英飞凌：AI繁荣将推动底层基础设施芯片需求
Infineon bets AI boom will raise demand for underlying infrastructure chips | Andreas Urschitz interview
AI热潮为AI处理器、图形处理单元和内存芯片的制造商带来了巨大推动。但它同时也催生了对作为基础设施一部分的基础半导体产品的真实需求。
Infineon Technologies 首席营销官 Andreas Urschitz 不希望人们低估基础芯片的重要性，这些芯片在助力实现 AI 热潮方面同样至关重要。我在加利福尼亚州山景城计算机历史博物馆举行的 Infineon Americas 近期 Infineon OktoberTech 活动上采访了他。
Urschitz指出，尽管行业正将数百亿美元投入高端两纳米和三纳米芯片工厂的建设，英飞凌也在忙于生产与这些高端芯片配套的低端产品。英飞凌的芯片包括功率半导体、微控制器、传感器和连接芯片，随着物理AI、机器人、无人机、自主系统以及支持它们的数据中心开始响应需求而扩大规模，对这些芯片的需求正在激增。
他表示，英飞凌在上一次低迷期间进行了大量投资，在德累斯顿和古林花费数十亿美元进行制造产能扩张。Urschitz表示，英飞凌还致力于成为边缘AI组件领域的领导者。
在第10届年度OktoberTech活动上，该公司展示了大量将AI应用于医疗、汽车、机器人等领域的演示。这些设备可以运行本地AI，而非基于云的AI，从而降低成本并提高能源效率。
Urschitz认为，得益于英飞凌在边缘AI、传感、电池管理和能效方面的改进，机器人技术正达到一个实用的拐点。他指出，无人机和机器人配送系统在中国已经大规模运营。
英飞凌将功率半导体视为最大的AI机遇之一。他表示，公司正在投资硅、碳化硅和氮化镓技术，以提升数据中心、AI处理器、工业系统和能源基础设施的电源效率。与此同时，英飞凌在汽车微控制器领域仍保持约30%的市场份额。
从长远来看，量子计算确实是一个真正的机遇，但不会立即带来回报。他说，需要更多的工程突破才能使其具备实用性。
以下是我们采访的编辑后文稿。
GamesBeat：这是活动的有趣开端。Mikio Kaku（物理学家兼主旨演讲嘉宾）是否引发了你对他所说的事情在近期实现的可能性的一些思考？
Andreas Urschitz：他搭建了一座非常精美的桥梁，将过去两个世纪的技术演进——从蒸汽机和电气化开始，到万物计算机化，再到如今被称为人工智能的第四次革命——串联起来，并由此展望未来。他以一种高度紧凑的方式呈现了未来可能的面貌，尤其是他所称的神经形态计算和量子计算的未来。人们可能因始终连接互联网而获得第二层认知能力。量子计算的元素将在计算效率方面改变世界。我发现他的发言颇具吸引力，特别是他如何提及潜在到来的第五波浪潮。
GamesBeat：他非常擅长用一两句话传达复杂的信息。比如他说：‘看这个谜题。数字计算机将以串行方式一步步解决它，而量子计算机将一次性解决整个谜题。’
乌尔施茨：我也喜欢他用光子而非电子的比喻。电子在二维空间中从一个点浮动到另一个点，就像芯片表面那样。但光可以在任何时间点朝任何方向传播。作为一个形象化的表达，它有助于传达从当今计算能力下基于数字技术的比特和字节、是或否的二元决策，转向量子计算的讯息。相对于电子只有有限的几种可能性（即A和B），这是一个拥有无限可能性的多向空间，光可以在此扩散。
GamesBeat：你现在处于芯片与计算的边缘位置。在那个未来，你必须在一切之上放置一台冰箱。这是否意味着我们要再等待一代量子计算技术才能将其推向边缘？还是说你会希望转向冰箱大小的技术实现？
