نیمه‌هادی‌ها و هوش مصنوعی ارتباط تنگاتنگی با یکدیگر دارند. علمکرد صحیح برنامه‌های هوش مصنوعی به طرز قابل توجهی وابسته به نیمه‌هادی‌هاست. نیمه‌هادی‌های کاربردی هوش مصنوعی (AI) همه جا هستند. از تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ و تجهیزات نظامی گرفته تا نرم‌افزارهای تشخیص چهره و ماشین‌های خودران. آنها هر روز چالش‌ها و فرصت‌های جدیدی را برای صنعت نیمه‌هادی به ارمغان می‌آورند. هوش مصنوعی توانایی یک ماشین یا نرم‌افزار را برای استدلال، یادگیری و عمل به روشی شبیه به شناخت انسان توصیف می‌کند. در اصل، هوش مصنوعی این امکان را برای ماشین‌ها فراهم می‌کند که فکر کنند.
شروع هوش مصنوعی به دهه 1950 برمی‌گردد، اما پیشرفت‌های اخیر در فناوری هوش مصنوعی یک رنسانس در این زمینه بوده است. توسعه الگوریتم‌های یادگیری ماشینی که قادر به پردازش حجم عظیمی از داده‌ها هستند، امکانات جدیدی را برای دستگاه‌های هوش مصنوعی ایجاد کرده است. برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی امروزی نه تنها می‌توانند داده‌ها را پردازش کنند، بلکه می‌توانند از تجارب خود یاد بگیرند و از آن تجربیات برای بهبود عملکردشان استفاده کنند.
با توجه به کاربردهای هوش مصنوعی در بخش‌های صنعتی، خرده‌فروشی، مراقبت‌های بهداشتی، نظامی، تحقیقاتی و مصرفی، تقاضا برای حسگرهای تخصصی، مدارهای مجتمع، حافظه بهبودیافته و پردازنده‌های پیشرفته در حال افزایش است. این تقاضا با تأثیر مستقیم بر فرایندهای طراحی و ساخت، زنجیره تأمین نیمه‌هادی‌ها را تغییر می‌دهد.
هوش مصنوعی چگونه بر طراحی و تولید نیمه‌هادی‌ها تأثیر می‌گذارد؟
نیازمندی‌های هوش مصنوعی تأثیرات قابل توجهی بر طراحی و تولید نیمه‌هادی خواهد داشت. این موضوع تا حد زیادی به این دلیل است که حجم پردازش و ذخیره‌سازی توسط برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی بسیار زیاد است. بهبودهایی که در طراحی نیمه‌هادی‌ها برای کاربری هوش مصنوعی صورت می‌گیرد بیشتر متمرکز بر تسریع حرکت داده‌ها به داخل و خارج حافظه ضمن افزایش قدرت سیستم‌های حافظه است. یکی از گزینه‌ها در این زمینه طراحی تراشه‌هایی برای شبکه‌های عصبی هوش مصنوعی است که مانند سیناپس‌های مغز انسان عمل می‌کند.
حافظه غیرفرار می‌تواند در طراحی‌های نیمه‌هادی مرتبط با هوش مصنوعی نیز کاربرد بیشتری داشته باشد. حافظه غیرفرار می‌تواند داده‌های ذخیره شده را بدون برق نگه دارد. ترکیب حافظه غیرفرار روی تراشه‌ها با منطق پردازش، پردازنده‌های «سیستم روی تراشه» را ممکن می‌کند. این پردازنده‌ها می‌تواند خواسته‌های الگوریتم‌های هوش مصنوعی را برآورده کند.
علیرغم پیشرفت‌های اخیر در طراحی نیمه‌رسانا، چالش‌های بالقوه‌ای نیز وجود دارد. بواسطه نیاز به حافظه، تراشه‌های هوش مصنوعی امروزی بسیار بزرگ هستند. با توجه به این اندازه، از نظر اقتصادی برای یک تولیدکننده تراشه تولید این تراشه‌های تخصصی مقرون به صرفه نیست. این بدین معناست که برای هر برنامه هوش مصنوعی یک تراشه تخصصی تولید شود.
