Target ng South Korea na Pahusayin nang 100 Beses ang Efficiency ng AI Chips Pagsapit ng 2035

Isang misyong semiconductor na nakatuon sa pagtitipid ng kuryente

Target ng South Korea na itaas ang kahusayan ng AI computing mula sa humigit-kumulang dalawang token kada watt ngayon tungo sa 200 pagsapit ng 2035. Kabilang sa misyong pananaliksik ng pamahalaan ang Samsung Electronics, SK hynix at ang gumagawa ng semiconductor equipment na Jusung Engineering. Pinagsasama ng plano ang 8.8 beses na pagtaas sa performance ng computing at 11.4 beses na pagbawas sa konsumo ng kuryente, na naglalayong makapaghatid ng humigit-kumulang 100 beses na mas maraming computing output kada watt.

Noong Oktubre 14, inilunsad ng Ministry of Science and ICT sa Seoul ang mga komite para sa pagpapatakbo at teknikal na aspeto ng misyong semiconductor ng K Moonshot. Mahigit 20 eksperto mula sa pamahalaan, industriya, mga unibersidad at institusyong pananaliksik ang lumalahok. Gawain nilang bumuo ng mga pundamental na teknolohiyang tutugon sa dalawang magkaugnay na limitasyon ng AI computing: ang enerhiyang nauubos sa paglilipat ng datos at ang hirap sa sapat na mabilis na paghahatid ng datos na iyon sa mga processor.

Isa ang pagsisikap sa larangan ng semiconductor sa 12 misyon ng K Moonshot, isang programang pinagsasama ang AI, agham at teknolohiya upang tugunan ang mga hamon ng bansa. Pangunahing layunin nitong bumuo ng mga computing system na nakasentro sa memorya, sa halip na ituring itong hiwalay na imbakan na kailangang tuluy-tuloy na magpadala ng impormasyon sa processor.

Naglaan ang ministeryo ng 25 bilyong won para sa mga pangunahing proyekto sa taong kasunod ng paglulunsad. Paunang pondo ito, hindi ang kabuuang badyet ng programa hanggang 2035. Mahalaga ang pagkakaibang ito dahil saklaw ng mga panukalang gawain ang mga device at proseso ng pagmamanupaktura, mga memory stack, packaging at kumpletong computing platform.

Ano talaga ang ibig sabihin ng target na 100 beses

Sinusukat ng misyon ang layunin nito sa pamamagitan ng mga token kada watt. Mga yunit ng tekstong pinoproseso ng maraming generative AI model ang mga token. Maaari itong kumatawan sa buong salita o bahagi lamang ng salita. Layunin ng panukat na ito na ipakita kung gaano karaming AI processing ang maihahatid ng isang sistema kumpara sa konsumo nito ng kuryente.

Tugma ang kuwenta sa likod ng target: 8.8 na minultiplika sa 11.4 ay katumbas ng 100.32. Kaya, ang pagtaas ng performance kasabay ng pagbawas sa kuryenteng kailangan para maihatid ito ay magbubunga ng humigit-kumulang sa ipinahayag na pag-unlad. Ang pag-angat mula dalawa tungo sa 200 token kada watt ay katumbas din ng 100 beses.

Mga target ito sa pananaliksik, hindi mga resulta mula sa natapos nang chip. Hindi tinutukoy sa anunsyo kung aling AI model, workload o configuration ng computing ang gagamitin sa pagsukat ng tagumpay. Hindi rin tinutukoy kung indibidwal na chip lang o mas malawak na sistema ang saklaw ng pagsukat sa konsumo ng kuryente. Mahalaga ang mga pasyang ito kapag inihahambing na ang mga susunod na demonstrasyon sa panimulang antas.

Hindi awtomatikong nangangahulugan ang pagtaas ng kahusayan na katumbas nito ang ibababa ng kabuuang konsumo ng kuryente. Kung mas maraming AI task ang gagawin, maaari pa ring tumaas ang kabuuang konsumo. Ang nasusukat na pangako ng misyon ay mas maraming computing kada watt, na may magkahiwalay na layunin para sa performance at konsumo ng kuryente.

Bakit sentro ang memorya

Tinutukoy ng ministeryo ang mga bottleneck sa memorya at ang lumalaking konsumo ng kuryente bilang mga pangunahing limitasyon. Sa karaniwang computing, paulit-ulit na kumukuha ng datos ang mga processor mula sa memorya at ibinabalik dito ang mga resulta. Kapag mas mabilis gumana ang processor kaysa sa bilis ng paghahatid ng datos dito, hindi nagagamit ang bahagi ng kapasidad nito. Kumokonsumo rin ng enerhiya ang paglilipat ng datos.

