W odpowiedzi na te wyzwania producenci układów scalonych oraz najwięksi dostawcy usług chmurowych coraz intensywniej zgłaszają patenty związane z projektowanymi na zamówienie układami, nowymi generacjami pamięci oraz alternatywnymi sposobami organizacji obliczeń. Jasne stało się, że dalsze skalowanie mocy obliczeniowej będzie odbywało się właśnie w ten sposób. Tradycyjna produkcja jest już niemal na skraju możliwości.
Dane potwierdzają to niemal jednoznacznie. W ciągu ostatnich pięciu lat liczba zgłoszeń patentowych bezpośrednio związanych z AI i półprzewodnikami wzrosła o 114%. Dla całego analizowanego sektora wzrost wyniósł w tym samym okresie 78%. To jednak nie obrazuje pełni skali zjawiska. Dane patentowe trzeba bowiem interpretować z pewnym opóźnieniem. Urzędy patentowe potrzebują zazwyczaj od 18 do 30 miesięcy na publikację zgłoszeń. Oznacza to, że widoczny w danych wzrost liczby zgłoszeń o 29% w połowie analizowanego okresu odzwierciedla decyzje podejmowane podczas kryzysu na rynku układów scalonych w latach 2021‒2022. Aktualnie skala może być o wiele większa.
Aktywność patentowa jako wskaźnik
Ogólny wzrost aktywności patentowej pokazuje, że branża intensywnie inwestuje w sprzęt dla AI. Gdy przyjrzymy się jednak poszczególnym firmom, widać wyraźne różnice w sposobie budowania przewagi technologicznej. Nvidia jest obecnie jednym z najważniejszych dostawców infrastruktury dla centrów danych na świecie, ale pod względem liczby patentów dotyczących GPU zajmuje dopiero siódme miejsce. W ciągu ostatnich pięciu lat firma zgłosiła 49 takich patentów. W kategorii związanej z wnioskowaniem AI zajmuje natomiast 15. miejsce z 501 zgłoszeniami.
Inną strategię obrał Samsung. Firma wykorzystuje swoje doświadczenie w dziedzinie pamięci i zajmuje pierwsze miejsce pod względem liczby zgłoszeń patentowych dotyczących architektury AI – 1194 patenty. To o 176% więcej niż wcześniej analizowany poziom. Samsung utrzymuje również mocną pozycję w obszarze pamięci HBM, a w kategorii wnioskowania AI zajmuje drugie miejsce z 701 zgłoszeniami.
Intel również rozwija kilka kierunków jednocześnie. Firma zajmuje pierwsze miejsce pod względem liczby zgłoszeń patentowych dotyczących GPU – 188 patentów związanych z platformami Arc oraz układami dla centrów danych. Jednocześnie utrzymuje szeroką aktywność w obszarze architektury układów. Coraz mocniej zaznacza się także Qualcomm. Firma rozwija technologie znane z urządzeń mobilnych i przenosi je na rynek centrów danych. W kategorii architektury AI liczba jej zgłoszeń wzrosła o 186%.
A co w Chinach?
Ciekawie wygląda też sytuacja w Chinach. Ograniczenia eksportowe wprowadzane przez Stany Zjednoczone miały utrudnić Chinom dostęp do najbardziej zaawansowanych technologii półprzewodnikowych. Dane Anaqua pokazują jednak również drugą stronę tej strategii – zwiększenie presji na rozwój własnych rozwiązań. Chińskie instytucje państwowe, uniwersytety i jednostki badawcze powiązane z rządem zgłosiły w ciągu ostatnich pięciu lat łącznie 5387 patentów dotyczących analizowanych technologii. To niemal trzy razy więcej niż w przypadku najbliższych konkurentów z sektora przedsiębiorstw. W praktyce oznacza to, że ograniczenia w dostępie do zaawansowanych układów stają się dla Chin dodatkowym impulsem do budowania własnego zaplecza technologicznego. Państwo, uczelnie i instytuty badawcze coraz mocniej angażują się nie tylko w rozwój sprzętu, ale również w ochronę własności intelektualnej.
Aktywne są też firmy nie półprzewodnikowe
Zmiany na rynku nie są napędzane wyłącznie przez producentów półprzewodników. Coraz większą rolę odgrywają również dostawcy usług chmurowych, którzy projektują własne układy zamiast polegać wyłącznie na rozwiązaniach dostępnych u zewnętrznych producentów. Alphabet rozwija własną architekturę TPU i znalazł się w pierwszej trójce pod względem liczby zgłoszeń dotyczących architektury układów dla AI. Microsoft z kolei rozwija własne akceleratory Maia. Na innym froncie działa IBM, który rozwija technologie obliczeń analogowych i neuromorficznych. Firma pracuje między innymi nad pamięcią wykorzystującą zmianę fazową oraz akceleratorem Spyre.
Taki kierunek oznacza dalszą integrację pionową. Najwięksi dostawcy chmury chcą mieć większą kontrolę nad sprzętem wykorzystywanym w ich centrach danych. Własne układy mogą być projektowane konkretnie pod charakter obciążeń generowanych przez usługi AI, co potencjalnie pozwala lepiej kontrolować zarówno wydajność, jak i zużycie energii.
Dane jednoznacznie pokazują, że własność intelektualna w branży półprzewodników ma dziś znacznie większe znaczenie niż tylko ochrona firmowych rozwiązań. Patenty stają się elementem rywalizacji technologicznej i gospodarczej, a w niektórych przypadkach również narzędziem budowania przewagi geopolitycznej. Jednocześnie tradycyjny sposób zwiększania wydajności układów zaczyna napotykać kolejne ograniczenia. Problemem jest między innymi zużycie energii, odprowadzanie ciepła oraz przepustowość pamięci. Samo dokładanie kolejnych tranzystorów nie będzie więc wystarczającą odpowiedzią na rosnące wymagania sztucznej inteligencji.
Dostawcy usług chmurowych coraz mocniej inwestują we własne układy, producenci półprzewodników próbują zbliżyć pamięć i jednostki obliczeniowe, a poszczególne państwa budują własne portfele patentowe. Kierunek zmian jest wyraźny: dalszy rozwój AI będzie w coraz większym stopniu zależał od połączenia wydajnego krzemu, szybkiej pamięci oraz wyspecjalizowanych algorytmów.
