,但影像模型則需要長時間、連續的低流量傳輸。而傳統AI架構無法同時兼容這兩種特性,這造成了終端AI應用面臨「資料流衝突」的瓶頸。也正是在這樣的挑戰下,成為耐能智慧下一階段的技術突破口。生成式AI不再只屬於雲端,運算正快速轉移至終端,從智慧家庭到醫療、車用、製造現場,都迫切需要能在低功耗環境下即時運行的AI系統。

但更大的壓力來自能源現實與國家安全。劉峻誠表示,GPU架構的能耗與散熱需求驚人,一個大型AI資料中心每年電費可高達60億美元,碳排放量更是巨獸等級。「如果繼續用GPU支撐生成式AI,將會對淨零碳排的目標帶來嚴重衝擊。」劉峻誠坦言並進一步指出,臺灣雖是全球GPU製造重鎮,但本地可用算力有限。「我們製造了全世界近8成的GPU,卻沒有自己的算力,」他語帶無奈,「如果國家級AI應用仍須仰賴境外基礎設施,國家的核心技術與自主權將受制於人,不利於在AI時代掌握主導地位。」

因應這場可能產生的算力主權的危機,耐能智慧決定以「多模態資料流衝突」與「低碳永續算力」這兩項挑戰為目標,開發新世代AI晶片架構。為加速這場技術革命並將臺灣的自主架構推向國際,耐能智慧投入全新晶片KL1140的開發,並成功得到由經濟部產業發展署推動的「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」(以下簡稱晶創IC補助計畫)的支持。該計畫在國科會協調與經濟部及相關部會共同合作所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」的框架下,以實質政策補助鼓勵業者布局AI、高效能運算或新興應用等高值化領域的關鍵技術,提升臺灣IC設計產業的國際競爭力與韌性。

從晶片創新到主權AI,晶創IC補助計畫助攻耐能跨入新戰場

耐能智慧透過經濟部「晶創 IC 補助計畫」加速開發的 AI 晶片 KL1140,其效能與能耗表現均顯
耐能智慧透過經濟部「晶創 IC 補助計畫」加速開發的 AI 晶片 KL1140,其效能與能耗表現均顯著提升。
圖/ 數位時代

「KL1140最大的突破在於多模態資料處理架構的創新。」劉峻誠直言其中關鍵。在晶創IC補助計畫的挹注下,耐能智慧得以加速開發新一代晶片,這不僅是十年研發累積的成果,更是政策資源與技術創新的結合,象徵著臺灣在AI架構自主化道路上的重要里程碑。

這項架構革新,使KL1140在效能與能效上都達到顯著飛躍。相較於前一代產品,效能提升6至8倍、能耗比提升10倍、體積縮小至四分之一;以往需10瓦才能運行的任務,現在僅需1瓦即可完成。「你看GPU要加風扇、要水冷,而我們不用,」他笑著說,而這就是低功耗的力量。

這樣的設計,使KL1140成為真正能落地的AI晶片,既可部署於穿戴、車用與工業場域,也能堆疊成伺服器模組,實現了靈活的異構運算(Heterogeneous Computing)基礎建設。透過晶創IC補助計畫的協助,耐能智慧不僅強化晶片設計,更能整合模組、子系統與軟體生態,打造可供企業與政府使用的在地AI解決方案,邁向「AI基礎建設提供者」的新定位。劉峻誠也透露,目前KL1140晶片已開始導入國際主權AI專案,協助能源與環境條件嚴苛的地區,利用該晶片低功耗與高算力的特性,順利發展AI自主。

「我們不是在打造更大的GPU,而是在打造更聰明的AI,」劉峻誠強調。「主權AI的關鍵不只是算力自主,更是能源自主。」他認為,晶創IC補助計畫的核心價值在於讓臺灣的IC設計業者能從單一產品開發,邁向整體系統構建,具備定義新架構、主導新標準的能力。KL1140晶片的問世,不僅讓耐能智慧從邊緣運算邁入AI 核心基礎建設的新格局,更代表臺灣在全球生成式AI時代中,擁有以低功耗、高自主性技術參與未來競局的關鍵實力。

從製造到定義,臺灣AI自主的新起點

在生成式AI帶動的新一輪技術競賽中,算力的分配將決定未來世界的科技秩序。劉峻誠認為,臺灣若要在這場變局中保持主導權,必須擁有能自我定義的架構與技術。「我們不只是為企業造晶片,而是在為國家建算力。」他說。從十年前堅持走上邊緣運算的冷門之路,到今日以KL1140晶片開啟主權AI的新典範,耐能智慧的發展軌跡正體現了臺灣IC設計產業的潛力與決心。未來,耐能智慧將持續推動更高能效、更高彈性的AI架構,讓臺灣不僅能製造世界的晶片,更能定義世界的智慧。

|企業小檔案|
- 企業名稱:耐能智慧
- 創辦人:劉峻誠
- 核心技術:專注邊緣AI SoC專用處理器研發
- 資本額:新台幣6億7520萬元

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
由國科會協調經濟部及相關部會共同合作,所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」,目標在於藉由半導體與生成式AI的結合,帶動各行各業的創新應用,並強化臺灣半導體產業的全球競爭力與韌性。在此政策框架下,經濟部產業發展署執行「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,於113年鼓勵國內業者往 AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局,以避開中國大陸在成熟製程的低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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