Layunin ng computing na nakasentro sa memorya na bawasan ang pasaning ito sa pamamagitan ng paglalagay ng computing sa loob o malapit sa memorya. Higit pa ito sa pagpapabilis ng memory chip: kabilang dito ang pagbabago sa paraan ng pagtutulungan ng processing, storage at paglilipat ng datos.

Magkaugnay ang dalawang numerikal na layunin ng misyon sa pamamaraang ito. Makakatulong sa mga processor na makagawa ng mas maraming trabaho ang pagbawas sa mga pagkaantala sa paglilipat ng datos, habang maaaring magpababa ng konsumo ng enerhiya ang pagpapaikli o pag-iwas sa mga paglilipat. Kailangang patunayan sa mga demonstrasyon kung maihahatid ng mga planong teknolohiya ang dalawang benepisyong ito sa kinakailangang antas.

Sumasalamin din ang pokus ng ministeryo sa paglawak ng AI lampas sa mga generative model na pinapatakbo sa malalaking computing facility. Kailangang gumana ang AI na direktang tumatakbo sa mga device sa loob ng mga limitasyon ng baterya at init. Kailangang pagsamahin ng pisikal na AI, kabilang ang robotics, ang napapanahong computing at pamamahala ng kuryente. Walang hiwalay na target sa performance para sa mga aplikasyon na ito sa anunsyo, ngunit tinutukoy ang paglawak ng mga ito bilang dahilan para bumuo ng mas matipid na chips.

Memory stack na pinagsasama ang DRAM at NAND

Isa sa mga pangunahing proyekto ng misyon ang panukalang bagong uri ng high bandwidth memory, o HBM. Patung-patong nitong pagsasamahin nang patayo ang HBD, isang memory component na nakabatay sa DRAM, at HBF, isang component na nakabatay sa NAND flash. Layunin nitong pagsamahin ang bilis ng DRAM at ang mas malaking kapasidad ng imbakan na kaugnay ng NAND.

Mabilis magbigay ng access ang DRAM sa datos na ginagamit sa kasalukuyang operasyon, samantalang nag-iimbak ng datos ang NAND flash nang hindi nangangailangan ng tuluy-tuloy na kuryente. Magkakaiba ang gamit at katangian ng mga ito sa pagpapatakbo. Kaya mas masalimuot ang pagsasama sa mga ito kaysa sa basta pagdaragdag ng mga layer sa dati nang memory stack.

Tumutugon ang panukalang disenyo sa pangangailangang panatilihing madaling ma-access ang mas malaking dami ng AI data nang hindi hinahayaang mangibabaw sa performance at konsumo ng enerhiya ang paglilipat sa pagitan ng storage, memorya at mga processor. Layunin ng patayong pagsasalansan na pagsamahin ang mga tungkuling ito sa mas compact na ayos.

Walang ibinigay na target para sa kapasidad, bandwidth, production yield o komersiyal na paglulunsad ng proyektong memoryang ito sa anunsyo. Samakatuwid, dapat itong ituring na direksiyon ng pagpapaunlad sa halip na anunsyo ng produkto. Magiging nakasalalay ang halaga nito sa kung gaano kahusay na mapapatakbo nang magkasama ang magkakaibang teknolohiya ng memorya at kung paano gagana ang nabuo nitong stack sa isang kumpletong sistema.

Tatlong yugto tungo sa 2035

Hinahati ng roadmap ang pagpapaunlad sa tatlong yugto, mula sa napakaliit na mga semiconductor device, patungo sa mga chip na magkakapatong at sa huli ay pinagsama-samang mga platform. Narito ang pagkakasunod-sunod:

• Oktubre 14: Inilunsad ng ministeryo sa Seoul ang mga komite para sa pagpapatakbo at teknikal na aspeto.
• 2026 hanggang 2029: Nakatuon ang pagpapaunlad sa napakapinong mga semiconductor device at proseso.
• 2030 hanggang 2032: Isusulong ng programa ang mga teknolohiya ng magkakapatong na semiconductor.
• 2033 hanggang 2035: Nakatuon ang gawain sa mga pinagsama-samang platform at mga demonstrasyon sa antas ng sistema.
• 2035: Target ng misyon ang 200 token kada watt, kumpara sa humigit-kumulang dalawa sa ipinahayag na panimulang antas.

