儘管窗外天色已晚,在一排排貼著不同主題微電子技術論文摘要的海報架下,仍有一張張年輕的面孔閃著興奮的光芒,他們或者在彼此分享學習近況與研究心得,或者是正回應師長的提問、熱烈說明自己的設計想法;細看那些論文題目,涵蓋RF與類比/混合訊號、EDA與測試、數位系統,以及物聯網、生醫電子、人工智慧、雲端運算、自動駕駛…等等新興領域,不一定都是已經成熟、可商用的技術,卻能讓人感受到來自台灣IC研發領域的充沛活力。

以上只是由台灣積體電路設計學會(TICD)與台南成功大學所主辦之2018年「超大型積體電路設計暨計算機輔助設計技術研討會」(VLSI Design/CAD Symposium)為期四天議程中的現場即景之一;這場由1988年第一次舉辦迄今已有29屆的技術大會,匯集了來自台灣IC設計學術領域重量級學者與大專院校電子相關領域科系/研究所學生、業界人士,還有科技部、教育部等政府部門的代表共聚一堂,分享最新研發成果與技術趨勢。本屆VLSI Design/CAD大會有將近千人參與,發表了超過150篇研究論文。

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而如同獲邀在大會開幕日以「回顧IC60,啟動AI創新」為題發表演說的科技部長陳良基所言,這場會議為台灣IC技術研發領域帶來的更重要意義,是經驗的傳承與意見的交流。學界出身的陳良基曾擔任台灣大學電子工程研究所所長與系統晶片中心主任,從早期就是每年積極參與VLSI Design/CAD會議的常客;他認為,研究人員透過分享與交流能激盪出更多的創新想法,因此這樣的會議對促進技術進展確實有很大的幫助。

台灣將在席捲全球的AI風暴中扮演要角

除了在演說一開始大力宣傳科技部以慶祝積體電路誕生60週年為出發點,終極目標是彰顯台灣IC產業在全球市場的重要性、同時鼓勵更多年經人投入IC領域技術研發而舉辦的「IC 60」系列活動,陳良基聚焦人工智慧(AI),對台下聽眾詳細說明了此一正席捲全球的科技新風暴將對人類生活帶來的影響,以及台灣推動AI相關技術研發與產業生態系建立的策略細節。

陳良基表示,目前最先進的IC內含的電晶體數量已經達到40億,逐漸接近、甚至很快將超越人腦神經元的數量;當但IC與人腦的對稱已經出現時,該如何善用此技術造福大眾生活,是所有IC設計工程師必須扛起的責任。AI就是將最先進IC性能發揮到極致的應用,例如Google所開發的向量處理器(TPU)突破了運算性能瓶頸,而目前AI技術在一天之內可達到的機器學習能力,已等同於人類180年的學習功力。

AI將會是一場顛覆人類世界的「完美風暴」;陳良基指出,在已經是「萬物連網」的這個時代,不同的智慧連網裝置將產生大量的數據,透過資料科學將這些數據進行分析,將能得出許多具意義與價值的結果。而高效率的大數據資料解析不但需要具備強大運算能力的可靠電腦硬體,針對各種不同應用開發的軟體演算法也不可少,這些需求將激勵技術的持續演進,也將衍生眾多新興商業模式與新創公司;當新興產業聚落逐漸形成並擴大規模,市場商機將吸引更多資金投入、促成技術的突破,如此形成一個螺旋向上的產業生態圈。

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台灣在這場AI風暴中的機會何在?陳良基表示,台灣其實已經在AI領域擁有不少競爭優勢,例如本地有不少學者專精在機器學習領域已被廣泛使用的SVM (Support Vector Machine)演算法,在相關技術的研發方面實力堅強。其次是台灣擁有高素質的理工領域人才,此外在全球數位競爭力評比中有多項指標也都是名列前茅,更重要的是台灣的軟硬體產業已有堅強基礎,很有機會建立領先世界的AI產業鏈,站在AI浪潮的最頂端。

台灣積極建構AI產業生態圈

陳良基進一步指出,以台灣目前的AI相關產業結構來看,在基礎層(硬體)與技術層(軟體)的部分,無論是運算端的PC/伺服器(server)製造,或是負責感測、收集資料的邊緣硬體裝置與搭配的嵌入式軟體,原本就是台灣廠商的強項,「例如目前全球各家業者的大型資料中心,有八成的伺服器硬體供應都是來自於台灣;」在應用層(領域)方面,台灣雖然因為市場小而相對較弱勢,但「我們可以擴大原有的產業基礎,與來自全球的應用開發者建立夥伴關係,提供他們容易使用、結合軟硬體的平台。」

簡而言之,台灣目前正積極建立一個AI產業生態圈,希望能扮演在AI浪頭上為世界各地所有衝刺AI新市場的廠商提供工具與助力之關鍵角色。為了要達成以上目標,陳良基提出了幾個發展重點:其一是資料科學人才的培養,包括建議各大專院校將資料科學納入相關科系學程中;其二是建立AI機器學習端所需的運算基礎建設,如目前科技部正與各PC廠商、處理器晶片業者合作,要在科學園區佈建具備領先運算能力的大型主機。

其三則是鼓勵台灣業者與研究人員投入AI邊緣裝置所需的技術;陳良基解釋,台灣曾經認為錯失了網際網路熱潮帶來的商機,但網際網路是以軟體為主的產業,而且會有「贏家通吃」(winner takes all)的特性,AI則是與應用情境相關,會需要有硬體裝置負責環境的感測與資料收集,再藉由軟體演算法分析資料並得出有用的結果,更適合既有硬體也有軟體實力的台灣發展。科技部正推動的「半導體射月計畫」,目的就是催生自主研發的AI前瞻技術研發,包括運算晶片、新世代記憶體、感測器元件、物聯網系統與安全技術、無人載具與AR/VR所需元件,以及與新興半導體製程、材料等,期望能為台灣厚植在AI領域的國際競爭力。

陳良基總結指出,未來AI領域幾個關鍵技術研究方向,包括資料科學、機器學習演算法,以及運算架構;此外結合AI與EDA工具的創新設計解決方案、還有3D IC與複雜SoC的設計能力,都是台灣IC設計領域菁英們可著墨的研究題材。他期許現場以大學電子相關科系研究生、教授為主的聽眾「勇敢提出新想法」、「扮演改變世界的重要推力」,大膽挑戰還沒有人能提出解決方案的關鍵問題,甚至是將各種天馬行空的想像化為現實;而科技部很樂意能提供所需資源,讓領先世界的技術研究成果在台灣發生。

而特別獲邀來台參與今年VLSI Design/CAD大會的美商賽靈思(Xilinx)研究實驗室(Research Labs)大學專案(University Program)總監Hugo A. Andrade,則是在專題演說中介紹了該公司的開放源碼專案PYNQ;該專案包含結合了Python程式語言以及Zynq系列可程式化SoC、具備「自適應智慧運算(Adaptive, Intelligent Computing)」功能的開發平台以及豐富的開放源碼軟體資料庫,能協助研究人員加快設計具備AI功能嵌入式裝置的流程。

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Xilinx甫於7月份宣布收購總部位於北京的機器學習新創公司深鑒科技(DeePhi),展現了對大中華區AI人才與市場的重視;而Hugo呼應了科技部長陳良基認為台灣適合發展AI邊緣裝置的看法,表示Xilinx將進一步探索與台灣本地產業界、學研界的更多合作與交流機會,協助台灣建立AI產業生態圈,並充分利用兩岸人才的不同優勢,讓更多創新的AI應用得以落實。