乌尔施茨：很难看清技术会走向何方，以及速度有多快。如今的量子计算机是一个庞大的装置，因为需要大量的冷却来捕获离子以执行计算任务。未来某时，人们可能会将其缩小到香烟盒或甚至个人电脑的大小。但仍有漫长的路要走。我目前还没有答案，说明需要什么才能促成这一转变。但我确信，工程实践将始终引领人类到达我们过去从未相信能够抵达的境地。我认为量子计算终将实现。
GamesBeat：本周我参加了一场关于配送机器人的有趣演讲，其效率远高于我们一两年前看到的机器人。创作者认为他们能将其功耗降至极低水平。这将提升配送机器人内部本地计算的能力，而这类机器人必须是自给自足的。
乌尔施茨： 绝对如此。边缘智能，或在边缘运行的小型语言模型，相对于始终连接互联网并在后台运行大型模型，可以大幅节省能源。执行器和电力管理是配送机器人的其他重要组成部分，包括装载和充电电池。许多半导体正在帮助使能源使用更加高效。当这些因素结合在一起——边缘智能、所需的计算能力更少、所需的能源更少，加上更好的执行器管理，通过半导体使其具有极高的能源效率——这些设备突然变得更加高效。
GamesBeat：您今早展示的配送机器人，是否被设计为能够倾听和说话？
乌尔施茨：那个机器人本来应该能说话，不是开玩笑。我们之前已经测试过它。它并没有完全理解我对它说的话，但当我使用专业麦克风阵列进行检查时——你可能知道英飞凌拥有世界最高信噪比的记录，其超灵敏麦克风能够捕捉到你声音的每一个细微声响并据此进行计算。不管当时发生了什么，这个机器人并没有配备英飞凌的麦克风。它显然听不到我说话。这就是它没有回应我的原因。
GamesBeat：但它看起来确实在不断进步，每年都在变得更加先进。
乌尔施茨：我们今天看到的机器人可能是一款入门级配送机器人或服务机器人，例如在餐厅中用于将脏盘子从A点运送到B点。它是一个非常简单的工具，在这方面并不复杂。即便如此，仍然有许多改进可以且必须进行。
GamesBeat：旧金山存在一个问题，即有人攻击或偷窃这些机器人。似乎有一种反技术的情绪。不过，我最近与此事相关的人交谈时，他说禁用率低于百分之一。如果将其与零售损耗相比，后者通常约为百分之二。这也许在可接受范围内。但这确实让我怀疑，飞行无人机最终是否是更好的解决方案。人们更难摧毁它们。
Urschitz：我相信未来将是两者的结合。中远距离使用飞行无人机，而在最后100、200或300米使用轮式机器人将物品交付给消费者。这就是我们所看到的。
当你审视低空配送物流时，正如在深圳所展示的那样，美团应用正在将外卖配送带入空中。他们正致力于使用多旋翼无人机从餐厅取餐，并将其运送到配送站。从这些配送站——深圳的配送站数量众多，几乎与公交站点相当——最后几百米到用户手中则由轮式机器人完成。这项服务已实现规模化运营。我亲眼见过。在我参观美团的那天，据说单日配送量就达到了约20,000单。
GamesBeat：将包裹空投到郊区的后院，在安全性方面也可能非常可靠。
乌尔施茨：是的，那可能也会到来。在农村地区有不同的配送形式。在人们住在摩天大楼的城市环境中，那种方式行不通。你需要不同的解决方案。
GamesBeat：这意味着你想围绕这些能力进行设计，对吧？在公寓楼里，也许你可以设置一个让机器人可以开过来并投递到储物柜的地方。
乌尔施茨：存在许多可能性和可选方案。我在与从事低空物流系统的初创公司交流时观察到的一个主要问题是获取与安全及人类保护相关的许可。让无人机在任何地方飞行，它必须始终符合一套最低限度的规则，这些规则旨在防止人类遭受任何形式的伤亡。从技术上讲，我认为在配送方面，现有的可能性已经远远超过了监管的限制。
GameBeat：你提到刚到这里时很难引起任何人的注意。与现在相比，这种反差有多强烈？
Urschitz：我们并没有明确说出来，但当我们举办第一次OktoberTech活动时，有100人参加。在这100人中，大多数来自英飞凌。我们很难让客户的代表加入我们在帕洛阿尔托四季酒店的聚会。说服人们前来是一项巨大的努力，但最终只有少数人出席。我们在思考该采取什么方式。我们从未放弃。我们决定通过改进我们的展示方式和英飞凌创新的呈现方式来让自己更具吸引力。我们提供了对技术和创新的独特见解。我们营造出一种仿佛是在家中拜访我们的感觉，带来了一种个性化的体验。我们认为这能引领我们走到今天的位置，而你现在也可以在这里看到这一点。我们现在有800人参加。
