一、AI芯片，從過去走向未來
四年前，市面上僅有的一本AI芯片全書在世界范圍內(nèi)掀起一陣求知熱潮，這本暢銷書就是《AI芯片：前沿技術(shù)與創(chuàng)新未來》，講述了AI芯片的基礎(chǔ)知識(shí)，包括原理、種類、廠商、產(chǎn)業(yè)等概況，展望新技術(shù)與研究應(yīng)用。
《AI芯片：前沿技術(shù)與創(chuàng)新未來》出版后獲得了“憶阻器之父”蔡少棠教授的力薦，當(dāng)時(shí)他認(rèn)為“這是一本關(guān)于深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算等類別AI芯片的及時(shí)、全面而富有遠(yuǎn)見的書。” 臺(tái)灣地區(qū)“深智”出版公司還出版了本書的繁體版。那么時(shí)至今日，這個(gè)世界發(fā)生了什么變化呢？
在這四年間，最重大的技術(shù)變革無疑就是大模型的橫空出世，人類的時(shí)間仿佛被裝上了加速器，從ChatGPT到DeepSeek，大模型應(yīng)用密集出現(xiàn)、頻繁升級(jí)，這讓作者意識(shí)到有必要撰寫一本新的AI芯片圖書，以緊跟時(shí)代步伐、介紹新興領(lǐng)域和最新動(dòng)向。
這就是《AI芯片：前沿技術(shù)與創(chuàng)新未來》的姊妹篇——《AI 芯片：科技探索與 AGI 愿景》。 這本新書針對(duì)大模型技術(shù)浪潮，詳細(xì)講解了AI芯片的主流技術(shù)、挑戰(zhàn)與創(chuàng)新解決方案，并介紹了下一代芯片工藝和顛覆性AI實(shí)現(xiàn)方法，并探索具身智能、AGI等前沿話題。
二、從科技創(chuàng)新到AGI，一起來探索AI芯片
本書從創(chuàng)新視角出發(fā)，系統(tǒng)梳理了AI芯片的前沿技術(shù)與未來方向，串聯(lián)起從算法到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)路徑，全景式展現(xiàn)AI芯片的技術(shù)原理與應(yīng)用場景。
書中核心內(nèi)容可分為算法創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、材料創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新、系統(tǒng)創(chuàng)新五個(gè)部分，接下來一一解讀。
1. 算法創(chuàng)新
在深度學(xué)習(xí)AI芯片的創(chuàng)新上，書中圍繞大模型與Transformer算法的算力需求，提出了一系列架構(gòu)與方法創(chuàng)新，包括存內(nèi)計(jì)算技術(shù)、基于開源RISC-V架構(gòu)的AI加速器、量子AI芯片、光電組合AI芯片等。
隨著大模型面臨收益遞減、資源浪費(fèi)等困境，書中接著將目光投向 “后Transformer” 時(shí)代的新興算法。詳細(xì)解讀了超維計(jì)算、耦合振蕩計(jì)算、神經(jīng)符號(hào)計(jì)算，終身學(xué)習(xí)與遷移學(xué)習(xí)。
此外，書中提出 “小模型替代大模型” 的思路，通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)、指令調(diào)整、合成數(shù)據(jù)等技術(shù)，在降低算力消耗的同時(shí)保持智能水平，為AI算法的可持續(xù)發(fā)展提供了新方向。
2. 工藝創(chuàng)新
這部分深入剖析了推動(dòng)芯片性能躍升的工藝創(chuàng)新，從晶體管架構(gòu)到顛覆性制造技術(shù)，展現(xiàn)了后摩爾時(shí)代的突破路徑。
在傳統(tǒng)工藝升級(jí)上，晶體管架構(gòu)正從FinFET向CFET（互補(bǔ)場效應(yīng)晶體管）演進(jìn)，通過三維堆疊提升集成度。晶背供電技術(shù)打破傳統(tǒng)布線限制，降低信號(hào)延遲與能耗。
“集成電路”向“集成芯片”的范式轉(zhuǎn)變，芯粒與異質(zhì)集成技術(shù)將不同功能芯片組合，3D堆疊通過垂直方向的高密度連接實(shí)現(xiàn)算力倍增。“無封裝” 晶圓級(jí)單片芯片，則讓單塊芯片的晶體管數(shù)量有著巨大提升。
更具顛覆性的是兩類新興工藝：分子器件與分子憶阻器以單個(gè)分子為單元，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)存儲(chǔ)與計(jì)算；打印類腦芯片則借鑒3D打印思路，通過材料精準(zhǔn)沉積構(gòu)建類腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
3. 材料創(chuàng)新
這部分將視角投向化學(xué)與生物領(lǐng)域，探索 “濕件”的可能性，重新定義AI芯片的形態(tài)。
化學(xué)計(jì)算開辟了全新路徑，通過酸堿反應(yīng)構(gòu)建邏輯門與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，讓化學(xué)反應(yīng)成為計(jì)算的 “語言”。液態(tài)憶阻器、MAC計(jì)算單元及存儲(chǔ)器則擺脫固態(tài)硬件的束縛，在液態(tài)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與運(yùn)算。
書中將科學(xué)發(fā)現(xiàn)劃分為5種范式：從經(jīng)驗(yàn)觀察、理論推導(dǎo)、計(jì)算機(jī)模擬、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，到如今的 “AI驅(qū)動(dòng)”。
AI在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的創(chuàng)新應(yīng)用，體現(xiàn)在對(duì)科研全流程的重構(gòu)，從數(shù)據(jù)采集、假說生成到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，AI能高效處理海量信息，發(fā)現(xiàn)人類難以察覺的規(guī)律。