یک پلتفرم هوش مصنوعی همه‌منظوره به رفع این چالش کمک می‌کند. تولیدکنندگان سیستم و تراشه علاوه بر این می‌توانند پلتفرم همه‌منظوره را با شتاب دهنده‌ها، حسگرها و ورودی/خروجی‌ها تقویت کنند. این به سازندگان اجازه می‌دهد تا پلتفرم را برای نیازهای بار کاری مختلف هر برنامه سفارشی‌سازی کنند و در عین حال در هزینه‌ها نیز صرفه‌جویی می‌شود. یکی دیگر از مزایای پلتفرم هوش مصنوعی همه‌منظوره این است که می‌تواند تکامل سریعتر یک زیست‌بوم کاربردی را تسهیل کند.
از نقطه نظر تولید، صنعت نیمه‌هادی نیز خود از پذیرش هوش مصنوعی سود خواهد برد. هوش مصنوعی در تمام مراحل فرآیند حضور خواهد داشت و داده‌های مورد نیاز برای کاهش تلفات مواد، بهبود بهره‌وری تولید و کاهش زمان تولید را فراهم می‌کند.
چرا شرکت‌های نیمه‌هادی باید استراتژی هوش مصنوعی خود را تعریف کنند؟
عمده سود بازار نیمه‌هادی‌ها در دهه گذشته از بازار گوشی‌های هوشمند و دستگاه‌های تلفن همراه است. از آنجایی که بازار گوشی‌های هوشمند در حال رشد است، صنعت نیمه‌هادی باید فرصت‌های رشد دیگری برای خود پیدا کند. برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی، به ویژه در صنعت کلان‌داده، وسایل نقلیه خودران، و صنایع روباتیک صنعتی، می‌توانند این فرصت‌ها را فراهم کنند. با تعریف و سپس تجمیع استراتژی‌های هوش مصنوعی، تولیدکنندگان نیمه‌رسانا می‌توانند موقعیت خود را برای استفاده کامل از بازار در حال گسترش هوش مصنوعی تقویت کنند.
هوش مصنوعی چگونه بر بازار نیمه‌هادی‌ها تأثیر می‌گذارد؟
هوش مصنوعی به شرکت‌های نیمه‌هادی این شانس را می‌دهد که بیشترین ارزش را از پشته فناوری، مجموعه سخت افزارها و سرویس‌های مورد استفاده برای اجرای برنامه‌ها بدست آورند. در دنیای رایانه‌های شخصی و دستگاه‌های تلفن همراه وابسته به نرم‌افزار، صنعت نیمه‌رسانا تنها می‌تواند 20 تا 30 درصد از ارزش کل مجموعه رایانه‌های شخصی و 10 تا 20 درصد از بازار موبایل را به خود اختصاص دهد.
در بخش هوش مصنوعی، پشته فناوری به سخت‌افزار بیشتری نیاز دارد، به ویژه در زمینه حافظه و حسگرها. به گفته گروه Redline، این ممکن است به بازار نیمه‌هادی اجازه دهد تا 40 تا 50 درصد از ارزش کل پشته را کنترل کند. علاوه بر این، بسیاری از برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی به راه‌حل‌های تخصصی سرتاسری (End-to-End) نیاز دارند که تغییراتی در زنجیره تأمین نیمه‌رساناها را ضروری می‌سازد. شرکت‌های نیمه‌رسانا -به‌ویژه شرکت‌های کوچک‌تر که محصولات خاص برای صنایع خودروسازی و اینترنت اشیاء تولید می‌کنند- می‌توانند با ارائه راه‌حل‌های عمودی سفارشی‌شده برای برآوردن نیازهای مشتری در حوزه‌های ذخیره‌سازی، حافظه و نیازهای محاسباتی تخصصی، سرمایه‌گذاری کنند.
هوش مصنوعی چگونه تقاضا برای تراشه‌های نیمه‌هادی را تغییر می‌دهد؟
پیش بینی می‌شود که بازار جهانی هوش مصنوعی تا سال 2025 به 390.9 میلیارد دلار افزایش یابد که نشان دهنده نرخ رشد مرکب سالانه 55.6 درصدی در این دوره کوتاه است. سخت افزار در پایه و اساس هر برنامه هوش مصنوعی قرار دارد. حوزه ذخیره‌سازی بیشترین رشد را خواهد داشت، اما صنعت نیمه‌هادی بیشترین سود را با ارائه راه‌حل‌های محاسباتی، حافظه و شبکه خواهد داشت. تقاضا برای تراشه‌های نیمه‌هادی منعکس کننده صعود سریع بازار هوش مصنوعی خواهد بود.
