技術頂峰的對決：人工智慧能不能取代半導體工程師？
臺灣大學電機工程系 陳明佑
半導體產業與人工智慧的糾纏、糾葛、糾結
你或許會想，人工智慧和半導體產業不都存在已久，這個問題不是應該早已被提出了嗎？是的，不過，這個問題卻值得重新討論，因為，過去幾乎走在平行線上的兩者，時至今日已經建立起緊密關係， 理由不只是因為深度學習技術上在近幾年的迅速突破，更因為人工智慧領域已經開始逐步主導IC產業的發展。有此一說，「AI將在接下來幾十年成為半導體產業的推手」。[2]
特別是近幾年來，由於深度學習、無人車、物聯網等技術的發展，帶動了相關晶片生產之需求，人工智慧晶片已經成為IC產業的重點戰場，根據MarketsandMarkets市場調查公司的預估，到了2020年人工智慧晶片的總體產值更將達到160.6億美元[3]。由此看來，今日的半導體產業之所以能如此蓬勃，其實很大一部份是由人們對於人工智慧技術的高度期待。於是這形成了人工智慧技術和IC產業之間的微妙而弔詭的關係，過去幾年，人工智慧大幅提升了IC產業的動能，創造過無數工作機會，但隨之而來的強大人工智慧技術，如今卻可能取代IC產業工作者們的位置。這正是「人工智慧能否取代半導體工程師」這個問題會被重新提出的原因。
人工智慧如何介入半導體產業？
那麼，人工智慧究竟要介入IC產業的哪個環節呢？
有關IC產業鏈的介紹，不妨參考《寫點科普，給點指教》的這篇網誌[4]。簡單來說，IC產業鏈，扣除最下游的通路與銷售，可劃分為IC設計、IC製造、IC封裝與測試三大塊。而目前有關人工智慧在IC產業應用的討論，則多半聚焦在IC設計這塊。
目前IC晶片設計的過程，是先由硬體描述語言（HDL）寫出抽象的電路描述，再藉由電子設計自動化（EDA）工具，一方面將這樣的描述轉為電路圖（此時的電路圖只表示了元件之間的連接關係，各元件的位置並不對應於實際位置），另一方面進行佈局、繞線，形成緊密配置的完整電路圖[5]，然後才能進行後續的IC製造。也就是說，在設計晶片的功能到繪製出晶片的實際電路，EDA工具可說是最重要的工具，由電腦接手了大量的電路設計工作。
由於EDA操作會產生大量數據，而EDA問題又是針對一個極複雜的晶片設計，決定出最佳的電路配置，換言之，EDA領域涉及了「大量數據」和「做決定」這兩個機器學習問題常見的特徵，因此， EDA領域事實上極具有使用機器學習演算法的潛力。正是在這裡，人工智慧得以有機會介入半導體產業。
當機器學習進入IC產業
最後，讓我們回到問題核心，IC產業的工作者究竟會不會被機器取代？幾位專家們的看法如下：
- 第一種說法（會）：人工智慧確實會取代製程中一部分的人類工作，不過，現有人工智慧仍有許多做不到的事，比如說晶片設計中仰賴創意的部分。
- 第二種說法（會）：人工智慧強化過的EDA工具能讓我們更專注於產品和系統本身的設計，不再需要面對底層的硬體。所以，確實有一部份人類工作會被取代。不過同時也會有新的工作機會出現，例如負責搜集EDA工具做機器學習所需要之資料集等。
- 第三種說法（會）：深度學習技術會取代日常程序中所需的人力，不過，這反而讓工程師有機會從事設計流程中更富創意的部分。
- 第四種說法（未談到）：人工智慧將對IC產業生態圈產生重大影響，機器學習技術將有助於優化晶片設計，提升生產品質。
- 第五種說法（不會）：在接下來十年人工智慧並不會取代IC產業中的人力，只是機器學習勢必會大幅改寫往後的IC產業。EDA領域過去多半是根據大量預先寫好的規則決定電路配置，未來或許可由大量數據訓練，讓EDA工具自己「學習」如何配置電路。
- 第六種說法（不會）：IC產業對專業者的需求不會消失。另外，在未來，人類與人工智慧的合作或者能創造出更高效率、更高品質的IC生產程序。
綜合以上，幸好，這次研討會中的專家們多半對人工智慧進入半導體產業抱持樂觀態度。即使部分人力工作有可能被機器學習演算法取代，產業整體對專業者的需求也不會因此降低，而且工作者們也更有機會發揮創造力。機器學習將被應用在優化設計、減少錯誤上，提供品質更好的產品，因此似乎人工智慧不只不會讓半導體工程師們失業——最多只是需要改變工作方式——，還能讓工程師們投入更少的時間，做出更好的成果。
其實，歷史已經告訴我們，產業變遷的潮流從未止息。此刻除了半導體產業之外，每個產業也都面臨著或快或慢的重心轉移，比如近年來世界各地的農業朝著智慧農業轉向，一定會有工作機會消失（負責日常農務的人員），但也有新的工作機會出現（農田無人機的遙控手）。或許重點更應該放在過渡時期政府會如何因應，是不是能提供失業者合理的救濟或輔導其轉業？另外，許多人工智慧研究者也表示不需要過度擔憂，因為實際上人工智慧的發展並不是如此快速，我們不太可能找到一個演算法後，就瞬間能讓機器取代所有工作者。
退一萬步講，人類的工作被取代也不見得是壞事，或許因此，擺脫了瑣碎工作的每個人類能從事對自己的生命真正有意義的事情也說不定？霍金曾表示「強大的人工智慧的崛起，要嘛是歷史上對人類最好的事，要嘛是最壞的事」，而我們還不能知道最終結果是哪種。[6]一切端看我們如何面對這一嶄新的時代。
編譯來源：https://ieeexplore.ieee.org/document/8310414/authors
參考文獻：
- [1]〈Can artificial intelligence replace my job? The dawn of a new IC industry with AI〉, Jaeha Kim, Ki-Tae Park, 2018：https://ieeexplore.ieee.org/document/8310414/authors
- [2]〈EDA老將：AI啟動IC產業新時代〉，Judith Cheng編譯，Rick Merritt原作，2018年：
- [3]〈發展AI及半導體是台灣未來30年的重要關鍵〉，張小玫，2017年：
- [4] IC產業鏈：https://www.inside.com.tw/2017/04/10/structure-of-ic-industry
- [5]〈IC 功能的關鍵，複雜繁瑣的晶片設計流程〉，吳政道，2015年：
- [6] 霍金談人工智慧
- [7] 特色圖片來源：https://unsplash.com/photos/FO7JIlwjOtU (Alexandre Debiève＠Unsplash)