迎接下世代摩爾定律,「每瓦效能」成新典範!
迎接下世代摩爾定律,「每瓦效能」成新典範!

摩爾定律(Moore’s Law)長期以來一直是半導體產業的發展路徑圖。一開始被視為是一種預測(晶片上的電晶體數量大約每兩年會翻一倍,而相對成本會下降),後來它成為產業演進的藍圖與自我應驗的預言,舉例來說過去一個12平方毫米大小的處理器只能容納的下大約2,250個電晶體,進步到現在每平方毫米隨隨便便就能塞進超過1億個電晶體。

隨著每代的電腦與行動裝置功能變得越來越強大、外型設計更流線,這一路的進展改寫了用戶體驗、推進了更銳利的數位影像、高傳真遊戲,以及越來越精準的語音及影像辨識。不過,當摩爾定律已經接近尾聲,那接下來的發展呢?

科技發展對氣候變遷的衝擊

摩爾定律構想提出時,運算技術才剛萌芽。儘管科學家Eunice Foote Newton早在1856年就首次提出溫室效應,我們人類才剛開始探討自身影響氣候變遷的可能性,部份原因是用來進行相關計算的電腦才剛剛開始問市。

過去幾乎沒人留意到氣候與電腦消耗的能源彼此間有任何相關性,主要原因是電腦雖然是個吃電怪獸,但在1990以前,個人電腦的數量跟現在比起來還是少的可憐。

把時間從1856年快轉到21世紀的現在,連網已變成基本需求,從醫療資訊到採購食品雜貨的幾乎所有東西都可以在網路上進行。網際網路就是「機會」的代名詞:資訊在網際網路上進行共享、學習也透過網路進行、徵人廣告也在網路刊登。基本上,不上網,就沒機會。

Arm
圖/ Arm

多數人都理解數位落差以及數位落差帶來的影響,但全球仍有37億人無法完整使用數位科技。縮短數位落差是道德上必須履行的責任,但也為科技界帶來新的難題:該如何減輕加上這37億名全新數位使用者帶來的環境衝擊、讓所有人隨時隨地都能連網,又不會災難性地加速氣候變遷?

很明顯地,我們不能只專注於運算力的提升。從同樣的晶片搾出更多的效能仍是重要的考量,但每瓦效能才是新王道。但除了瓦數本身,還有能源-長期下來被消耗的電力。

「每瓦效能」與「總消耗電力」這兩者都很重要。例如,資料中心除了把每一台伺服器的功耗控制得宜之外,還必須把整體營運的能源消耗降到最低。行動裝置除了受到電池容量的限制,其瞬時功率則受到整機的散熱設計所限制。

又例如,由太陽能電池驅動的感測器,雖然可以使用大量天然的能源,但是擠出來的電力非常有限。我們設計產品的目標,是在電力、能源與熱量這些挑戰下,擠出每瓦更高的效能,才能夠將全球電子裝置的能源消耗降到最低。

庫梅定律:運算效率的研究

史丹佛大學教授強納森‧庫梅(Jonathan Koomey)於2010年創造了「庫梅定律」(Koomey’s Law)這個名詞,它說明每焦爾耗能的運算次數趨勢。這個數字在1945年到2000年之間,每18個月會加倍(相當於每10年多100倍),之後則會慢下來;2000年以後大約每2.6年才會加倍(相當於每10年成長16倍)。

庫梅定律被普遍用來衡量運算所需的電力:從一開始的峰值效率,到最近的日常使用效率。即便根據摩爾定律,裝置的運算能力提升了,它還是得符合對應的功率曲線。

隨著晶片的工作電壓無法再以同等的速度跟電晶體的尺寸一起往下降;這意味設計人員必須努力追求能源效率,因為電壓降低不再是製成微縮理所當然的附帶結果。

這點也反映在工廠的優先順序上。如果要降低整體的功耗,必須要堅決地專注在能源效率:我們現在比過去任何時候,更應該專注在降低運算的碳排放。

研華科技
圖/ Shutterstock

每瓦效能(Performance per Watt):新的典範

你可能沒有意識到,每天全球有將近70%的人口使用基於Arm技術的3C裝置,因此我們有責任協助整個生態系統,以更節能、更能有效減少碳排的方式,共同因應氣候變遷問題。Arm CEO Simon Segars 在今年COMPUTEX的主題演講中,就曾提到「脫碳運算」(Decarbonizing Compute)的觀念。多餘的碳排肇因無效的運算,而隨著網際網路與雲端服務的興起,運算本身就已耗用相當能源。全球資料中心的工作負載可能在未來十年成長十倍以上,降低能耗不能只靠物理性的方法,運算本身就必須得節能,雲端運算需要不同的思維。