چگونه فناوری هوش مصنوعی فرصت‌هایی را برای شرکت‌های نیمه‌هادی فراهم می‌کند؟
به گفته مک‌کینزی، تراشه‌های شتاب‌دهنده هوش مصنوعی (تراشه‌هایی مخصوص کار با شبکه‌های عصبی و یادگیری ماشین) نرخ رشد سالانه تقریباً 18 درصدی را شاهد خواهند بود. این نرخ رشد پنج برابر بیشتر از میزان رشد نیمه‌هادی‌های مورد استفاده در برنامه‌های غیرهوش‌مصنوعی است. زمینه‌های رشد بالا شامل تراشه‌های هوش مصنوعی برای وسایل نقلیه خودران و در زمینه گسترده‌تر شبکه‌های عصبی خواهد بود.
شبکه‌های عصبی الگوریتم‌های تخصصی هوش مصنوعی بر اساس مغز انسان هستند. این شبکه‌ها قادر به تفسیر داده‌های حسی و ارائه الگوها بر اساس مقادیر زیادی از داده‌های بدون ساختار هستند. شبکه‌های عصبی در تجزیه و تحلیل، پیش‌بینی، تشخیص چهره، بازاریابی هدفمند و خودروهای خودران کاربرد دارند. این شبکه‌ها به شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی و تراشه‌های استنباط چندگانه نیاز دارند که همه آنها را صنعت نیمه‌هادی تأمین خواهد کرد.
شرکت‌های نیمه‌هادی چگونه می‌توانند از فناوری هوش مصنوعی بهره ببرند؟
پذیرش هوش مصنوعی، امکان رشد را در زمینه‌های زیر در تولید نیمه‌هادی‌ها فراهم می‌کند:
- شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی مخصوص حجم کاری (Workload-specific AI accelerators)
- حافظه غیر فرار (Nonvolatile memory)
- سخت‌افزار به هم پیوسته با سرعت بالا (High-speed interconnected hardware)
- حافظه با پهنای باند بالا (High-bandwidth memory)
- حافظه روی تراشه (On-chip memory)
- ذخیره‌سازی (Storage)
- تراشه‌های شبکه (Networking chips)
سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه و ایجاد روابط با ارائه‌دهندگان نرم‌افزار هوش‌مصنوعی به تولیدکنندگان تراشه کمک می‌کند تا سهم خود را از این بازارها به دست آورند. این در صورتی است که تولیدکنندگان بتوانند تقاضای آینده را برآورده کنند.
تاثیر هوش مصنوعی بر صنعت نیمه‌هادی‌ها
آینده نزدیک هوش مصنوعی این پتانسیل را دارد که زنجیره تأمین صنعت را تحت فشار قرار دهد. مگر اینکه سازندگان نیمه‌هادی‌ها در حال حاضر برنامه‌ریزی کنند تا تقاضا را برآورده کنند. در عین حال، صنعت نیمه‌هادی خود از هوش مصنوعی بهره خواهد برد که کاربردهای آن در طول فرآیند تولید باعث بهبود کارایی و کاهش هزینه‌ها می‌شود.
فناوری هوش مصنوعی چگونه بر تولید نیمه‌هادی‌ها تأثیر می‌گذارد؟
صنعت نیمه‌هادی مثل سایر صنایع از هوش مصنوعی استقبال می‌کند. تخصص هوش مصنوعی همراه با محاسبات با عملکرد بالا به سازندگان اجازه می‌دهد تا معیارهای کارایی جدیدی را توسعه دهند و خروجی را افزایش دهند. یکی از چالش‌های کلیدی برای زنجیره تأمین نیمه‌هادی زمان پردازش تولید تراشه است. زمان بین پردازش اولیه و محصول نهایی هفته‌ها طول می‌کشد. در این مدت، تا 30 درصد از هزینه‌های تولید به دلیل آزمایش و تلفات محصول از بین می‌رود.
بکارگیری برنامه‌های هوش مصنوعی در چرخه تولید به شرکت‌ها این امکان را می‌دهد تا به طور نظام‌مند زیان‌ها را در هر مرحله از تولید تجزیه و تحلیل کنند تا تولیدکنندگان بتوانند فرآیندهای عملیاتی را بهینه کنند. این توانایی در هنگام کار با مواد نیمه‌رسانای نسل بعدی که نسبت به سیلیکون سنتی گران‌تر هستند، حتی ارزشمندتر می‌شود.
