Korea Selatan Menargetkan Efisiensi Chip AI 100 Kali Lebih Tinggi pada 2035

Misi semikonduktor yang berfokus pada penghematan daya

Korea Selatan menargetkan peningkatan efisiensi komputasi AI dari sekitar dua token per watt saat ini menjadi 200 pada 2035, dengan melibatkan Samsung Electronics, SK hynix, dan produsen peralatan semikonduktor Jusung Engineering dalam sebuah misi riset pemerintah. Rencana ini memadukan peningkatan kinerja komputasi 8,8 kali lipat dengan pengurangan penggunaan daya 11,4 kali lipat, dengan sasaran menghasilkan daya komputasi per watt sekitar 100 kali lebih besar.

Kementerian Sains dan TIK membentuk komite operasional dan teknis untuk misi semikonduktor K Moonshot di Seoul pada 14 Oktober. Lebih dari 20 pakar dari pemerintah, industri, universitas, dan lembaga riset turut berpartisipasi. Tugas mereka adalah mengembangkan teknologi dasar untuk mengatasi dua kendala komputasi AI yang saling berkaitan: energi yang digunakan untuk memindahkan data dan sulitnya memasok data tersebut ke prosesor dengan cukup cepat.

Upaya di bidang semikonduktor ini merupakan satu dari 12 misi dalam K Moonshot, sebuah program yang memadukan AI dengan sains dan teknologi untuk mengatasi tantangan nasional. Ambisi utamanya adalah membangun sistem komputasi yang berpusat pada memori, alih-alih memperlakukan memori sebagai tempat penyimpanan terpisah yang harus terus-menerus mengirimkan informasi ke prosesor.

Kementerian mengalokasikan 25 miliar won untuk proyek-proyek utama pada tahun setelah peluncuran. Ini merupakan alokasi awal, bukan anggaran yang dinyatakan untuk keseluruhan program hingga 2035. Perbedaan ini penting karena pekerjaan yang diusulkan mencakup perangkat dan proses manufaktur, tumpukan memori, pengemasan, hingga platform komputasi lengkap.

Makna sebenarnya dari target 100 kali lipat

Misi ini mengukur ambisinya dalam token per watt. Token adalah satuan teks yang diproses oleh banyak model AI generatif; token bisa berupa kata utuh maupun bagian dari kata. Dalam konteks ini, ukuran tersebut dimaksudkan untuk menunjukkan seberapa banyak pemrosesan AI yang dapat dihasilkan suatu sistem berdasarkan daya yang dikonsumsinya.

Perhitungan di balik target ini konsisten: 8,8 dikalikan 11,4 sama dengan 100,32. Dengan meningkatkan kinerja sekaligus mengurangi daya yang dibutuhkan untuk mencapainya, peningkatan yang dihasilkan akan mendekati angka yang dinyatakan. Peningkatan dari dua menjadi 200 token per watt juga berarti kenaikan 100 kali lipat.

Angka-angka ini merupakan target riset, bukan hasil dari chip yang telah selesai dibuat. Pengumuman tersebut tidak menetapkan model AI, beban kerja, atau konfigurasi komputasi yang akan digunakan untuk mengukur keberhasilan. Pengumuman itu juga tidak menjelaskan apakah pengukuran daya akan mencakup chip individual atau sistem yang lebih luas. Pilihan-pilihan tersebut akan berpengaruh saat membandingkan demonstrasi mendatang dengan titik awal.

Peningkatan efisiensi tidak otomatis berarti konsumsi listrik total akan turun dengan proporsi yang sama. Jika pekerjaan AI yang dilakukan meningkat secara signifikan, konsumsi total tetap dapat naik. Janji terukur misi ini adalah komputasi yang lebih besar untuk setiap watt, dengan sasaran terpisah untuk kinerja dan penggunaan daya.

