缺芯演變?yōu)槿�球各行各業(yè)的痛點(diǎn)，催促更多的國(guó)產(chǎn)AI芯片企業(yè)努力追趕甚至超越。

 內(nèi)容／嵐羽

 編輯／ TV  

校對(duì)／莽夫

2024年剛開(kāi)局，AI“王炸”頻現(xiàn)。蘋(píng)果放棄長(zhǎng)達(dá)十年的造車(chē)計(jì)劃轉(zhuǎn)投生成式AI，OpenAI首個(gè)文生視頻模型Sora驚艷亮相，號(hào)稱(chēng)比GPT－4快18倍的大模型Groq橫空出世，華為發(fā)布首個(gè)通信行業(yè)大模型……

AI浪潮已經(jīng)勢(shì)不可擋，AI芯片作為其發(fā)展的底層基石也迎來(lái)了前所未有的機(jī)遇。據(jù)Gartner最新預(yù)測(cè)，到2024年AI芯片市場(chǎng)規(guī)模將較上一年增長(zhǎng)25．6％，達(dá)671億美元。預(yù)計(jì)到2027年，AI芯片市場(chǎng)規(guī)模將是2023年規(guī)模的兩倍以上，達(dá)到1194億美元。

在這樣的背景下，“算力霸主”英偉達(dá)被捧上神壇，以高達(dá)80％的占有率幾乎壟斷了市場(chǎng)，賺得盆滿缽滿。英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的營(yíng)收再創(chuàng)新高，帶動(dòng)2024年財(cái)年Q4季度總營(yíng)收狂漲265％。由于這份遠(yuǎn)超預(yù)期的財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)，英偉達(dá)一夜?jié)q出2770億美金市值，相當(dāng)于：一夜?jié)q出阿里巴巴＋百度＋京東。

英偉達(dá)的“狂飆”也引來(lái)了眾多挑戰(zhàn)者。亞馬遜、谷歌、微軟、華為、百度等巨頭積極推動(dòng)自研芯片，寒武紀(jì)、摩爾線程、燧原科技等新銳力量崛起。據(jù)外媒報(bào)道，英偉達(dá)在提交給美國(guó)證券交易委員會(huì)的文件中，其中包含AI芯片等多個(gè)類(lèi)別里，首度將華為認(rèn)定為“最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手”。

理想與狂熱交織下，人們不免好奇：英偉達(dá)的“鐵王座”還能坐多久？為什么華為被其列為最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手？其他國(guó)產(chǎn)AI芯片發(fā)展如何？

Part．1

英偉達(dá)“外患”大于“內(nèi)憂”

與英偉達(dá)不斷刷新預(yù)期的業(yè)績(jī)相伴相隨的是，越來(lái)越多的挑戰(zhàn)。

正如英偉達(dá)CEO黃仁勛在一次演講中所說(shuō)：“我們并不需要假裝公司處于危險(xiǎn)之中，因?yàn)槲覀兡芨杏X(jué)到公司確實(shí)一直處于危險(xiǎn)之中�！�

英偉達(dá)目前最顯著的問(wèn)題是產(chǎn)能。從去年開(kāi)始，臺(tái)積電在先進(jìn)封裝方面的產(chǎn)能變得緊張，而英偉達(dá)芯片依賴于臺(tái)積電的CoWoS封裝技術(shù)以及基于65nm硅中介層的工藝。雖然臺(tái)積電已計(jì)劃將CoWoS封裝產(chǎn)能提高一倍，但需到2024年下旬產(chǎn)能才能紓解。

為緩解產(chǎn)能緊張的局面，英偉達(dá)與英特爾達(dá)成了代工合作意向，初步估算英特爾每月生產(chǎn)5000片晶圓，如果全部用于生產(chǎn)H100芯片，在理想情況下最多可以得到30萬(wàn)顆芯片，這也意味著英偉達(dá)高性能GPU的交貨周期將有望縮短更多。