“AI 科學(xué)家”的構(gòu)想富有顛覆性，通過自動(dòng)化科學(xué)發(fā)現(xiàn)框架，AI能自主生成假說、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析結(jié)果，將傳統(tǒng) “小作坊式” 科研升級(jí)為 “批量生產(chǎn)式” 創(chuàng)新。
書中展望，這類系統(tǒng)有望催生諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)別的成果，讓科學(xué)發(fā)現(xiàn)從 “偶然突破” 走向 “可控產(chǎn)出”。
5. 系統(tǒng)創(chuàng)新
書中展望，這類系統(tǒng)有望催生諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)別的成果，讓科學(xué)發(fā)現(xiàn)從 “偶然突破” 走向 “可控產(chǎn)出”。
具身智能芯片填補(bǔ)了AI與物理世界的感知鴻溝，書中提出，真正的智能需具備對(duì)物理環(huán)境的感知與執(zhí)行能力，這類芯片集成視覺、觸覺、聽覺等多模態(tài)傳感器，通過 “感存算一體化” 技術(shù)實(shí)現(xiàn)從感知到?jīng)Q策的無縫銜接。
最終，所有創(chuàng)新都指向AGI芯片這一終極目標(biāo)。書中探討了AGI芯片的技術(shù)需求與架構(gòu)可能，涵蓋MoE模型、Q*算法、大型多模態(tài)模型等關(guān)鍵技術(shù)，并思考了其倫理挑戰(zhàn)。
三、 《AI芯片：科技探索與AGI愿景》導(dǎo)讀
《AI芯片：科技探索與AGI愿景》圍繞AI芯片從多方面深入剖析，展現(xiàn)前沿技術(shù)與未來走向，為我們展開了一幅波瀾壯闊的科技與應(yīng)用圖景。
本書一大特點(diǎn)是內(nèi)容系統(tǒng)，技術(shù)前沿。從算法、工藝、材料、應(yīng)用到系統(tǒng)多個(gè)維度，全面且系統(tǒng)地闡述AI芯片技術(shù)體系。
書中各章節(jié)層層遞進(jìn)，先介紹深度學(xué)習(xí)AI芯片創(chuàng)新方法，再深入半導(dǎo)體工藝和材料創(chuàng)新，接著探討AI芯片在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用，最后聚焦類腦芯片、具身智能芯片和AGI芯片等系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新，構(gòu)建了完整的AI芯片知識(shí)框架。
另一大特點(diǎn)注重實(shí)踐與產(chǎn)業(yè)結(jié)合，書中包含大量產(chǎn)業(yè)實(shí)踐案例，介紹各類AI芯片在實(shí)際場景中的應(yīng)用。
書中對(duì)半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)的講解也緊密聯(lián)系產(chǎn)業(yè)實(shí)際，為技術(shù)從業(yè)者提供實(shí)踐指導(dǎo)，同時(shí)為科研人員指明研究方向，為投資者提供產(chǎn)業(yè)發(fā)展洞察。
對(duì)想要真正了解AI芯片的讀者來說，可以搭配閱讀兩本“AI芯片” 。
從《AI芯片：前沿技術(shù)與創(chuàng)新未來》書中了解AI芯片基礎(chǔ)知識(shí)，包括技術(shù)原理、芯片種類、國內(nèi)外廠商、全球產(chǎn)業(yè)環(huán)境，知悉各種可能催生新型AI芯片的基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用場景。
在《AI芯片：科技探索與AGI愿景》書中則可以聚焦當(dāng)下面向大模型的AI芯片，了解新穎的技術(shù)、實(shí)現(xiàn)方法和重要應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)AI芯片向著具身智能、AGI方向發(fā)展的演進(jìn)建立起認(rèn)知。
AI和芯片領(lǐng)域的研究人員、工程技術(shù)人員、科技產(chǎn)業(yè)決策和管理人員、創(chuàng)投從業(yè)者以及相關(guān)專業(yè)學(xué)生等，都可以從這兩本書中把握AI芯片的技術(shù)動(dòng)向，為產(chǎn)業(yè)落地提供關(guān)鍵洞察。
立足當(dāng)下、洞察趨勢，《AI芯片：科技探索與AGI愿景》許多頁面中都藏著解碼未來的金鑰匙！
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作者介紹
張臣雄，畢業(yè)于上海交通大學(xué)電子工程系，在德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（Karlsruhe Institute of Tech-nology，KIT）理論電子學(xué)研究所獲得工學(xué)碩士和工學(xué)博士學(xué)位。
張博士曾在德國西門子、美國Interphase任職多年，并在一家世界500強(qiáng)大型高科技企業(yè)擔(dān)任首席科學(xué)家，曾任上海通信技術(shù)中心CEO，兩家創(chuàng)業(yè)公司的創(chuàng)始人之一。
他長期致力于半導(dǎo)體芯片的研究與開發(fā)，參與并領(lǐng)導(dǎo)了多個(gè)重要的國際研究項(xiàng)目，多次獲得業(yè)內(nèi)獎(jiǎng)項(xiàng)。有200余項(xiàng)專利在多個(gè)國家獲授權(quán)或在申請(qǐng)中，出版多部專著并發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。
張博士以其多年豐富的專業(yè)知識(shí)寫成兩本“AI芯片” ，在這一圖書領(lǐng)域填補(bǔ)了空白，成為眾多技術(shù)人士與愛好者的專業(yè)指南。
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