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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硬體新創如何打國際盃?邁特Demo Day揭出海關鍵:技術是門票,信任才是護照
硬體新創如何打國際盃?邁特Demo Day揭出海關鍵:技術是門票,信任才是護照

第十屆邁特創新加速計畫Demo Day在2025 Meet Taipei盛大登場。今年邁特以「邁國際」為活動主軸,邀請加拿大、新加坡、日本和台灣的專家,除了探討全球市場的開拓,也期望運用邁特創新基地,建立具磁性的網絡(Magnetic Net),持續吸引硬體創新團隊與專家,建構蓬勃發展的全球硬體生態系。

中華民國全國創新創業總會秘書長謝戎峰在致詞時直指,台灣市場量體小,硬體新創要走到小量試產非常不容易,過往台積電就是為輝達做到開源、加速整合的角色,「邁特也在系統面扮演同樣角色,從打樣、試樣到小量試產,提供新創全方位協助。」

從矽島進化新創島,「國際化」是關鍵指標

事實上,邁特創新基地自2016年創立以來,便致力成為硬體創新領域的加速器,期望提供「從0到100的解決方案」,並打通「硬體創新的最後一哩路」。邁特創新基地執行長戴憶帆指出,台灣被譽為半導體、電子製造服務強國,在全球產業鏈中具核心地位。如今,台灣正在善用「矽島」具備的卓越製造、供應鏈能力,聚焦創新研發,成為讓硬科技落地、加速商業應用的「新創島」,「其中,『國際化』絕對是衡量新創團隊能否快速成長、取得成功的最重要指標。」

邁特創新基地
加拿大駐台北貿易辦事處副處長拓喬丹特別蒞臨分享,期待與更多台灣新創攜手合作。
圖/ 數位時代

目前,邁特已幫助來自全球逾13個國家、超過150家的新創公司向外擴展。而為了具體展現協助台灣硬體新創出海、邁國際的決心,本屆Demo Day特別邀請來自跨國創投的專家,一同探討全球市場的開拓。

加拿大駐台北貿易辦事處副處長拓喬丹(Jorden Turley)首先指出,邁特的國際協同合作理念,與加拿大不謀而合,「加拿大視台灣為亞太戰略中,不可或缺的重要夥伴,我們彼此間不是競爭而是合作。」例如台灣在硬體製造、實作方面有優勢,加拿大則在設計方面表現出色,多邊合作有助於企業分散風險,並加速打入第三市場。

講好故事、建立信任感,打破技術迷思

跨界對談開場前,主持人邁特創新基地顧問柯旂,也先回應「邁國際」不只是今年的主題,更是台灣硬體創新的必然道路。本屆 Demo Day 不僅邀請到加拿大駐台單位、日本京都大學創投、新加坡創新生態圈代表,更有台灣創新總會秘書長、台經院等重要嘉賓蒞臨,一同見證台灣硬體新創與全球鏈結的關鍵時刻。跨界對談更邀請包含:日本京都大學創投(Kyoto University Innovation Capital)亞太區業務發展經理Raymond Woo,以及德國馬牌集團(Continental)旗下創投部門的合作與創投管理總監邱殷樂,為新創提供具體出海建議。

戴憶帆強調,「國際化」已是台灣新創現今最重要的課題,而新加坡、日本會是台灣進軍國際的首選前哨站。新加坡作為東南亞地區的中心,許多國際團隊選擇在當地募資、上市櫃,介接資源方便;日本則與台灣的文化、理念相近,相當重視「信任」、夥伴關係,加上在東京、京都等頂尖大學裡,有最前沿的技術,對需要發展應用、商業化成長的新創來說,是值得尋求技術互補的合作對象。

