下一代ASIC和SoC芯片正在塑造电子和计算的未来

Claude Paugh
12月1日
讀畢需時 5 分鐘

在专用硬件进步的推动下，电子和计算机领域正飞速发展。其中最具影响力的组件包括专用集成电路 ( ASIC ) 和片上系统 ( SoC ) 设计。这些芯片为从智能手机到数据中心的各种设备提供动力，而新的发展有望在不久的将来重塑性能、效率和功能。本文将探讨预计在未来 12 至 36 个月内产生重大影响的 ASIC 和 SoC 芯片，重点介绍它们的用途、创新之处以及引领其设计和制造的公司。

什么是ASIC芯片和SoC芯片？它们为什么重要？

ASIC芯片是为特定应用而非通用用途而定制设计的集成电路。这种专业化使其能够为加密货币挖矿、人工智能推理或网络处理等特定任务提供更高的性能和能效。

SoC 将多个组件——CPU 内核、GPU、内存控制器和其他外围设备——集成到单个芯片上。这种集成降低了尺寸、功耗和成本，使 SoC 成为移动设备、嵌入式系统以及日益增长的边缘计算的理想选择。

ASIC 和 SoC 对于提升电子产品的速度、能效和功能都至关重要。它们的发展直接影响着未来设备的速度和性能。

即将推出的ASIC芯片及其影响

多款专用集成电路（ASIC）芯片即将问世，旨在加速特定工作负载并提高能源效率。以下是一些值得关注的例子：

1. NVIDIA Grace Hopper 超级芯片

NVIDIA 的 Grace Hopper 超级芯片将基于 ARM 架构的 CPU 与 NVIDIA GPU相结合，并通过高速 NVLink 连接。这款 ASIC 芯片面向数据中心的AI 训练和推理工作负载。

目的：加速人工智能模型训练和大规模数据分析。
新增功能： CPU-GPU紧密集成，带宽高达900 GB/s，可实现更快的数据交换和更低的延迟。
影响：与传统的 CPU-GPU 配置相比，有望提高 AI 处理速度，同时降低功耗。

2. 比特大陆蚂蚁矿机 S19 XP ASIC

比特大陆在加密货币挖矿ASIC矿机领域持续保持领先地位。蚂蚁矿机S19 XP专为比特币挖矿而设计，拥有更高的算力和能效。

用途：专门用于比特币挖矿。
新增功能：算力达到 140 TH/s，能效达到 21.5 J/TH，提高了盈利能力并减少了对环境的影响。
影响：为挖矿性能设定了新的标准，影响了区块链网络的经济。

3. Google TPU v5 ASIC

Google 的 Tensor Processing Unit (TPU) v5 是一款专为 Google Cloud 中的机器学习工作负载设计的 ASIC 芯片。

目的：加速云环境中的人工智能推理和训练。
新增功能：与 TPU v4 相比，每瓦性能更高，支持更复杂的模型。
影响：为云客户实现更快的 AI 服务并降低运营成本。

未来12-36个月值得关注的SoC

片上系统 (SoC) 持续快速发展，尤其是在移动、汽车和边缘计算领域。以下是一些有望影响市场的即将上市的 SoC：

1. 苹果 M5 SoC

苹果公司的 M5 芯片将于 2025 年底首次亮相，并将为下一代 Mac 电脑提供动力。

用途：通用计算，重点在于性能和能效。
新增功能：采用台积电 3nm 工艺制造，提供更高的晶体管密度、改进的 CPU 和 GPU 内核以及增强的神经网络引擎功能。
影响：将带来更快的计算速度和更长的电池续航时间，推动个人计算设备的发展。

2. 高通骁龙8第五代

高通骁龙8 Gen 5的目标市场是旗舰智能手机和AR/VR设备。

目的：增强人工智能、图形和连接性，实现移动计算。
新增功能：改进的 AI 引擎、升级的 Adreno GPU 和集成的 5G 调制解调器，具有更好的电源管理功能。
影响：通过更流畅的图形、更快的 AI 任务和更长的电池续航时间，提升移动体验。

3. NVIDIA Jetson Orin SoC 用于自动驾驶汽车

NVIDIA 的 Jetson Orin SoC 专为自动驾驶和高级驾驶辅助系统 (ADAS) 而设计。

用途：实时处理车辆中的传感器数据和人工智能推理。
新增功能：结合了多个ARM CPU 内核、强大的 GPU和专用 AI 加速器。
影响：使自动驾驶汽车更安全、功能更强大，决策速度更快。

领先的设计公司和制造商

ASIC 和 SoC 市场由少数几家主要厂商主导，这些厂商大规模设计和制造这些芯片。

顶级ASIC设计公司和制造商

比特大陆：凭借蚂蚁矿机系列等产品，在加密货币挖矿ASIC领域处于领先地位。
Google ：为其云基础设施中的 AI 工作负载设计定制 TPU。
英伟达：开发用于人工智能加速和高性能计算的专用集成电路 (ASIC)。

领先的SoC设计商和制造商

苹果：自主设计SoC（M系列、A系列），注重集成度和效率。
高通：全球领先的移动SoC供应商，为全球安卓设备提供动力。
英伟达：进军汽车和边缘计算SoC领域。
三星和联发科：移动SoC设计和制造领域的关键参与者。

制造合作伙伴

台积电：全球最大的芯片代工制造商，采用尖端工艺节点（3nm、5nm）生产许多先进的ASIC和SoC。
三星晶圆代工：在先进半导体制造领域与台积电展开竞争。
GlobalFoundries ：专注于专用集成电路（ASIC）的专用工艺技术。

这些芯片为电子和计算领域带来了什么

新一代ASIC和SoC芯片具有多项改进：

更高性能：更快的处理速度能够实现更复杂的应用程序和实时数据处理。
能源效率：更小的工艺节点和优化的设计降低了功耗，这对于移动设备和数据中心的使用至关重要。
集成： SoC 将多种功能集成在一个芯片上，从而减小系统尺寸和成本。
专业化： ASIC 可根据特定任务定制硬件，从而提高速度和效率，超越通用芯片。
人工智能和机器学习：许多新型芯片都包含专用的人工智能加速器，以满足日益增长的智能应用需求。

未来1-3年的发展趋势

未来12至36个月内，这些芯片将在各个领域成为主流：

消费电子产品：采用先进SoC的智能手机、笔记本电脑和可穿戴设备，速度更快、效率更高。
数据中心：专注于人工智能的专用集成电路将加速云服务和分析。
汽车领域： NVIDIA Orin 等 SoC 将使自动驾驶更加安全。
加密货币：更高效的ASIC矿机将影响区块链网络和能源消耗。