摩爾定律與庫梅定律並不是自然的定律,而是對科技發展方向的觀察結果,而我們可以利用它們來觀察未來可能會如何發展。如果依據庫梅定律推斷,就會預期裝置會持續變得更節能省電,而處理器由於功耗極低,甚至還會從所處的環境採集自然能源。

越來越多人把軟體優化到只需要超低功耗處理器。像是TinyML就是把機器學習(ML)工作負載優化到可以只用上幾毫瓦的電力,就能夠運行。

隨著我們開始縮短數位落差、與數十億個科技新用戶分享連網的效益,這種對效率永不停歇的專注將更為重要。如果要避免災難性的氣候變遷,光是保持穩定的功耗與能源統計數字是不夠的;我們必須努力確保這些數字主動降低與減少能源消耗,並在所有運算發生的地方減少碳排放。每瓦效能必須成為新的典範,並引導產品的發展時程,以便從越來越低的功耗限制下擷取更多的效能。

科技是環境問題的解決方案,也是使其惡化的原因。我們要努力的,是讓正面的貢獻必須大於負面的影響,這點對於地球的未來極為關鍵。讓每瓦效能極大化是其中一環,同時也要窮盡我們所有系統中所有可以緊縮功耗的地方,並以更高的效率運算出等效結果。此外,也要觀察系統的運作情況,並以更好的運算能力讓系統的整體系統更有效率。

我們從新聞上看到極端氣候造成的災難並非遠在天邊,現在科技界努力的每一步都能避免氣候惡化。Arm做為運算科技的領導廠商,正處在一個獨特地位可以降低運算對環境帶來的衝擊,讓科技站在歷史正確的一方,成為氣候解決方案與更為永續未來的一環

責任編輯:傅珮晴、陳建鈞

《數位時代》長期徵稿,針對時事科技議題,需要您的獨特觀點,歡迎各類專業人士來稿一起交流。投稿請寄edit@bnext.com.tw,文長至少800字,請附上個人100字內簡介,文章若採用將經編輯潤飾,如需改標會與您討論。

【延伸閱讀】

1.辭三星半導體工程師、留50個月生活費專心閉關創作,韓國小說新銳寫出《魷魚遊戲》殘酷社會中的夢境救贖
2.台灣將買COVID-19口服藥!美國默沙東集團開發臨床實驗傳喜訊,陳時中:談判中

最新10月號雜誌《無程式碼時代來了!》馬上購:傳送門
「電子雜誌」輕鬆讀:傳送門

關鍵字: #半導體
往下滑看下一篇文章
從「矽盾之島」到「資本樞紐」,國發會聯手證交所為AI新十大建設引進資源活水
從「矽盾之島」到「資本樞紐」,國發會聯手證交所為AI新十大建設引進資源活水

在人工智慧(AI)浪潮席捲全球的當下,臺灣不僅要守住半導體矽盾,更要將這股技術優勢轉化為長期的經濟動能,國家級計畫「AI新十大建設」將是重要推力之一!盤點AI新十大建設目標,最關鍵是2040前創造超過15兆元產值,提供50萬個AI高薪就業機會。然而,這項宏大的計畫若要成功,除了技術研發,最核心的動力來源正是「市場資本」。

打磨技術引擎的重要資源,對接全球資本作為動力

攤開AI新十大建設的政策綱領,可發現這項計畫涵蓋數位基磐、關鍵技術、智慧應用共三大層面的整合發展。主導規劃這項計畫的國家發展委員會(以下稱國發會)過去曾指出,AI若要普及到百工百業,必須建構強韌的數位基磐,這不僅包含主權AI與高效算力的布建,更涵蓋資料治理、人才培育,甚至引導市場資金驅動創新等核心支柱。

確實,發展AI極需大量資金挹注。依據CB Insights資料,全球資金持續向AI領域靠攏,2025年Q3單筆一億美元以上的交易件數,較去年同期增加41.82%。至於國內情況,國發基金與數位部合作推動AI新創方案,從今年3月底啟動到11月,已投資3家AI及數位經濟相關企業,累積投資6,100萬元,帶動民間投資約2億3,000萬元。另其他各項方案投資於AI產業累積129家,投資金額24.12億元。

不過從民間角度來看,臺灣投入AI創新的資本規模仍有成長空間。國家發展委員會常務副主委詹方冠就以AI新十大建設的三大關鍵技術之一「矽光子」為例,他表示:「在台積電帶動下,臺灣的矽光子技術已處於全球領先地位,但我們陪同總統參加矽光子產業聯盟座談時發現,廠商最憂心的問題之一就是『資金』的充沛」。