內(nèi)憂好解，外患卻不容忽視。去年12月，AMD發(fā)布了MI300系列芯片產(chǎn)品。AMD首席執(zhí)行官蘇姿豐稱(chēng)，MI300X在訓(xùn)練大語(yǔ)言模型方面與英偉達(dá)的H100芯片相當(dāng)，但推理能力更為出色。目前，MI300系列產(chǎn)品已開(kāi)始量產(chǎn)出貨，上個(gè)季度推動(dòng)AMD數(shù)據(jù)中心GPU總收入超過(guò)4億美元。

英特爾也在發(fā)力謀求在市場(chǎng)中更大的話語(yǔ)權(quán)。新一代的Gaudi 3將采用先進(jìn)的5nm制程工藝，配備最高達(dá)128GB的HBM3e內(nèi)存，大幅提升AI的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練性能，可對(duì)標(biāo)英偉達(dá)的H200芯片。

除了上述兩個(gè)直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的“步步緊逼”，英偉達(dá)還面臨多家科技大廠的挑戰(zhàn)。微軟發(fā)布了其首款定制化Maia 100 GPU和Azure Cobalt CPU100，以降低AI服務(wù)成本。亞馬遜和谷歌已經(jīng)使用了自研芯片，并部分產(chǎn)品向客戶提供。OpenAI的7萬(wàn)億芯片計(jì)劃和孫正義的1000億“豪賭”也在試圖分一杯羹。此外，MLIR、谷歌等都在轉(zhuǎn)向“以Python語(yǔ)言為基礎(chǔ)的編程層”，以使AI訓(xùn)練更加開(kāi)放，逐漸擺脫對(duì)英偉達(dá)CUDA生態(tài)的依賴，建立起自己的護(hù)城河。

與此同時(shí)，受出口管制影響，英偉達(dá)在中國(guó)市場(chǎng)的收入暴跌。根據(jù)英偉達(dá)最新的財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)，中國(guó)區(qū)2023年第四季度的營(yíng)收下滑到個(gè)位數(shù)比例。如何在美國(guó)政府管制、中國(guó)客戶需求間保持平衡成為英偉達(dá)的一道關(guān)鍵課題。

在專(zhuān)門(mén)為中國(guó)市場(chǎng)特供的A800和H800也被禁售后，英偉達(dá)推出了新款H20，但該產(chǎn)品性價(jià)比并不高，性能縮水為H100的四分之一，阿里巴巴、騰訊、百度等中國(guó)企業(yè)明確表示今年會(huì)大砍訂單量，英偉達(dá)在中國(guó)的營(yíng)收恐不樂(lè)觀。

Part．2

華為AI芯片的自研苦旅

英偉達(dá)在曾提交給美國(guó)證券交易委員會(huì)的文件中，把華為列為最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。近日在接受美國(guó)科技雜志《連線》采訪時(shí)，英偉達(dá)CEO黃仁勛再次表達(dá)了對(duì)華為的重視，點(diǎn)贊“華為盡管受到現(xiàn)有半導(dǎo)體處理技術(shù)的限制，仍然可以通過(guò)將許多芯片聚集在一起來(lái)構(gòu)建非常強(qiáng)大的系統(tǒng)�！�

這不僅是對(duì)華為技術(shù)實(shí)力的認(rèn)可，更是對(duì)整個(gè)AI芯片行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局的一次重新評(píng)估。申萬(wàn)宏源的研究報(bào)告顯示，從2023年上半年的數(shù)據(jù)看，華為AI服務(wù)器出貨量已成為國(guó)產(chǎn)品牌第一，僅次于英偉達(dá)，且仍在快速增長(zhǎng)。

華為的崛起并非是“忽如一夜春風(fēng)來(lái)”。2017年，華為發(fā)布全球首款移動(dòng)端AI芯片麒麟970，內(nèi)置獨(dú)立NPU，相比CPU獲得了約50倍能效和25倍性能優(yōu)勢(shì)。這意味著，麒麟970芯片可以用更少的能耗更快地完成AI計(jì)算任務(wù)。

