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

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關鍵字: #半導體
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化挑戰為成長契機,自由系統成台商布局海外市場的最佳夥伴
化挑戰為成長契機,自由系統成台商布局海外市場的最佳夥伴

受到貿易戰、地緣政治與在地製造等因素影響,全球供應鏈調整持續進行中,從半導體、印刷電路板、網通設備、筆電、伺服器到系統組裝廠皆加速東南亞與歐美的擴廠腳步。為協助台商更好布局海外市場、智取未來,自由系統憑藉著在託管服務跟資安管理等領域的豐富經驗,早在數年前就開始布局泰國市場,今(2025)年,更進一步展開新加坡與日本業務,目標是協助台商打造「快速落地」且可「因地制宜」的海外營運架構。

自由系統業務副總經理陳委承表示,台商在海外建廠的速度越來越快,IT建置反而成為落後關鍵,為改變這個局勢,自由系統將以豐富的資訊託管服務經驗,為台商規劃、打造與維運最佳資訊系統環境。他說:「供應鏈重組是一場長期的布局競賽,為確保生產據點可以如期完工,並因應市場變化進行彈性調整,越來越多台商以委外取代自建,確保資訊營運韌性與優化資安管理。」

自由系統
自由系統業務副總經理 陳委承
圖/ 數位時代

不僅克服語言與文化挑戰,更關鍵的是打造高效、穩定且可複製的資訊營運架構

深耕泰國、新加坡與日本等海外市場後,自由系統發現,資訊系統架構之所以跟不上建廠或擴點速度,除與語言跟文化因素有關,更核心的挑戰是,海外人才難尋且不易培養、當地供應商的服務品質不穩,以及產品價格不透明等。

為解決上述挑戰,自由系統不僅在當地設立專職團隊、與在地經銷通路商建立緊密合作關係,更將在台灣淬鍊近20年的經驗複製到海外,讓台灣在海外市場也可以「像在台灣一樣」快速取得品質一致、隨時都可按需啟用的一站式託管服務。

自由系統區域經理潘子維以泰國市場為例解釋:「過去,台商到泰國設廠時,通常是找熟悉的台灣系統整合商或是電信商提供IT服務,輕忽夥伴在泰國缺乏營運據點、經營團隊,以及未能打進當地經銷通路所帶來的影響:產品價格被層層加價,且交期難以掌握。為解決這些痛點,自由系統不僅在泰國建立業務與技術團隊,也深入當地經銷通路生態體系,讓台商以合理價格取得設備與服務,並在最短時間建置與總部規格一致的資訊系統架構。」

自由系統
自由系統區域經理 潘子維
圖/ 數位時代

負責日本市場的自由系統區域經理陳冠儒則表示,日本因為高齡化與少子化議題,企業對自動化與託管服務的採用意願明顯提升;同時,九州半導體聚落正快速成形,吸引許多台灣大型製造商與中小企業在當地設點。「為讓這些中小型台商能將資源專注在市場開拓,自由系統以一站式託管服務協助其迅速啟動與維運資訊環境,降低初期投入的複雜度與風險。」

自由系統
自由系統區域經理 陳冠儒
圖/ 數位時代

至於新加坡市場,自由系統區域經理邵宗佑指出:「因應新加坡政府對AI與半導體產業的持續挹注,吸引全球AI、雲端服務、半導體與周邊產業進駐投資,台商也不例外。在此過程中,台商對設備租賃、自主(助)服務與裝置控管的需求相對提升,同時,為了符合新加坡政府對於資訊安全管理的高標準,裝置監控與資安委外管理等需求也隨之攀升,這正是團隊努力耕耘的方向。」

自由系統
自由系統區域經理 邵宗佑
圖/ 數位時代

無論是在泰國、新加坡還是日本,自由系統都將以「在海外也能像在台灣一樣運作」為目標,讓台商可以合理價格、最短交期、合規安全的方式取得託管服務,專注市場拓展,同時降低 IT 建置與維運風險。

不僅服務台商,亦積極深耕在地客群

值得特別注意的是,除了台商,當地企業客戶也是自由系統的重點經營對象。陳冠儒表示:「目前台商客戶佔比70%,其餘則是來自本地市場,包括大型不動產業者、保險經紀公司與區域型醫療機構等。接下來,我們將積極建置示範指標案例,帶動各區市場開發,同步深耕在地合作夥伴生態系,創造客戶、夥伴與自由系統的共好。」

新加坡在地企業客戶開發進度相對較快,接下來,除持續協助資產管理、零售與生技等企業優化資訊營運系統架構外,團隊還將進一步擴展至馬來西亞、越南等東南亞市場,並布局美國市場。「面對大有可為的海外市場商機,我們除了拓展營運據點,也將透過購併或投資等方式進行水平擴展、提升服務能量,極大化營運綜效。」關於自由系統的未來發展佈局,陳委承如是總結。

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