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付斌:国产AI芯片发展到哪一步了?
【文/ 电子工程世界】
10月17日夜间,美国又开始收紧制裁了,引发行业众怒。
一方面,在AI芯片禁令中加入了三条新规:
把性能密度作为出口管制标准,即单芯片超过300teraflops算力/性能密度超过每平方毫米370 gigaflops芯片都会禁止,同时,英伟达A100/A800/H800/H800/L40/L40S/RTX4090、英特尔Gaudi 2、AMD计划的中国版GPU等特供版AI芯片的供应;
先进芯片出口许可范围扩大到40多个国家;
对21个国家提出芯片制造设备许可要求,全面限制中国的14nm以下先进芯片制造能力。
另一方面,将壁仞、摩尔线程等国产AI芯片公司列入实体清单。
美国的疯狂程度令人咋舌,连比H100效率低十倍的RTX4090都不放过。故技重施,不断用小手段干扰国产发展,这从侧面说明,国产AI芯片发展迅速,现在开始,再也不能小看国产的力量了。
01. 不是每种芯片都叫AI芯片
虽然我们每天都在茶余饭后攀谈AI芯片,但实际上,大部分人对于AI芯片并没有什么实际的概念,加之厂商直接以“AI芯片”命名,所以很难与器件关联挂钩。
所谓AI芯片,顾名思义,就是计算AI算法的芯片。AI算力需求究竟有多夸张?据OpenAI测算,2012年开始,全球AI训练所用计算量呈现指数增长,平均每3.43个月便会翻一倍,目前计算量已扩大30万倍,远超算力增长速度。
计算任何算法的芯片,都归属于AI芯片,这既包括最具代表性的深度神经网络(Deep Neural Network,简称DNN)、循环神经网络(Recurrent Neural Network,简称RNN)、卷积神经网络(Convolutional Neural Network,简称CNN),也包括与人脑更为类似的脉冲神经网络 (Spiking Neural Network,简称SNN) 。
理论来说,任何数字芯片都能算AI,毕竟数字芯片,就是算数的芯片,但如果效率巨低、能耗巨大,就没有意义了。就比如说,CPU作为中央处理器,什么类型计算都能胜任,但计算AI的效率明显没有GPU高,所以服务器中都是使用CPU+GPGPU的形式,让GPGPU作为AI计算的主力。
此外,很多MCU中也会搭载DSP或者NPU来增强AI计算能力,但这种芯片一般不会单独叫做AI芯片,毕竟它们针对的场景并非大规模AI算法,也并非堆砌AI算力的主力,而是靠近边缘的AI算力。
因此,按照上述分类方法,AI芯片主要分为GPGPU(通用图形处理器)、FPGA(可编程逻辑器件)、ASIC(专用集成电路)、存算一体和类脑芯片几种。根据在网络中的位置,又可以分为云端AI芯片 、边缘和终端AI芯片。
GPGPU:与GPU不同,GPGPU就是将GPU图形显示部分“摘掉”,全力走通用计算,特别适合用在深度学习训练方面;
FPGA:可编程的灵活性是任何其它计算芯片无法替代的,同时它在AI领域也具备一定计算能力,但相对来说,FPGA的成本就相对高一些了,而且FPGA开发也很难,软件生态没有GPGPU的CUDA那么方便;
ASIC:性能强、功耗低,Gaudi 2就是一种ASIC,NPU也是加入神经单元的一种ASIC,不过针对特定算法计算,算法是无法修改的,想要做另一种算法就要再造一种ASIC芯片,前期开发需要FPGA辅助进行;
存算一体:能耗比极佳,能够突破存储墙和功耗墙,但目前只在自动驾驶领域有商业化;
类脑计算:性能更强、功耗更低,算法也变成了SNN,但全世界都在研究之中,还未商业化。
适用于AI计算芯片主要类型,制表丨电子工程世界
类脑芯片主要类型和研发进度,制表丨电子工程世界
02. 每种AI芯片国产发展如何了?
首先,是GPU方面,天下苦英伟达已久。
多家媒体报道显示,英伟达的数据中心GPU价格贵得惊人,国产还难以替代,此外今年6月起,英伟达就曾多次涨价。
国内GPU融资高峰期主要在2020年,到现在GPU相关融资总额已超过200亿元。仅2020年~2021年,GPGPU领域就有近20起融资事件发生。
目前来看,初创公司如芯瞳半导体、芯动科技、摩尔线程、天数智芯、壁仞科技均产品陆续推出产品,并获好评,龙芯中科、海光信息、寒武纪、芯原股份几家上市公司也持续耕耘GPU业务。不止如此,也均在替代CUDA上做了一些工作。
国产GPU厂商不完全统计,制表丨电子工程世界
其次,在ASIC方面,分为多种玩家。
一种是专门设计制造ASIC的公司,包括寒武纪、地平线、耐能科技等厂商,分别专注AI芯片的细分领域,采用“大客户捆绑”模式进入大客户供应链。
另一种,是各种跨界选手:vivo先于2021年9月发布ISPV1,再于2022年4月发布升级产品V1+,并在2022年11月发布V2;OPPO在2021年12月发表能强化手机图像处理性能的NPU MariSilicon X,之后在2022年12月揭露采用台积电6nm RF制程的蓝牙音讯SoC MariSilicon Y;阿里巴巴在2019年9月发布AI芯片含光800。
国内ASIC芯片玩家不完全统计,图源丨 偲睿洞察
- 原标题:AI芯片,国产发展如何了? 本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 史岱君 
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