邁特創新基地
跨界對談由左至右分別為主持人邁特創新基地顧問柯旂、邁特創新基地執行長戴憶帆、日本京都大學創投(Kyoto University Innovation Capital)亞太區業務發展經理Raymond Woo,以及德國馬牌集團(Continental)旗下創投部門的合作與創投管理總監邱殷樂,與現場與會者進行交流。
圖/ 數位時代

邱殷樂直指,台灣新創的技術極佳、很有實力,甚至勝過美國、以色列的公司,「最大的問題,是不會講述自己的故事,以及不清楚如何對接正確的人和事。」他建議,新創在展開跨國合作之前,必須先確定在台灣的根基已穩,同時了解自家的技術優勢,以便說服投資人和潛在客戶;在和大集團、大客戶合作時,也要找到能推動技術使用的關鍵人物或團隊。

Raymond Woo觀察,技術背景出生的創辦人,經常會犯下只看技術、看不到大局的盲點,加上創業是相當依賴人脈的事業,「新創必須學習用技術來解決特定商業問題,並與合作夥伴建立最重要的『信任』,否則技術再好、再先進,也無法順利擴展、被妥善應用。」

硬體新創精銳盡出,智慧農業、智慧醫療、綠色創新吸睛

精彩的對談後,緊接著輪到參與第十屆邁特創新加速器計畫,涵蓋智慧農業、智慧健康、智慧製造與綠色創新等硬體領域的六組新創團隊,一一登台Pitch,並由邱殷樂、Raymond Woo、日本村田製造所新規事業推進部部長東端和亮、邁特創新基地日本代表顧問上野峻基和華碩電腦協理Sean Lai等業界先進擔任評審。

首先登場的台灣百應生物科技,是運用AI、電腦視覺技術,實現家禽養殖的自主監控,完全無需人工干預,準確度已可達98.5%。擴核生醫科技則打造一款模組化、可程式化的實驗室自動化平台,能將整合液體處理、細胞培養、影像擷取和資料分析等流程集於一體,加速生技與藥物開發的研發、驗證流程。雨傘不滴的綠色創新專利產品「傘不滴」,是透過物理擠壓與高科技吸水部件,讓雨傘四秒內便完全不滴水,取代一次性塑膠套,解決公共場所地滑和環保痛點。恆帝斯智能科技是結合ESG輔導與碳IoT設備,自主開發韌體,解決聯網不穩、斷電導致的數據品質等問題,助力企業邁向淨零轉型。領動智慧科技的空中手寫輸入技術,鎖定的是下一代殺手級產品「智慧眼鏡」,透過高精度動態感測,為智慧眼鏡提供直覺、隱私友善的文字輸入解決方案。超術感醫學科技研發的AR顯微手術模擬訓練系統,則利用真實手術器械,提供精確控制回饋與AI動作分析,解決傳統訓練器械缺乏的「手感」問題,能被應用在眼科、神經外科等高精密的手術訓練。

最終大獎,分別由台灣百應生物科技、擴核生醫科技和超術感醫學科技抱走。東端和亮直言,透過此次Pitch,一方面看到台灣在軟硬整合的實力,更令人激賞的是,「團隊在營利之外,還致力解決社會問題,創造美好世界。」

邁特創新基地
日本村田製造所新規事業推進部部長東端和亮特別代表評審團致詞,除了欣賞台灣新創軟硬整合的實力,更發現團隊在營利之外,還致力解決社會問題,創造美好世界。
圖/ 數位時代

從在地驗證到鏈結全球,助新創在國際市場站穩腳跟

團隊對於自家產品、服務的用心,正是邁特極力提倡的核心價值,也是台灣新創通往世界舞台的基石。邁特創新加速計畫的運作模式,便如同硬體創新領域的國際嚮導,持續為新創團隊提供在地技術驗證和商業基礎訓練,並將新創的產品對接到國外大廠、國際創投。未來,台灣新創若能持續深化國際化、與多元夥伴合作,並具備正確的敘事能力和出海戰略,必能加速向外擴展,在全球市場中站穩腳跟。

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