一年后，華為又發(fā)布麒麟980，憑借7nm制程工藝、雙核NPU加持等特性，麒麟980打破了多項(xiàng)世界第一。但是，沒(méi)有一蹴而就的成果。麒麟980歷經(jīng)了36個(gè)月的研發(fā)，才完成定制特殊基礎(chǔ)單元構(gòu)建高可靠性IP論證，再加上Soc工程化驗(yàn)證的時(shí)間，留給量產(chǎn)的周期僅半年左右。

根據(jù)這個(gè)時(shí)間表，麒麟研發(fā)團(tuán)隊(duì)實(shí)際上只能允許一次投片修正，否則就會(huì)影響芯片的正常流片、量產(chǎn)和終端適配，造成產(chǎn)品延期上市甚至是項(xiàng)目失敗。經(jīng)過(guò)2個(gè)大版本的迭代，5000多次的工程驗(yàn)證，花費(fèi)了數(shù)億美元，最終麒麟980成功量產(chǎn)。

麒麟980成為華為在手機(jī)端AI芯片布局的一個(gè)重要里程碑。在此基礎(chǔ)上，華為試圖覆蓋云、邊、端各種場(chǎng)景，形成從應(yīng)用到系統(tǒng)到芯片的閉環(huán)。

2018年10月，華為在其全聯(lián)接大會(huì)上首次提出全棧全場(chǎng)景AI解決方案，并“祭”出了兩顆AI芯片：華為昇騰（Ascend）910和310。從算力上看，昇騰910表現(xiàn)非常出色，半精度（FP16）算力可達(dá)256TFLOPS，整數(shù)精度（INT8）算力可達(dá)612TOPS。2023年最新發(fā)布的昇騰910B是昇騰910的升級(jí)款，算力已達(dá)到英偉達(dá)A100的性能水平。

由于其卓越的性能表現(xiàn)，加上美國(guó)對(duì)英偉達(dá)芯片的出口禁令限制，國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)投昇騰系列的懷抱。據(jù)悉，2023年華為從中國(guó)主要互聯(lián)網(wǎng)公司獲得了至少5000顆昇騰910B芯片的訂單，這對(duì)英偉達(dá)在AI芯片市場(chǎng)的主導(dǎo)地位構(gòu)成了嚴(yán)峻的威脅。

算力比拼僅是一方面，生態(tài)建設(shè)方面，英偉達(dá)最寬的護(hù)城河CUDA也正遭猛烈進(jìn)攻。CUDA最大的特點(diǎn)就是，軟硬結(jié)合大幅提升了GPU的并行計(jì)算效率，具備低成本、低門(mén)檻、廣生態(tài)等優(yōu)勢(shì)，兼容CUDA生態(tài)對(duì)于開(kāi)發(fā)者與客戶來(lái)說(shuō)更友好。但同時(shí)，兼容也會(huì)成為限制產(chǎn)品發(fā)展的“天花板”，追隨英偉達(dá)生態(tài)難以實(shí)現(xiàn)突圍，自研生態(tài)才有望實(shí)現(xiàn)自主可控破局。

華為以自研CANN框架對(duì)標(biāo)CUDA，要直面英偉達(dá)用戶粘性的巨大挑戰(zhàn)。CUDA推出至今，擁有超400萬(wàn)開(kāi)發(fā)人員和超過(guò)3000個(gè)應(yīng)用程序，建立起了龐大的用戶群體與開(kāi)發(fā)者社區(qū)。

雖然CANN起步較晚，離CUDA還有很大差距，但華為也在努力追趕。目前華為CANN平臺(tái)已經(jīng)到了7．0版本，支持50＋主流大模型，同時(shí)兼容主流加速庫(kù)及開(kāi)發(fā)套件。此外已經(jīng)支持Pytorch、Tensorflow等主流框架，PyTorch 2．1版本已同步昇騰NPU，意味著開(kāi)發(fā)者可直接在PyTorch 2．1上基于昇騰進(jìn)行模型開(kāi)發(fā)。

伴隨著“日拱一卒”的演進(jìn)，華為AI芯片終于實(shí)現(xiàn)“從0到1”的突破，走向了巨頭的談判桌。但“從1到100”仍需企業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同完善生態(tài)，剩下就交給時(shí)間。