فناوری هوش مصنوعی چگونه بر نیروی کار در صنعت نیمه‌هادی تأثیر می‌گذارد؟
در حالی که ظهور هوش مصنوعی فرصت‌های زیادی را برای صنعت نیمه‌رساناها به ارمغان می‌آورد، اما از بحران در کسب استعداد نیز خبر می‌دهد. شرکت‌های بزرگ‌تر فناوری -به ویژه گوگل، اپل، فیس‌بوک، آمازون و مانند اینها- سرمایه‌گذاری زیادی در تحقیق، توسعه و پیاده‌سازی هوش مصنوعی انجام می‌دهند؛ به‌ویژه در عرصه‌های تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ و یادگیری عمیق.
این نشان‌دهنده دو چالش برای سازندگان تراشه است. اول، بازیگران اصلی صنعت هوش مصنوعی به طور فزاینده‌ای سخت‌افزار خود را توسعه می‌دهند. چرا که این امر به آنها اجازه می‌دهد تا سخت‌افزار اختصاصی را مطابق با نیازهای خاص برنامه‌های هوش مصنوعی خود سفارشی کنند. این حرکت به سمت تولید تراشه داخلی، به این معنی است که بزرگ‌ترین شرکت‌های فناوری کمتر از تولیدکنندگان تراشه‌های اختصاصی خرید خواهند کرد. دوم مورد جایی است که ملاحظات نیروی کار مطرح می‌شود. غول‌های فناوری که تراشه‌های خود را در خانه طراحی و تولید می‌کنند به کارمندانی نیاز دارند. با وجود ظرفیت محدود در صنعت هوش مصنوعی و نیمه‌هادی، این امر منجر به کمبود استعداد خواهد شد.
آینده نیمه‌هادی‌ها و هوش مصنوعی
ظهور خودروهای خودران، محاسبات با کارایی بالا، محاسبات کوانتومی هوش مصنوعی و آنچه را که در آغاز قرن حاضر علمی‌تخیلی بود به واقعیت تبدیل می‌کند. با این پیشرفت‌های هوش مصنوعی، تقاضا برای فناوری‌های جدید نیمه‌هادی و تغییرات عمیق در صنعت به وجود می‌آید.
انتظار می‌رود هوش مصنوعی چه تاثیری بر صنعت نیمه‌هادی در آینده داشته باشد؟
برای انطباق با صنعتی که به طور فزاینده‌ای تحت سلطه نیاز به سخت‌افزار هوش مصنوعی قرار دارد، تولیدکنندگان نیمه‌هادی باید راه حل‌های سرتاسری (End-to-End)، نوآوری و توسعه زیست‌بوم‌های نرم‌افزاری جدید را ارائه دهند. خدمات سرتاسری از سازندگان تراشه می‌خواهد که با شرکای خود برای توسعه سخت‌افزار هوش مصنوعی خاص صنعت همکاری کنند. این موضوع تولیدکننده نیمه‌هادی را محدود به کار با صنایع خاصی می‌کند. در عین حال ممکن است این برای مشتریان فعلی که مشتری تولید سنتی هستند جذاب نباشد. یک استثنا تولید راه‌حل‌های بین‌صنعتی است که به نیازهای گروهی از صنایع مرتبط با یکدیگر پاسخ می‌دهد.
به منظور تولید محصولات تخصصی نیاز است زیست‌بوم‌هایی با مشارکت شرک و توسعه‌دهندگان نرم‌افزار ایجاد شود. هدف چنین زیست‌بوم‌هایی ایجاد روابطی است که در آن شرکا بر سخت‌افزار شرکت نیمه‌هادی تکیه کرده و آن را ترجیح می‌دهند. تولیدکنندگان نیمه‌هادی باید سخت‌افزاری تولید کنند که شرکای آنها در جای دیگری با ارزش مشابه آن را پیدا نکنند. چنین سخت افزاری -همراه با رابط‌های ساده، کیت‌های توسعه‌دهنده و پشتیبانی فنی عالی- به ایجاد روابط طولانی مدت با توسعه‌دهندگان هوش مصنوعی کمک می‌کند.
