人工智慧（AI）加速发展，晶片设计的门槛与时间成本正因AI工具而降低，但硬体制造、记忆体、能源供应及资料传输等环节，却成为限制算力扩张的新瓶颈。前英特尔(INTC-US) 执行长季辛格（Pat Gelsinger）认为，AI正推动硬体产业迎来一波前所未有的创新浪潮，从电力架构、记忆体材料到光互连技术，都存在重大突破的机会。

矽谷创投机构 a16z 于9日播出一场深度访谈，由创投机构 Playground Global 普通合伙人季辛格，与 a16z 的 Raghu Raghuram、Guido Appenzeller 共同探讨AI基础设施的发展。

季辛格曾参与英特尔386、486处理器的设计，并见证电子设计自动化（EDA）工具的发展。他指出，当前硬体产业的创新机会，涵盖记忆体、光互连、电力系统与网路架构，是他职涯中少见的密集发展阶段。

AI资料中心面临电力瓶颈，季辛格示警违约风险

随着AI资料中心建置加速，电力供应正成为算力扩张难以回避的瓶颈。

季辛格指出，AI时代的能源供应能力已直接关系经济产能，但美国过去15年在增加再生能源的同时逐步淘汰燃煤发电，整体能源容量几乎没有成长，即使近期增速加快，年化成长率仍仅约4%，难以满足动辄需要百万颗GPU的AI资料中心需求。

季辛格警告，若业者投入大量资金采购GPU，却无法取得足够电力，未来可能有愈来愈多资料中心专案面临违约风险。

他认为，甲骨文(ORCL-US) 先前谈及核能资料中心的相关言论，正是产业供电瓶颈逐渐浮现的初步讯号。

为因应日益严峻的电力需求，季辛格认为，资料中心的供电架构亟需重新设计。他特别提到，800伏特直流电（DC）重新受到重视，象征电力系统正迎来重大转变。

此外，从发电、输电，到运用垂直氮化镓（GaN）技术进行降压转换，以及液冷等散热技术的升级，整个资料中心电力与散热系统都可能迎来25年来少见的创新浪潮。

HBM散热与功耗受限，新型记忆体创新蓄势待发

针对目前AI晶片高度仰赖的高频宽记忆体（HBM），季辛格（Pat Gelsinger）提出不同看法。他直言，HBM是一种极糟糕的记忆体，只是现阶段市场能取得的最佳选择。

季辛格指出，HBM的位元密度不理想，频宽受限于晶片边缘，且面临功耗偏高、散热困难等问题。由于DRAM对高温相当敏感，随着AI运算对记忆体的需求持续攀升，现有技术的限制也日益受到关注。

他认为，这些挑战加上AI对记忆体运算的高度需求，正为新一波记忆体技术创新创造条件；过去4年，记忆体产业市值已增加2.5兆美元，也反映市场对相关技术的重视。

季辛格表示，回顾过去30年，记忆体领域真正重大的技术创新相当有限，主要仍是DRAM、静态随机存取记忆体（SRAM）与快闪记忆体（Flash）。

不过，他认为，产业可能即将迎来30年来首次重大新型记忆体创新，并看好铁电材料（ferroelectrics）等新材料的发展潜力，认为其有望应用于不依赖电容、具备高密度与堆叠能力的记忆体。他也透露，自己已投资相关的新创公司。

至于3D封装与记忆体堆叠，季辛格认为，堆叠层数并非愈多愈好。考虑到制程复杂度提高可能导致良率大幅下降，他不认为业界应一味追求16层或32层堆叠，反而看好2至4层堆叠。

AI缩短晶片设计时间，制造与封装仍需数月

AI工具正在改变晶片设计流程。季辛格认为，AI辅助设计的影响，可比拟早期EDA工具问世时对晶片开发带来的变革。透过AI工具，优秀团队可能只需3个月，就能完成一款AI加速器的逻辑设计。

但设计速度提升，并不代表硬体能同步投入使用。季辛格指出，晶片开发的瓶颈正逐渐转移至制造、先进封装与系统整合。

以一款AI晶片为例，设计可能需要3个月，晶圆制造至少再花3个月，复杂的3D先进封装又需要约3个月，之后还得整合至机架级系统。换言之，即使设计阶段大幅提速，从设计完成到系统可用，仍可能9个月的等待时间。

他强调，当前AI运算系统的核心已不再只是单颗晶片，而是整合运算、记忆体、网路与电力的整个机架（Rack）。当硬体交付速度赶不上AI模型与工作负载的变化，产品在正式部署时，就可能已不再符合原先的需求。

AI晶片市场终将整合，光互连有望在2028至2029年加速普及

针对市场上大量AI推论加速器与不同晶片架构竞争的局面，季辛格预期，产业最终将逐步整合，由少数主导平台掌握市场。

他认为，未来AI工作负载可能纳入更多传统高效能运算（HPC）需求，例如分子与化学分析所需的64位元高精度运算。若晶片架构过度专门化，未必能适应未来2至4年的模型演进。

此外，打造大规模AI算力基础设施需要数百亿美元的资本支出，庞大的投资门槛也不利于数十种甚至上百种晶片架构长期并存。

OpenAI、辉达(NVDA-US) 与Anthropic等主要业者，也将在软硬体协同发展过程中，影响市场最终由哪些平台胜出。

在资料传输方面，季辛格则认为，铜互连的限制将推动光互连逐步普及。他指出，资料中心内铜缆的电气传输特性，使其在约5公尺距离的成本，可能高于可传输约100公尺的光纤，反映光学技术在高速传输上的优势。

他预期，2028至2029年可能成为产业转折点，届时近封装光学（NPO）与共封装光学（CPO）技术有望加速导入。

季辛格也肯定辉达NVL72系统的工程设计，但认为其制造复杂度极高；若光学供应链能更早成熟，相关系统的发展可能更加超前。

除了光互连，季辛格也支持光路交换（OCS）技术的发展。他指出，传统网路架构主要为资料可能流向不同目的地而设计，但AI工作负载的资料流量往往规模庞大且相对可预测，因此更适合探索电路交换式的网路架构。

AI代理兴起，下一代基础设施需要重新定义虚拟化

访谈最后，季辛格将焦点转向AI代理（AI Agent）时代的基础设施。

他以过去在VMware(VMW-US) 的经验指出，每一波技术创新都会催生新的抽象层，而虚拟机仍是运算架构中值得保留的重要概念，但服务对象正从硬体与人类使用者，逐渐转向AI代理。

他认为，下一代类似VMware的基础设施，需要重新建立虚拟化与管理机制，协助AI代理有效运作、配置安全环境并管理执行效能。

同时，系统仍须保留人类对代理行为的管理能力，包括制定政策、设定行为准则，以及透过仪表板掌握运作状态。