Magkakaiba ang petsang ibinibigay ng mga ulat para sa paglulunsad. Tahasang sinasabi sa isang ulat na Oktubre 14, 2026 ito, samantalang Oktubre 14 lamang ang binabanggit sa ibang mga ulat nang walang tinutukoy na taon. Kaya dapat paghiwalayin ang petsa ng paglulunsad at ang roadmap, sa halip na gumamit ng hindi tiyak na taon upang magtakda ng petsa sa kalendaryo para sa pondong inilarawang ilalaan sa susunod na taon.

Kabilang sa unang yugto ang teknolohiya ng mga device at proseso para sa mga circuit na mas maliit sa isang nanometer. Isang bilyon ng isang metro ang isang nanometer. Itinatakda ng anunsyo ang direksiyon ng pananaliksik sa napakaliit na sukat, ngunit hindi nito ipinaliliwanag kung aling mga sukat ng bahagi ng device ang tinutukoy ng target o nagbibigay ng iskedyul ng pagmamanupaktura.

Lalo nang mahalaga sa ipinahayag na layunin ng misyon ang huling yugto. Hindi sapat na patunay ng 100 beses na pagtaas sa kahusayan ng computing ang isang maaasahang device o memory component lamang. Kailangang pagsamahin at subukin ang mga teknolohiya upang matukoy kung ano ang naihahatid ng mga ito bilang gumaganang platform.

Bahagi na ng plano sa computing ang packaging

Plano rin ng ministeryo ang advanced packaging na pagsasama-samahin ang mga glass substrate, optical communication at computing chip. Ang packaging ang istrukturang nagdurugtong at sumusuporta sa mga chip upang makapagpalitan ang mga ito ng datos at gumana bilang isang sistema. Bahagi ito ng teknolohiyang binubuo sa misyon, hindi lamang huling hakbang pagkaraang gawin ang mga chip.

Gumagamit ng liwanag ang optical communication upang maghatid ng impormasyon. Sa pagsama rito sa plano, kabilang sa mga larangang pananaliksikan ang mga koneksiyon sa pagitan ng mga component, katabi ng mga device at memorya. Bahagi rin ng planong pagsasama ang mga glass substrate, bagaman walang ibinigay na detalye o nasukat na kalamangan para sa mga iminungkahing disenyo sa anunsyo.

Sumasalamin ang mas malawak na estratehiya sa pagbabagong inilarawan ng ministeryo: lumalampas na ang kompetisyon sa pagpapaliit ng iisang chip at tumututok na rin sa pagsasama ng mga device, proseso ng pagmamanupaktura, memorya, packaging at mga sistema. Maaaring limitado ang benepisyo ng pagpapahusay sa isang component kung patuloy namang naghihigpit sa paglilipat ng datos o labis na kumokonsumo ng kuryente ang ibang component.

Kaya kabilang sa misyon ang mga pinagsamang demonstrasyong tumutugon sa pangangailangan ng industriya. Layunin nitong subukin kung magkakaugnay na gagana ang mga pag-unlad sa mga kundisyon ng computing na may praktikal na gamit, sa halip na suriin ang bawat resulta ng pananaliksik batay lamang sa performance nito nang hiwalay.

Sino ang gagabay sa pananaliksik

Pinamumunuan ni Kim Ji-young, direktor ng programang semiconductor, ang komite para sa pagpapatakbo. Kabilang sa mga kalahok ang Ministry of Science and ICT, National Research Foundation of Korea, Samsung Electronics, SK hynix at Jusung Engineering, kasama ang mga eksperto mula sa akademya at pananaliksik.

Magtatatag at magbabago ang komite para sa pagpapatakbo ng mga plano sa proyektong pananaliksik, susuri sa mahahalagang usapin sa pagpapatupad at mag-uugnay ng mga pasya. Bubuo naman ng roadmap sa teknolohiya, magpaplano ng mga detalyadong proyekto, susubaybay sa progreso ng pananaliksik at mamamahala sa mga target ang hiwalay na komiteng teknikal. Sa ganitong paraan, naihihiwalay ang pananagutan sa direksiyon ng programa at sa teknikal na pagpapatupad nito.

Sa pulong para sa paglulunsad, tinalakay ng mga kalahok ang mga prayoridad para sa mahahalagang teknolohiya, mga layunin sa bawat yugto, ugnayan sa mga umiiral na programa sa pananaliksik sa semiconductor at mga demonstrasyong nakabatay sa pangangailangan ng industriya. Inaasahang tutulong ang Jusung Engineering sa pagpapaunlad ng mga device at proseso, at magdadala ng pananaw ng isang kompanya ng kagamitan sa grupong kinabibilangan din ng malalaking tagagawa ng memorya.