Mengapa memori menjadi fokus utama

Kementerian menyebut hambatan memori dan meningkatnya konsumsi daya sebagai kendala utama. Dalam komputasi konvensional, prosesor berulang kali mengambil data dari memori dan mengirimkan hasilnya kembali. Ketika prosesor dapat bekerja lebih cepat daripada kecepatan data yang diterimanya, sebagian kapasitasnya tidak terpakai. Pemindahan data tersebut juga mengonsumsi energi.

Komputasi yang berpusat pada memori berupaya mengurangi beban itu dengan menempatkan komputasi di dalam atau lebih dekat ke memori. Tujuannya lebih luas daripada sekadar membuat chip memori lebih cepat: pendekatan ini mencakup perubahan cara pemrosesan, penyimpanan, dan pemindahan data bekerja bersama.

Pendekatan ini menghubungkan dua sasaran numerik misi tersebut. Mengurangi jeda dalam pemindahan data dapat membantu prosesor menyelesaikan lebih banyak pekerjaan, sementara mempersingkat atau menghindari transfer data dapat menekan penggunaan energi. Apakah teknologi yang direncanakan mampu memberikan kedua manfaat itu dalam skala yang dibutuhkan harus dibuktikan melalui demonstrasi.

Fokus kementerian ini juga mencerminkan meluasnya penggunaan AI di luar model generatif yang berjalan di pusat komputasi besar. AI yang beroperasi langsung di perangkat harus bekerja dengan batasan baterai dan panas. AI fisik, termasuk robotika, harus memadukan komputasi tepat waktu dengan pengelolaan daya. Pengumuman tersebut tidak menetapkan target kinerja terpisah untuk aplikasi-aplikasi ini, tetapi menyebut pertumbuhannya sebagai salah satu alasan untuk mengembangkan chip yang lebih efisien.

Tumpukan memori yang memadukan DRAM dan NAND

Salah satu proyek utama dalam misi ini adalah usulan bentuk baru memori bandwidth tinggi atau HBM. Teknologi ini akan memadukan secara vertikal HBD, komponen memori berbasis DRAM, dengan HBF, komponen berbasis memori flash NAND. Tujuannya adalah menyatukan kecepatan DRAM dengan kapasitas penyimpanan lebih besar yang dimiliki NAND.

DRAM menyediakan akses cepat ke data yang sedang digunakan, sedangkan memori flash NAND menyimpan data tanpa memerlukan daya terus-menerus. Keduanya memiliki fungsi dan karakteristik operasi yang berbeda. Karena itu, memadukan keduanya jauh lebih rumit daripada sekadar menambahkan lapisan pada tumpukan memori yang sudah ada.

Desain yang diusulkan ini menjawab kebutuhan untuk menjaga agar lebih banyak data AI tetap dapat diakses tanpa membiarkan transfer antara penyimpanan, memori, dan prosesor mendominasi kinerja serta penggunaan energi. Penumpukan vertikal dimaksudkan untuk menyatukan fungsi-fungsi ini dalam susunan yang lebih ringkas.

Pengumuman tersebut tidak mencantumkan kapasitas, bandwidth, tingkat keberhasilan produksi, atau target peluncuran komersial untuk proyek memori ini. Karena itu, proyek ini sebaiknya dipahami sebagai arah pengembangan, bukan pengumuman produk. Manfaatnya akan bergantung pada seberapa baik berbagai teknologi memori dapat bekerja bersama dan kinerja tumpukan yang dihasilkan dalam sistem lengkap.

Tiga tahap menuju 2035

Peta jalan tersebut membagi pengembangan menjadi tiga tahap, mulai dari perangkat semikonduktor yang sangat kecil, berlanjut ke chip bertumpuk, lalu ke platform terintegrasi. Urutannya sebagai berikut:

• 14 Oktober: Kementerian membentuk komite operasional dan teknis di Seoul.
• 2026 hingga 2029: Pengembangan berfokus pada perangkat dan proses semikonduktor berukuran sangat kecil.
• 2030 hingga 2032: Program mengembangkan teknologi semikonduktor bertumpuk.
• 2033 hingga 2035: Pekerjaan berfokus pada platform terintegrasi dan demonstrasi di tingkat sistem.
• 2035: Misi ini menargetkan 200 token per watt, dibandingkan sekitar dua pada titik awal yang dinyatakan.