Part．3

國(guó)產(chǎn)AI芯片的“繁花”時(shí)代

目前國(guó)產(chǎn)AI芯片主要可以分為三類(lèi)：其一是華為、阿里等大型科技企業(yè)自研的AI芯片，二是海光信息等國(guó)資背景的科技公司，三是寒武紀(jì)、壁仞科技、摩爾線程、燧原科技等創(chuàng)業(yè)型芯片公司。

華為作為ICT運(yùn)營(yíng)商，積累了完整的云技術(shù)生態(tài)和渠道銷(xiāo)售能力。在各省級(jí)行政區(qū)建立代表處、派駐城市總經(jīng)理的戰(zhàn)略打法，還一度被騰訊云和阿里云效仿。

阿里平頭哥

成立于2018年的平頭哥，由中天微和達(dá)摩院自研芯片業(yè)務(wù)整合而來(lái)，依托中天微多年技術(shù)積累，結(jié)合阿里基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部和達(dá)摩院的前沿算法研究，技術(shù)儲(chǔ)備深厚。

2019年9月，含光800問(wèn)世，這是平頭哥第一款通用AI推理芯片。含光800采用了自研的芯片架構(gòu)，通過(guò)軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)性能突破。在業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的ResNet－50測(cè)試中，含光800推理性能達(dá)到78563 IPS，比當(dāng)時(shí)業(yè)界最好的AI芯片性能高4倍；能效比500 IPS／W，是第二名的3．3倍。

含光800已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用在阿里內(nèi)部核心業(yè)務(wù)中，雖然不對(duì)外售賣(mài)，但可以通過(guò)阿里云對(duì)外輸出AI算力。阿里云去年4月推出的大模型“通義千問(wèn)”，就使用了含光800芯片。

海光信息

主要從事高端處理器、加速器等計(jì)算芯片產(chǎn)品和系統(tǒng)的研究、開(kāi)發(fā)，是少數(shù)幾家具備高端處理器研發(fā)能力的企業(yè)之一。海光信息的產(chǎn)品采用X86架構(gòu)，分別有海光通用處理器（CPU）和海光協(xié)處理器（DCU）。

海光的“深算一號(hào)”是公司DCU系列的主要在售產(chǎn)品，目前廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，在大數(shù)據(jù)處理、人工智能、商業(yè)計(jì)算等領(lǐng)域，已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用數(shù)十萬(wàn)片�！吧钏阋惶�(hào)”具備大模型運(yùn)行能力，但它的水平只相當(dāng)于英偉達(dá)P100的水平。2023年第三季度海光推出了“深算二號(hào)”，據(jù)透露其性能翻了一番。不過(guò)和英偉達(dá)產(chǎn)品相比，仍有一定差距。

燧原科技

專(zhuān)注于人工智能云端算力產(chǎn)品，提供自主創(chuàng)新、全棧自研、具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通用AI訓(xùn)練和推理產(chǎn)品，可廣泛用于云數(shù)據(jù)中心、超算中心、泛互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)行業(yè)及智慧城市等多樣化場(chǎng)景。

成立五年多，燧原科技已推出燧思系列芯片、云燧訓(xùn)練和推理加速卡以及云燧智算機(jī)的全系列算力產(chǎn)品線�；�于燧原科技的自主創(chuàng)新芯片架構(gòu)，采用12nm工藝制造的新一代燧思AI推理芯片計(jì)算能力與業(yè)內(nèi)7nmGPU相當(dāng)。

伴隨著大模型和生成式AI的興起，缺芯正從一個(gè)行業(yè)季節(jié)性的常態(tài)，演變?yōu)槿�球各行各業(yè)的痛點(diǎn)，催促更多的國(guó)產(chǎn)AI芯片企業(yè)努力追趕甚至超越。

市場(chǎng)、企業(yè)、技術(shù)、產(chǎn)品都在變化，新的格局正在孕育當(dāng)中，國(guó)產(chǎn)AI芯片亟需找準(zhǔn)戰(zhàn)略規(guī)劃的前行方向，才能避免在這副生存角逐的棋局中被碾壓踢出。

原文標(biāo)題 ： 英偉達(dá)背后的“諸神之爭(zhēng)”