Sinabi ni Kim Sung-soo, opisyal ng ministeryong nangangasiwa sa patakaran sa pananaliksik at pagpapaunlad, na dapat iugnay ng misyon ang pundamental na pananaliksik sa kakayahang makipagkompetensiya ng industriya:

Pagtutuunan namin ng sama-samang kakayahan ng industriya, akademya at mga institusyong pananaliksik ang maagap na pagtiyak sa mga pundamental na teknolohiya para sa mga semiconductor sa hinaharap, at sisiguraduhing maisasalin ang mga resulta ng pananaliksik sa kakayahang makipagkompetensiya ng industriya sa pamamagitan ng misyong semiconductor ng K-Moonshot.

Nagtatatag ang paglulunsad ng komite ng estruktura ng pamamahala. Hindi nito, sa sarili lamang nito, pinatutunayan na handa nang gawin sa pabrika ang mga iminungkahing teknolohiya o na nangako na ang mga kalahok na kompanya na maglalabas ng partikular na komersiyal na produkto.

Pampublikong pondo at mga susunod pang pasya

Inaasahan ng ministeryo na susuportahan ng pampublikong pamumuhunan ang mga mamahaling teknolohiyang may malaking teknikal na panganib, kabilang ang pananaliksik na maaaring mahirapang tustusan ng mga kompanya nang mag-isa. Bubuo ang mga unibersidad, kompanya at institusyong pananaliksik ng mga pundamental na teknolohiya, habang sama-samang susuriin at patutunayan ng pamahalaan at industriya ang mga ito sa pamamagitan ng mga proyektong pananaliksik.

Nagbibigay ang 25 bilyong won na pondo ng paunang pinansiyal na pangako para sa misyon. Walang ibinigay na kabuuang badyet hanggang 2035, hatian ng pondo sa mga kalahok o halaga ng katumbas na puhunan mula sa mga korporasyon sa anunsyo. Dahil dito, limitado ang maaaring mahinuha tungkol sa laki ng buong pagsisikap.

Hindi pa rin inilalahad sa publiko ang ilang teknikal na detalye: ang benchmark sa pagsukat ng mga token kada watt, ang eksaktong saklaw ng pagsukat sa konsumo ng kuryente, mga espesipikasyon ng pinagsamang DRAM at NAND stack, at pamantayan sa pagtanggap sa mga pinagsamang demonstrasyon. Mahahalagang praktikal na pasya ang mga ito na tutukoy kung tuluy-tuloy na masusukat ang progreso batay sa pangunahing target.

Nagbibigay ang roadmap ng malalawak na panahon ng pagpapaunlad ngunit walang tiyak na petsa para sa mga susunod na pagdinig, pasya sa pagpopondo o pagpapalabas ng produkto. Nasa mga komite ang susunod na mahahalagang gawain: gawing detalyadong mga proyekto ang misyon, magtakda ng mga nasusukat na layunin at iugnay ang pananaliksik sa mga umiiral na programa. Ang pangunahing pagsubok ay kung maihahatid ng mga pagsulong sa memorya, mga device at packaging ang ipinangakong kahusayan kapag pinagsama-sama.

Mahahalagang Punto

• Layunin ng South Korea na itaas ang kahusayan ng AI computing mula sa humigit-kumulang dalawa tungo sa 200 token kada watt pagsapit ng 2035.
• Pinagsasama ng target ang 8.8 beses na pagtaas sa performance at 11.4 beses na pagbawas sa konsumo ng kuryente.
• Kabilang sa mga kalahok ang Samsung Electronics, SK hynix at Jusung Engineering, kasama ang pamahalaan, mga unibersidad at institusyong pananaliksik.
• Pagsasamahin ng iminungkahing memory stack ang HBD na nakabatay sa DRAM at HBF na nakabatay sa NAND.
• Saklaw ng roadmap ang mga pinong teknolohiya ng semiconductor mula 2026 hanggang 2029, mga chip na magkakapatong mula 2030 hanggang 2032 at mga pinagsama-samang platform mula 2033 hanggang 2035.
• Naglaan ang ministeryo ng 25 bilyong won para sa mga paunang pangunahing proyekto, ngunit hindi nito tinukoy ang kabuuang badyet hanggang 2035.
• Hindi pa tinutukoy ang mga detalye ng benchmark at mga petsa ng komersiyal na paglulunsad.