Laporan berbeda dalam mencantumkan tahun peluncuran. Satu laporan secara tegas menyebut 14 Oktober 2026, sementara laporan lain menyebut 14 Oktober tanpa mencantumkan tahun. Karena itu, tanggal peluncuran dan peta jalan sebaiknya dibedakan, alih-alih menggunakan tahun yang belum pasti untuk menetapkan tanggal kalender bagi pendanaan yang disebutkan akan diberikan pada tahun depan.

Tahap pertama mencakup teknologi perangkat dan proses untuk sirkuit di bawah satu nanometer. Satu nanometer adalah sepermiliar meter. Pengumuman tersebut menetapkan arah riset pada skala yang sangat kecil, tetapi tidak menjelaskan dimensi fitur apa yang dimaksud oleh target itu atau memberikan jadwal manufaktur.

Tahap akhir sangat penting bagi tujuan yang dinyatakan dalam misi ini. Perangkat atau komponen memori yang menjanjikan tidak dengan sendirinya membuktikan peningkatan efisiensi komputasi 100 kali lipat. Teknologi-teknologi tersebut harus diintegrasikan dan diuji bersama untuk mengetahui kinerjanya sebagai platform yang berfungsi.

Pengemasan menjadi bagian dari rencana komputasi

Kementerian juga merencanakan pengemasan canggih yang menyatukan substrat kaca, komunikasi optik, dan chip komputasi. Pengemasan merupakan struktur yang menghubungkan dan menopang chip sehingga chip dapat bertukar data dan beroperasi sebagai sebuah sistem. Dalam misi ini, pengemasan termasuk teknologi yang dikembangkan, bukan sekadar tahap akhir setelah produksi chip.

Komunikasi optik menggunakan cahaya untuk membawa informasi. Penerapannya menempatkan koneksi antarkomponen sebagai salah satu bidang riset, bersama perangkat dan memori. Substrat kaca juga termasuk dalam rencana pekerjaan integrasi, meskipun pengumuman tersebut tidak memberikan spesifikasi atau manfaat terukur dari desain yang diusulkan.

Strategi yang lebih luas ini mencerminkan pergeseran yang disampaikan kementerian: persaingan kini melampaui upaya mengecilkan satu chip dan beralih ke integrasi perangkat, proses manufaktur, memori, pengemasan, dan sistem. Peningkatan pada satu komponen mungkin hanya memberikan manfaat terbatas jika komponen lain tetap menghambat pemindahan data atau mengonsumsi terlalu banyak daya.

Itulah sebabnya misi ini mencakup demonstrasi terintegrasi yang mencerminkan kebutuhan industri. Tujuannya adalah menguji apakah berbagai kemajuan dapat bekerja bersama dalam kondisi komputasi yang bermanfaat, alih-alih menilai tiap hasil riset hanya berdasarkan kinerjanya secara terpisah.

Pihak yang akan mengarahkan riset

Kim Ji-young, direktur program semikonduktor, memimpin komite operasional. Pesertanya meliputi Kementerian Sains dan TIK, National Research Foundation of Korea, Samsung Electronics, SK hynix, dan Jusung Engineering, bersama para pakar akademis dan peneliti.

Komite operasional akan menyusun dan merevisi rencana proyek riset, meninjau persoalan utama pelaksanaan, serta mengoordinasikan keputusan. Komite teknis terpisah akan menyusun peta jalan teknologi, merencanakan proyek secara terperinci, memantau kemajuan riset, dan mengelola target. Pembagian ini memisahkan tanggung jawab arah program dari pelaksanaan teknis.

