AI基建加速擴張，半導(dǎo)體行業(yè)靠什么緩解“算力焦慮”？

生成式AI帶動了市場對高性能算力的需求暴漲，為此，英偉達(dá)、AMD今年集體以更快的速度開發(fā)新產(chǎn)品，將“兩年一迭代”提速到“一年一迭代”。然而這樣的速度依然追不上市場需求的膨脹。

“按照產(chǎn)業(yè)界估計，每兩年，AI大模型的算力需求增長750倍，而GPU算力僅增長3倍，對應(yīng)還需存儲、傳輸帶寬、功耗電力一系列半導(dǎo)體性能指標(biāo)的膨脹?！毙竞桶雽?dǎo)體創(chuàng)始人代文亮在第二十一屆中國國際半導(dǎo)體博覽會上接受界面新聞專訪時表示，AI算力的投入在全球都處于基建投資階段，相應(yīng)的投資在一定時期內(nèi)都需要為AI應(yīng)用的落地“超前建設(shè)”。

在AI算力的擴容過程中，行業(yè)頭部廠商的壟斷趨勢將進(jìn)一步集中。代文亮指出，除了像英偉達(dá)、AMD繼續(xù)在GPU計算芯片上掌握絕大多數(shù)市場份額外，存儲芯片領(lǐng)域HBM的產(chǎn)能則主要集中在SK海力士、三星、美光手中，還有像博通生產(chǎn)的交換機、以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)芯片，以及臺積電這家?guī)缀踟?fù)責(zé)代工生產(chǎn)全球所有AI芯片的公司，這些廠商彼此間的產(chǎn)業(yè)鏈合作關(guān)系綁定越來越深。

國內(nèi)的算力基建需要更多時間追趕海外的擴張速度。從2023年起，因地緣政治原因，GPU、HBM等產(chǎn)品進(jìn)口受限，國內(nèi)目前與海外存在量級差距。相比于Meta、亞馬遜、特斯拉都在批量建設(shè)達(dá)10萬張GPU顯卡規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，萬卡對國內(nèi)大多數(shù)廠商來說都是巨大的挑戰(zhàn)。

代文亮認(rèn)為，除了在算力基建上繼續(xù)保持政府提出的“適度超前”節(jié)奏外，國內(nèi)也需要投入更多到創(chuàng)新的技術(shù)方案，例如Chiplet，以應(yīng)對AI時代的“算力焦慮”。

Chiplet是近些年新興的半導(dǎo)體設(shè)計和封裝技術(shù)。與傳統(tǒng)SoC（片上系統(tǒng)）技術(shù)將CPU、GPU、存儲等多個功能模塊集成在一張芯片上不同，Chiplet允許將一個復(fù)雜SoC設(shè)計的“大芯片”拆分成多個小芯片（業(yè)內(nèi)常稱為Chiplet、芯粒），每個Chiplet可獨立制造并承擔(dān)相應(yīng)的功能。

因為Chiplet允許各個功能模塊獨立制造、獨立優(yōu)化，再像“拼積木”一樣通過標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行連接，可以使得整體設(shè)計成本和開發(fā)時間得以降低的同時，生產(chǎn)良率也大大提高，英偉達(dá)、AMD目前都已將其引入AI芯片產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計中。

“英偉達(dá)、AMD的AI芯片產(chǎn)品之所以能夠做到一年一更新，很大原因就是他們在引入Chiplet技術(shù)后，設(shè)計新品能夠在架構(gòu)不變的前提下，只改動某幾個模塊，不需要再像傳統(tǒng)SoC一樣，幾乎要重做整個芯片系統(tǒng)的設(shè)計，這大大縮短了產(chǎn)品迭代周期?！贝牧料蚪缑嫘侣動浾弑硎?。

同時，Chiplet將“小芯片”組合在一起時，允許不同的模塊使用不同工藝節(jié)點和材料。例如計算部分CPU可采用7納米等先進(jìn)制程工藝，像存儲、互聯(lián)等其他模塊則可以使用14納米，或更大尺寸的成熟制程工藝。

代文亮指出，雖然Chiplet無法從根本上解決先進(jìn)制程受限的問題，但在一定程度上可以降低芯片開發(fā)及生產(chǎn)門檻。隨著AI算力需求持續(xù)供不應(yīng)求，通過Chiplet將允許更多廠商加入到產(chǎn)業(yè)鏈中。

芯和半導(dǎo)體主要從事研發(fā)半導(dǎo)體電子設(shè)計自動化（EDA）軟件工具，公司曾在2019年推出基于Chiplet的EDA平臺。代文亮認(rèn)為，隨著Chiplet的普及，有希望給更多規(guī)模較小的中小型公司入場布局的機會，雖然眼下Chiplet主要還是英偉達(dá)、AMD等巨頭內(nèi)部用于改進(jìn)自身的產(chǎn)品設(shè)計，但未來很有可能會催生更多公司作為第三方廠商，獨立負(fù)責(zé)生產(chǎn)專用的Chiplet芯片，供給整個產(chǎn)業(yè)鏈。

而要發(fā)展Chiplet，擺在行業(yè)面前的當(dāng)務(wù)之急是建立標(biāo)準(zhǔn)。

Chiplet技術(shù)的核心在于將不同功能模塊集成在一起，不同模塊間的接口和協(xié)議設(shè)計需要一套通用標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)兼容性。目前Chiplet行業(yè)在國際上正推廣的有UCIe標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)還有中國計算機互連技術(shù)聯(lián)盟牽頭制定的CCITA標(biāo)準(zhǔn)。代文亮認(rèn)為，當(dāng)前最重要的工作是推動不同標(biāo)準(zhǔn)之間相互兼容，加快Chiplet生態(tài)應(yīng)用落地。