人工智能（AI）市場持續(xù)升溫，但產業(yè)對于這些系統(tǒng)應如何建構仍十分分歧，大型科技公司動輒投入數十億美元購并新創(chuàng)公司或支持研發(fā)，各國政府也提供大學和研究機構大筆研究經費，希望在這波AI競賽中脫穎而出。

據Semiconductor Engineering報導，研究機構Tractica的數據顯示，全球AI市場規(guī)模將在2025年成長至368億美元，只不過目前對于AI的定義或是需要分析的數據類型都還沒有共識，OneSpin Solutions總裁暨執(zhí)行長Raik Brinkmann指出，眼下有三個問題需要解決，第一是大量待處理的數據，其次是并行處理和互連技術，第三則是移動大量數據導致的耗能問題。

目前市場首批AI芯片幾乎都是以現成的CPU、GPU、FPGA和DSP加以組合而成，盡管英特爾（Intel）、Google、NVIDIA、高通（Qualcomm）和IBM等公司正研發(fā)新的設計，最后誰能勝出仍不明朗。無論如何，這些系統(tǒng)仍需有至少一個CPU負責控制，但可能需要不同類型的協(xié)同處理器。

AI處理多牽涉到矩陣乘法和加法，使用并行運作的GPU成本較低，但缺點是耗能較高。內建DSP區(qū)塊和本地存儲器的FPGA可獲得較佳的能源效率，但價格比較昂貴。Mentor Graphics董事長暨執(zhí)行長Wally Rhines表示，有些人使用標準GPU執(zhí)行深度學習，同時也有許多人采用CPU，為了達到使類神經網路行為更像人腦的目標，刺激了新的一波設計浪潮。

視覺處理是目前最受關注的AI區(qū)塊，目前大部分的AI研究與自動駕駛使用的視覺處理有關，這項技術在無人機和機器人方面的應用也與日俱增。Achronix公司總裁暨執(zhí)行長Robert Blake指出，影像處理的運算復雜度很高，市場需要5~10年時間沉淀，不過因為變數精度（variable precision arithmetic）運算需要，可程式邏輯元件的角色會更吃重。

FPGA非常適合矩陣乘法，可程式化特性增加了設計上的彈性，用來做決策的數據部分會在本地處理，部分則由數據中心進行，但兩者的比例會因應用的不同而改變，并影響AI芯片和軟件設計。

目前汽車使用的AI技術主要是偵測和避免物體，這和真正的人工智能還有段差距。真正的AI應該具有一定程度的推理，例如判斷如何閃避正在穿越馬路的人群。前者的推論為根據傳感器輸入的大量數據處理和預編程行為得來，后者則能夠作出價值判斷，思考各種可能后果以找出最佳選擇。

這樣的系統(tǒng)需要極高的頻寬并內建安全機制，此外還必須能保護數據安全，許多根據現成零件開發(fā)的設計很難兼顧運算和編程效率。Google試圖以專為機器學習開發(fā)的TPU特殊應用芯片改變這樣的方程式，并開放TensorFlow平臺以加快AI發(fā)展速度。

第一代AI芯片將重點放在運算能力和異質性，但這就像早期的IoT裝置，在不確定市場如何演變的情況下，業(yè)者只好把所有東西都加進去，之后再找出瓶頸，針對特定功能設計，取得功率和性能上的平衡。

隨著自駕車使用案例的增加，AI應用范圍也會逐漸擴大，這也是為何英特爾在2016年8月收購Nervana的原因。Nervana開發(fā)的2.5D深度學習芯片利用高性能處理器核心將數據從載板移到高頻寬存儲器，希望比GPU解決方案縮短100倍的深度學習模型訓練時間。

量子運算則是AI系統(tǒng)的另一個選擇。IBM研究部門副總裁Dario Gil解釋，如果4張卡片中有3張藍卡1張紅卡，使用傳統(tǒng)運算猜中紅卡的機率為4分之1，使用量子電腦及疊加量子位元的糾纏（entanglement），系統(tǒng)每次都可以提供正確答案。

AI并沒有所謂最適合的單一系統(tǒng)，也沒有一種應用可以吃遍各種市場，這些進一步的細分市場都需要再精致化、再擴大尋找可用工具，并需要生態(tài)系統(tǒng)來支持，但低功率、高吞吐量及低延遲則是AI系統(tǒng)的通用需求。半導體產業(yè)經過多年仰賴制程微縮元件以改善功率，性能和成本，如今則需要重新思考進入新市場的方法。