GamesBeat：我不得不把车停在街对面。
Urschitz：我们超订了三次。我们必须对发放门票的人选进行筛选，这并不总是容易的事。OktoberTech 具有巨大的吸引力，人们争相加入并成为其中的一部分。他们看到了创新，看到了我们所分享内容的独特性——无论是提供的信息，还是对卓越半导体独特潜力的更深入理解。此外，这里的精神和氛围也是独一无二的。它让人们敞开心扉，无论是合作伙伴、客户还是我们自己。人们对此表示赞赏。我认为这就是它变得如此受欢迎的原因。
GamesBeat：如此受欢迎的后果——AI的需求如此之大，以至于我们面临内存芯片的短缺。在游戏行业，他们无法推出新的游戏主机，因为成本会超过1000美元。对你来说，作为这一趋势的下游，情况如何？你是否需要调整计划，强调那些不需要大量内存的东西？
乌尔施茨：这个问题有几个方面。我们的一些客户，主要是在消费领域，正遭受内存紧缺之苦。大量的内存容量、内存芯片、高带宽内存，都被与AI相关的一切所消耗。过去两年里，内存芯片的价格可能上涨了十倍。我相信这是我们某位嘉宾的引述。由于短缺，价格大幅上涨，同时分配和供应也严重不足，尤其是对消费客户的供应。在相当大的程度上，内存已成为决定整体系统成本的关键组件。
这对英飞凌有何影响？对我们的业务影响仍在可消化范围内。让我这样来说：从英飞凌在消费领域的暴露结构来看，可以说我们约20%的收入来自消费设备。其中绝大部分收入是与大型客户进行的——即系统定义型客户或大型原始设备制造商（OEM）。尽管这些公司在智能手机制造等领域属于消费类企业，但它们对内存供应拥有良好的掌控力。那么，内存短缺是否影响了英飞凌的业务？仅在部分消费细分领域的小类别中产生轻微影响。但总体而言，影响并不大。
另一个问题是，基础半导体领域的供需失衡情况如何？包括微控制器、功率器件、传感器和连接设备。目前的情况是——几乎所有归入这一类别的产品（即非处理、非GPU、非内存类产品）都已经处于分配状态或面临分配限制。关键在于，我们在过去两三年（新冠疫情之后）观察到，全球半导体产能大量扩张，但其中80%至90%的投资都集中在先进制程节点上，例如3nm和2nm产能。只有极少量资金流入了基础半导体领域。
过去三年，基础半导体的产能增长整体相当有限。万幸的是，英飞凌采取了相反的策略。我们在德累斯顿洁净室投入了60亿欧元的重金，这是全球最大的300毫米功率器件和信号芯片制造厂。此外，我们还在居林（Kulim）的8英寸制造设施中额外投资了50亿欧元，重点用于碳化硅制造。在其他后端和其他前端制造设施上也投入了数亿欧元。这些举措使英飞凌占据了有利地位，拥有充足的洁净室资源，能够在不久的将来实现收入翻倍。
随着基础半导体需求的增长，这一增长势头不仅限于由人工智能驱动的功率半导体需求。对我们而言，应对需求现在变得可行。我们需要提升设备产能。通常，增加产能的限制因素始终是洁净室。我们拥有洁净室，因为三到四年前我们在做出决策时非常果断。当时所有人都说：‘哦，这是一场危机。我们不能投资。你不能在基础领域进行投资。’但我们进行了投资，如今我们从潜在增长中受益，因为我们具备满足前所未有的功率半导体需求的产能。微控制器、连接性、传感器等与物理AI和自主移动相关的所有需求都需要这类产品 半导体。它正在不断增长。我相信现在是我们发挥作用的时候了，正如英飞凌所言。
GamesBeat：如果你展望英飞凌几年后的前景，你的路线图中的亮点是什么？