نوآوری مانند همیشه در آینده نیمه‌هادی‌ها نقش دارد. علاوه بر تلاش‌های مداوم برای غلبه بر محدودیت‌ها، واحدهای تحقیق و توسعه نیمه‌رساناها باید در نظر بگیرند که چگونه حسگرها، حافظه و ریزپردازنده‌ها برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی در حال ظهور را فعال و پشتیبانی می‌کنند. تمرکز بر پاسخگویی به نیازهای صنعت هوش مصنوعی به همان اندازه در نگهداشتن سازندگان تراشه در خط مقدم کمک می‌کند که صنعت اینترنت اشیا.
چه چیزی باعث محبوبیت هوش مصنوعی در صنعت نیمه‌هادی‌ها می‌شود؟
تقاضا از طرف بخش دولتی و خصوصی باعث توسعه سریع هوش مصنوعی و در نتیجه اهمیت هوش مصنوعی در صنعت نیمه‌هادی‌ها می‌شود. نکته قابل توجه، گرایش به سمت سیستم‌های پیشرفته کمک‌راننده و وسایل نقلیه الکتریکی است. در حال حاضر برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی خودرو برای نظارت بر عملکرد موتور، مسافت پیموده شده و عادات راننده وجود دارد. شرکت‌های بیمه در حال حاضر از برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی داخل خودرو برای ارزیابی عادات رانندگی و تعیین نرخ‌های حق بیمه استفاده می‌کنند.
همزمان با افزایش رشد صنعت گوشی‌های هوشمند، تقاضا برای هوش مصنوعی تعبیه شده در دستگاه‌های تلفن همراه در حال رشد است. تلفن‌ها از هوش مصنوعی برای مسیریابی، تبدیل صدا به متن، امنیت تشخیص چهره و دستیارهای شخصی استفاده می‌کنند. ظهور الکسا و دیگر قابلیت‌های هوشمند و توانایی آنها برای کنترل از راه دور توسط برنامه‌های تلفن، نشان دهنده حوزه رشد دیگری برای هوش مصنوعی است.
کاربردهای دیگری از هوش مصنوعی وجود دارد که عموم مردم کمتر از آن آگاه هستند. برنامه‌ریزان شهری به طور فزاینده‌ای به هوش مصنوعی برای گزارش حجم ترافیک، استفاده از فاضلاب و نگهداری زیرساخت‌ها متکی هستند. شرکت‌های خدماتی از هوش مصنوعی برای تنظیم نرخ برق و آب یا هشدار دادن به تکنسین‌ها در مورد حوادث یا رویدادهای تعمیر و نگهداری استفاده می‌کنند.
خرده‌فروشی‌ها و فروشگاه‌های خرده‌فروشی آنلاین از هوش مصنوعی برای پیش‌بینی نیازها و اولویت‌های مصرف‌کننده استفاده می‌کنند. نرم‌افزارهای مشابه توسط پلتفرم‌های اصلی شبکه‌های اجتماعی هنگام انتخاب محتوا و تبلیغات برای کاربران شخصی استفاده می‌شود. هوش مصنوعی در مراقبت‌های بهداشتی، علوم زیستی، صنعت، دولت و ارتش کاربرد دارد. به طور کلی در هر جایی که حجم زیادی از داده‌ها باید به سرعت پردازش و تجزیه و تحلیل شوند هوش مصنوعی کاربرد دارد.
چرا صنعت نیمه‌هادی باید از هوش مصنوعی استقبال کند؟
هوش مصنوعی علاوه بر کاربردهای مثبت، کاربردهای منفی نیز دارد. رسوایی کمبریج آنالیتیکا ثابت کرد که یک ابزار هوش مصنوعی زمانی که برای شناسایی و دستکاری رفتار و نظرات افراد استفاده می‌شود چقدر می‌تواند قدرتمند باشد. مانند بسیاری از فناوری‌ها، هوش مصنوعی یک شمشیر دو لبه است. برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی زیادی وجود دارند که با گذشت زمان رایج‌تر و پیچیده‌تر می‌شوند. از آنجایی که هر کاربرد هوش مصنوعی باید بر روی سخت‌افزار قابل اعتماد بنا شود، صنعت نیمه‌هادی‌ها علاقه خاصی به دیدن موفقیت هوش مصنوعی دارد.
