2月16日月曜日に開催されたISSCC（国際固体素子回路会議）の基調講演において、MediaTek（メディアテック）のCEOであるリック・ツァイ博士が、AIが半導体イノベーションに与える影響について講演した。以下のグラフに示されているように、クラウドデータセンターへの支出は2025年から2030年の間に87%増加すると予測されており、これにより2029年までに半導体市場は53%拡大する見込みだ。現在のAI基盤構築がなければ年平均成長率（CAGR）は9%にとどまるが、AI需要により16%に達すると推定されている。
こうしたAIデータセンターの成長には深刻な制約がある。筆者を含む多くの人が、データセンター拡張に伴うメモリとストレージの需要と供給の不均衡について書いてきた。ただし、メモリとストレージの生産を拡大すれば、いずれ数年のうちにこの問題は緩和される可能性がある。
より大きな課題となりそうなのは、これらのデータセンターを稼働させるために必要な追加インフラ、特に電力需要である。以下のグラフは、予想されるデータセンターの電力需要と、AI基盤構築の有無による年間2%の発電容量拡大予測を比較したものだ。
ここで分かるように、AIデータセンターの拡大が進むと、年間のエネルギー要求は2倍に達し得る。そして2030年以前に、データセンターが世界のエネルギー生産のすべてを消費してしまうことになる。これは持続不可能だ。
では、世界のエネルギー資源に負担をかけることなく、コスト効率よく大規模にインテリジェンスを提供するには何ができるのか。ツァイ博士は、総所有コストあたりの性能（Perf/TCO）とワットあたりの性能（Perf/Watt）が、クラス最高のデータセンター効率を達成するための重要な指標だと述べた。
これらの指標から最良の成果を得るための重要なアプローチとして、計算（コンピュート）、スケールアップおよびスケールアウトのインターコネクト（相互接続）の全体最適化、業界標準と独自仕様の双方のインターコネクトおよびヘテロジニアス・コンピューティング（異種混在計算）への対応、電子機器を実装する新たな方法が必要だと語った。
メモリの進化は、GPUなどのアプリケーション特化型処理において極めて重要な要素である。以下の図は、これらのアプリケーションにおけるシステムメモリの選択肢を示しており、従来のDDRやHBMメモリに加え、高帯域幅フラッシュも含まれている。
コンシューマー向けやその他のAIアプリケーションにおいて、先進パッケージング技術は非常に重要である。これにより大型ダイの複合体やヘテロジニアスコンポーネントの統合が可能となり、より高い電力密度と効率を実現するための先進的な電力供給が必要となる。これらすべてのニーズに対応するシステム技術の全体最適化が求められている。
Cadence（ケイデンス）の社長兼CEOであるアニルド・デブガン氏は、AI向けの設計と設計におけるAI活用について講演した。同氏は、AIモデルのトレーニングへの巨額投資を収益化するために必要となるAI推論の需要増大を指摘した。以下の講演資料は、非AI、AIトレーニング、AI推論別のデータセンター電力需要の推計を示しており、2025年から2030年の間にAI推論の消費電力が4.5倍に成長することを示している。
Cadenceは他のチップ設計企業と同様に、多くの設計機能を自動化しており、従来のチップにとどまらずマルチチップ、チップレット、その他のヘテロジニアス統合にも事業を拡大している。同社は、より高度なAIを活用することで設計性能を最大100倍向上できると考えている。以下の画像は、Cadenceのデジタル設計向けスーパーエージェントを示している。
Cadenceは、同社のチップ設計データで学習させた独自のLLM（大規模言語モデル）を改良・構築しているという。これらのモデルにより、設計時間の大幅な節約と、電力効率の向上が可能になる。
Appleのホープ・ジャイルズ氏も、次世代シリコンエンジニアの育成を強化する重要な取り組みについて講演した。これは、以下の図に示されているように、シリコンチップの複雑性が増す一方で、米国の大学における電気工学専攻の学生数が数年間減少し続けているため、極めて重要な課題である。
ただし、ここに示された2023年のデータに基づけば、この傾向は反転しつつある可能性がある。Appleと大学の取り組みにより、VLSI（超大規模集積回路）クラスへの登録・参加者数、そして実際のチップのテープアウト（設計完了）とテストが増加している。これは緊密な協力と支援の成果であり、米国全土の多くの大学で同様のプログラムが実施されている。
2026年のISSCC基調講演では、AI需要に応えるためのエレクトロニクスの課題が取り上げられた。より効率的なチップの設計を加速するためのAI活用や、次世代の人材をチップ設計分野で育成することの重要性が議論された。