Dalam rapat peluncuran, para peserta membahas prioritas teknologi inti, sasaran setiap tahap, keterkaitan dengan program riset semikonduktor yang sudah ada, serta demonstrasi yang disusun berdasarkan kebutuhan industri. Jusung Engineering diperkirakan akan berkontribusi pada pengembangan perangkat dan proses, dengan membawa perspektif perusahaan peralatan ke dalam kelompok yang juga mencakup produsen memori utama.

Kim Sung-soo, pejabat kementerian yang bertanggung jawab atas kebijakan riset dan pengembangan, mengatakan bahwa misi ini harus menghubungkan riset dasar dengan daya saing industri:

Kami akan memusatkan kemampuan industri, akademisi, dan lembaga riset untuk secara proaktif mengamankan teknologi dasar bagi semikonduktor masa depan dan memastikan hasil riset diterjemahkan menjadi daya saing industri melalui misi semikonduktor K-Moonshot.

Pembentukan komite ini menetapkan struktur tata kelola. Namun, hal itu tidak dengan sendirinya membuktikan bahwa teknologi yang diusulkan siap diproduksi atau bahwa perusahaan peserta telah berkomitmen pada produk komersial tertentu.

Pendanaan publik dan keputusan yang masih akan diambil

Kementerian memperkirakan investasi publik akan mendukung pengembangan teknologi yang mahal dan berisiko teknis tinggi, termasuk riset yang mungkin sulit dibiayai sendiri oleh perusahaan. Universitas, perusahaan, dan lembaga riset akan mengembangkan teknologi dasar, sementara pemerintah dan industri akan bersama-sama memvalidasinya melalui proyek riset.

Alokasi 25 miliar won memberikan komitmen pendanaan awal bagi misi ini. Pengumuman tersebut tidak menyebutkan total anggaran hingga 2035, pembagian pendanaan di antara para peserta, atau jumlah investasi perusahaan yang akan menjadi pendamping. Ketiadaan informasi tersebut membatasi kesimpulan yang dapat diambil mengenai skala keseluruhan upaya ini.

Sejumlah detail teknis juga belum dijelaskan kepada publik: tolok ukur pengukuran token per watt, cakupan pasti pengukuran daya, spesifikasi tumpukan DRAM dan NAND gabungan, serta kriteria penerimaan demonstrasi terintegrasi. Keputusan-keputusan praktis ini akan menentukan apakah kemajuan dapat diukur secara konsisten terhadap target utama yang diumumkan.

Peta jalan tersebut memberikan gambaran umum periode pengembangan, tetapi tidak mencantumkan tanggal khusus untuk rapat lanjutan, keputusan pendanaan, atau peluncuran produk. Pekerjaan substantif berikutnya berada di tangan komite: menerjemahkan misi ini ke dalam proyek terperinci, menetapkan sasaran terukur, dan menghubungkan riset dengan program yang sudah ada. Ujian utamanya adalah apakah kemajuan di bidang memori, perangkat, dan pengemasan dapat menghasilkan efisiensi yang dijanjikan saat digabungkan.

Poin Utama

• Korea Selatan menargetkan peningkatan efisiensi komputasi AI dari sekitar dua menjadi 200 token per watt pada 2035.
• Target tersebut memadukan peningkatan kinerja 8,8 kali lipat dengan pengurangan penggunaan daya 11,4 kali lipat.
• Samsung Electronics, SK hynix, dan Jusung Engineering berpartisipasi bersama pemerintah, universitas, dan lembaga riset.
• Usulan tumpukan memori akan memadukan HBD berbasis DRAM dengan HBF berbasis NAND.
• Peta jalan mencakup teknologi semikonduktor berukuran sangat kecil pada 2026 hingga 2029, chip bertumpuk pada 2030 hingga 2032, dan platform terintegrasi pada 2033 hingga 2035.
• Kementerian telah mengalokasikan 25 miliar won untuk proyek-proyek utama tahap awal, tetapi belum menyebutkan total anggaran hingga 2035.
• Detail tolok ukur dan tanggal peluncuran komersial belum ditetapkan.