促进人类知识每12小时翻倍的AI需要IC和NoC支持

人类成功的秘诀是什么？是什么让我们有能力建造像英国的巨石阵、埃及的金字塔和中国的长城这样的奇迹？与许多其他动物相比，人类又小又弱又缓慢，那么是什么让我们有能力遍布全球，参观海洋深处，在月球上行走，并在不远的将来前往太阳系的其他行星呢？抽象思考的能力、用语言表达复杂想法的能力以及协作能力是决定因素。

通过存储和分享所获得的知识，我们的沟通能力得到了增强。已知最早的书写系统是楔形文字，起源于公元前3100年左右的美索不达米亚。后来，在欧洲，使用羊皮纸和牛皮纸变得很普遍。中国人在公元105年发明了纸，但它仍然需要人类一次一个字地抄写信息，这既耗时又容易出错。公元1440年活字印刷机的发明改变了游戏规则，导致了大量书籍的广泛创作和发行。这反过来又促使人类的知识呈指数级增长。直到几十年前，书籍还是大多数人的主要信息来源。

知识的获取随着技术的出现爆炸式增长。集成电路是一种微小的电子元件，可以在一块芯片上执行多种功能，它的发明彻底改变了我们处理和共享数据的方式。集成电路由仙童半导体（Fairchild Semiconductor）公司于1959年开发，从而使可以快速有效地存储、处理和传输信息的计算机和其他电子装置得以实现。

接下来的信息范式转变是1971年英特尔推出的微处理器。知识的传播再次加速。这些微小的芯片使存储、访问和共享数字数据成为可能，从而使电子行业商业化。技术不断发展，芯片变得更快、更小、更强大。总体而言，微处理器的出现是一个转折点，通过增加电路的密度和复杂性，推动对存储芯片的需求，刺激创新和竞争，使其他半导体的发展成为可能。

人类交流的下一个重大飞跃是1993年万维网的兴起。曾经局限于书籍或个人机器的信息，现在可以在全球范围内访问，任何人只要有互联网连接就可以同时共享。智能手机和平板电脑等移动设备的广泛采用，进一步改变了我们消费信息的方式，使随时随地获取知识成为可能。

技术的快速发展使信息以天文数字的速度传播。人类知识随时间增长的速度被称为知识倍增曲线（Knowledge Doubling Curve），这是巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller）在1960年代提出的理论。他观察到，直到1900年，人类的知识大约每隔一个世纪就会翻一番。到1945年，人类的知识大约每过25年就翻一番。今天，专家估计，知识正以每12小时翻一番的速度增长。人工智能（AI）是知识倍增曲线加速的关键驱动力。随着人工智能系统变得越来越先进，它们可以更准确地分析数据并做出预测，从而在广泛的领域取得更快的进展。所有这些信息正在转化为最终将影响人类发展进程的新能力。

(Source: Arteris, Inc.)

人工智能提供了快速准确地处理大量数据的机会，以帮助我们发现新的见解并做出更好的决策。随着生成式人工智能（ChatGPT）、轨道卫星星群和联网汽车等创新，人类技术的进步正在爆炸式增长。我们快速增长的知识正在推动文明进化的下一阶段，并推动我们走向一个充满可能性的令人兴奋的未来。

技术行业中实现这些进步的无名英雄是硅基半导体。它是软件开发、数据存储、电子数据处理和无线通信的基础。从本质上讲，硅现在是人类进步的基础。

专家估计，当今全球经济的20%-30%由半导体提供动力。考虑一下现代汽车及其执行机器对人和机器对机器通信的能力。每辆现代汽车中大约有1000+个芯片，并且这些硅芯片的复杂性还在不断增加。这种车辆配备多个传感器（摄像头、雷达、激光雷达等）并由人工智能供电，每天可以轻松生成数万亿（TB）字节的数据。捕获、处理、存储、通信和分发数据和信息，都是由需要数十亿个晶体管的硅芯片完成的。

(Source: Arteris, Inc.)

半导体包含数百个称为知识产权（IP）模块的功能单元。直到最近，这些IP之间的片上连接都是使用传统的总线或交叉开关（crossbar switch）架构实现的。然而，传统的技术已经不能满足巨大的片上数据带宽需求。现代设备要求低延迟和低功耗。鉴于当前的技术趋势，未来的人类通信将主要基于硅，硅在传输和处理信息方面具有高度可靠、高效和多功能的特性。

随着这个新技术时代的到来，对能够处理大量数据的高性能计算的需求正在增加。构建此类系统的主要挑战之一是确保众多处理部件之间的有效通信。数据在半导体内部的移动，以及不久以后在小芯片（小芯片chiplet构成单个封装的电子系统）之间的移动，将是一项关键能力。解决方案是一类称为 “系统IP” 的IP，它实际上使芯片的其余部分发挥作用。在这种片上网络（NoC）系统 IP 中，IP 之间通信的数据是被分组打包的，并且可以同时有多个动态通信的数据包。

NoC 本质上是一种通信基础设施，用于连接系统内的各种处理部件，例如 CPU、GPU 和其他专用硬件加速器。NoC允许在这些部件之间进行高带宽、低延迟通信，使它们能够无缝高效地协同工作。在大数据时代，NoC已成为利用AI/ML技术的现代计算系统的重要组成部分。要将功能模块连接到NoC互连，需要使用SoC集成软件。此应用程序以标准格式（如 IP-XACT 或 System Verilog）打包功能 IP 模块，包括处理器、输入/输出模块和功能子系统。它还简化了出口端口（称为寄存器）的配置，以便轻松连接到 NoC 数据主干网。通过使用这种方法，可以组装集成整个 SoC，以更低的成本和可预测的时间表实现目标性能。