「相較於國外大廠動輒有30、50億美元的併購規模,臺灣矽光子廠商多屬中小企業,儘管我們技術優異,若要進入大量生產或與國際巨頭競爭,就需要資本市場支持,這也是為什麼『亞洲創新籌資平臺』將扮演關鍵角色,」詹方冠補充道。換言之,亞洲創新籌資平臺將為前瞻科技增添「燃油」的戰略價值,透過活絡資金與提升新創成功率,帶動下一波經濟動能。

啟動資本樞紐戰略!國發基金與市場資本協作賦能新創

至於亞洲創新籌資平臺如何讓具備利基技術但尚在成長期的新創或企業,更有效率上市及籌集擴張所需的資金?詹方冠觀察到,證交所創新板近兩年大幅鬆綁制度。相關措施包括縮短集保期間(2年變1年)、免除3年的承銷商保薦、上市後申報會計師內控審查報告期間,從3個會計年度縮短為1個會計年度,有助於縮短企業掛牌時程。

另外詹方冠也提到,國發會的國發基金與證交所的市場資本,兩者也可以相輔相成,扶植更多代表性的AI新創獲得成長需要的銀彈。國發基金先以「創業天使投資方案」提供早期育成支援,當企業具備一定規模後,隨後由亞洲創新籌資平臺輔導機制接手,轉向資本市場獲取更多資源。待企業上市後,國發基金再將獲利的資金進行再投資,形成資本的正向循環。

隨著亞洲創新籌資平臺將其定位為「亞洲那斯達克」,資本投資標的也將突破國界,轉向吸納全球頂尖的創新能量。詹方冠解釋,為了讓臺灣成為亞洲新創資本的匯聚地,國發會的投資政策更趨於開放且具有彈性。他表示,「國發基金的投資並不受限於傳統的公司註冊地,只要外國新創的研發團隊在臺灣、營運主體或主要市場與臺灣連結,無論是國發基金直接投資,或是透過合作的VC共同參與,皆能靈活注資。」

這種跨國投資、落地臺灣的模式,即是「引水入渠」且已有實際案例。詹方冠舉例,過去臺灣為了促進與中東歐合作,設立「中東歐投資基金」,即是瞄準當地具實戰優勢的無人機產業進行布局。換言之,藉由國發會及亞洲創新籌資平臺雙方的協作,有助於臺灣從研發優勢,進一步成為全球產業的資本樞紐與技術整合中心。

培養人才、催化產業生態系,打造臺灣AI導向的護國群山

資本市場不僅吸引資金,更能留住全球頂尖人才。針對AI人才的培育與延攬,詹方冠提到政府採取「教育扎根」與「即戰力養成」雙軌並行,經濟部推動「AI新秀計畫」讓非AI工程背景的畢業生在一年內的培訓、實作後為企業所用。穩固本土人才根基後,目光也會轉向吸引國際人才,目前已修訂《外國專業人才延攬及僱用法》來招攬國際人才。

對內培養、對外延攬的策略,也與亞洲創新籌資平臺相輔相成。當國際AI企業或新創因籌資環境友善而選擇在臺掛牌、投資或設立據點,協助在地人才吸收世界級的實務經驗。更重要的是,資本市場的推動力將帶動AI職缺的薪酬競爭力,進一步吸引海外優秀人才來臺,或驅使旅外臺灣人才歸國發展,為臺灣創造具國際競爭力的高薪職位。

回顧過去十年,臺灣新創家數已擴增三倍,最後詹方冠強調,下一階段國發會的戰略將引導更多創新領域的企業朝向規模化成長。此目標不僅促成單一公司的成功,更期望讓AI、半導體、安控、次世代通訊等「五大信賴產業」產生群聚效應,進而打造科技創新的「護國群山」,藉此鞏固臺灣在全球供應鏈中的戰略地位。

登入數位時代會員

開啟專屬自己的主題內容,

每日推播重點文章

閱讀會員專屬文章

請先登入數位時代會員

看更多獨享內容

請先登入數位時代會員

開啟收藏文章功能,

請先登入數位時代會員

開啟訂閱文章分類功能,

請先登入數位時代會員

我還不是會員, 註冊去!
追蹤我們
進擊的機器人
© 2025 Business Next Media Corp. All Rights Reserved. 本網站內容未經允許,不得轉載。
106 台北市大安區光復南路102號9樓