乌尔施茨：在功率半导体领域，有两到三点需要提及。首先，我们继续在基于硅的MOSFET方面创新。在此，针对行业传闻——有时称未来仅属于宽禁带材料——氮化镓、氮化硅——而功率硅的时代已经结束，我无法确认。对于低压FET、中压FET和高压FET而言，功率硅仍在持续创新，以实现更小的外形尺寸，使各类电机驱动器或电源更高效且体积更小。此类器件仍需大量依赖硅基解决方案。
我们将继续在该领域进行创新，全部采用300毫米超薄硅片，厚度低至20微米，从而实现最低的R(on)导通电阻。在晶体管开关过程中，由于热量极薄，几乎不会散发热量。这是物理原理。仍有许多值得提及的创新点。市场很少讨论这一点，但实际情况恰恰相反——该市场远非处于衰退期。
接下来，我们将把大量重点放在电力领域的另外两种材料体系上，即碳化硅和氮化镓。碳化硅已经相当成熟。我们认为，未来碳化硅将向更高电压迈进——2000、2500、3000伏。这些在该材料体系中实现的电压值，对于新型能源基础设施（如固态变压器或固态断路器）而言非常有意义，后者即将取代基于铜的系统。目前，由于铜短缺及许多其他因素，重达40吨的大型五兆瓦铜制变压器的交货周期已变得很长。而这一趋势正推动有源半导体技术的发展。高压碳化硅将大放异彩。这正在成为现实。
第三件事是我们正在扩大氮化镓（GaN）的业务布局。如您所知，我们一直在培育300毫米氮化镓技术。除了这本身是一门艺术之外，管理薄硅晶圆、300毫米超 thin 晶圆并沉积氮化镓——当然，晶圆越大，芯片上的机械应力就越大。氮化镓可能会从硅上开裂。我们通过大量的炼金术发现可以避免这种情况。我们认为300毫米GaN是向市场以成本效益的方式提供GaN的关键推动因素。这是我们即将看到的下一个重大举措之一。GaN的功能性成本点正变得与基于硅的FET相当。我相信这是氮化镓开始在特定应用中的许多电压等级中取代硅MOSFET的点。
这是为了供电。与供电相关的另一件事也在推进中，即我们所说的垂直功率模块。你可能已经听说过这个概念。垂直功率模块是极高电流、极低电压的DC-DC转换器。它们将6伏直流电压降至0.6伏，尽可能靠近GPU或推理处理器部署。你可以通过部署垂直供电方案来管理这一点，这意味着我们正在构建安装在处理器及其PCB下方的模块。这样可以缩短这些DC模块（我们称为紧凑模块）与处理器之间的铜线长度。这有助于从同一处理器中获得更多算力，因为相比传统的横向供电方式，长铜线带来的电能损耗更少。
当将电源转换芯片放置在处理器的左右两侧时，沿铜线的距离更长，损耗也更大。我们提供这些紧凑模块，您可以将它们连接在处理器下方，从而解决这一问题。我们可以将更多的安培电流引入处理器旁边。这有助于大幅提升计算输出量，即每瓦特功耗所对应的计算量。换句话说，我们实现了每秒每瓦特生成更多令牌的能力。
这一切都关乎电力。总结一下，我们专注于直流-直流转换的紧凑型模块、材料系统硅、氮化镓和碳化硅。这就是我们正在努力的方向。所有这些类别中都有大量新产品即将推出。除此之外，我们还在致力于让微控制器大放异彩。它们具备神经网络能力，边缘AI能力也在逐步引入，正是为了实现像这样的机器人能够与我对话的功能。在连接性不佳的环境中，机器人可以使用小型MPU（微处理器单元）。结合微控制器和麦克风，它可以理解人类语音和指令。这只是边缘AI赋能的微控制器的一个例子。这是我们正在大规模扩展的产品组合。
GamesBeat：你们有一个语音对话的演示。
乌尔施茨：是的。我们也在继续扩充功能安全型汽车微控制器的产品组合。这一点值得提及，因为去年英飞凌在汽车微控制器领域已占据30%的市场份额。我们是迄今为止全球最大的微控制器公司。我们正在采取下一步举措，在这些产品中采用开放架构的RISC-V架构。一款基于RISC-V、具备功能安全特性且高度可靠的区域控制器微控制器正在开发中。我们相信，由于这类微控制器的开源特性，该设备的应用范围将比今天更为广泛，同时仍能提供对无人机和自动驾驶汽车至关重要的功能安全能力。
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