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近期，一個(gè)叫“ChatGPT”的聊天機(jī)器人在半導(dǎo)體界聲名大噪。這個(gè)由人工智能實(shí)驗(yàn)室Open AI在去年11月底推出的AI程序，在上線5天內(nèi)就收獲超100萬的注冊(cè)量，到今年1月末已經(jīng)突破1億。
ChatGPT的火爆一定程度上緩和了半導(dǎo)體行業(yè)的低落氣氛，近期市場(chǎng)消息顯示，臺(tái)積電5nm需求突然大增，第二季度產(chǎn)能利用率或?qū)M載。半導(dǎo)體供應(yīng)鏈業(yè)內(nèi)人士透露，臺(tái)積電急單來自英偉達(dá)、AMD與蘋果的AI、數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，ChatGPT的爆火讓客戶拉貨動(dòng)能上升。
官方表示，ChatGPT的“Chat”指聊天，就是它的展現(xiàn)形式；“GPT”則代表Generative Pre-trained Transformer（生成型預(yù)訓(xùn)練變換模型），即支撐它運(yùn)行的預(yù)訓(xùn)練模型。
總體而言，ChatGPT是一種基于大規(guī)模語言模型的超智能對(duì)話AI產(chǎn)品，無論是討論當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)這種最新的內(nèi)容創(chuàng)作方式AIGC（AI Generated ContentAI生產(chǎn)內(nèi)容），還是爆火的ChatGPT，其本質(zhì)都是在探討其背后的AI產(chǎn)業(yè)鏈。
Part.1、AI芯片：GPU、FPGA、ASIC將受益
人工智能三大要素分別是數(shù)據(jù)、算法、算力?；?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/OpenAI/">OpenAI的第三代大模型GPT-3升級(jí)而來的ChatGPT，其而算力的最終來源也就是芯片，ChatGPT的爆火代表著AI芯片技術(shù)的新一輪突破。公開資料顯示，AI算力芯片泛指加速AI類應(yīng)用，主要分為GPU、FPGA、ASIC。
01、GPU
由于CPU的算力很有限，且處理并行操作比較吃力，因此一般將CPU搭配加速芯片使用。在AI時(shí)代的云端訓(xùn)練芯片中，GPU占據(jù)較大的份額，被視為AI時(shí)代的算力核心。在GPU市場(chǎng)格局上，英偉達(dá)、AMD、英特爾三家的營(yíng)收幾乎壟斷整個(gè)GPU行業(yè)。
目前，ChatGPT背后的計(jì)算集群使用的是英偉達(dá)的AI芯片。OpenAI曾表示，ChatGPT是與英偉達(dá)和微軟合作完成的超級(jí)AI。微軟在自己的云——Azue HPC Cloud中構(gòu)建了超級(jí)計(jì)算機(jī)集群，將其提供給OpenAI。據(jù)悉，該超級(jí)計(jì)算機(jī)擁有285000個(gè)CPU（中央處理器）內(nèi)核和10000多顆AI芯片。
雖然英偉達(dá)在此番占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，但市場(chǎng)上還有很多企業(yè)在迎頭趕上，如谷歌的張量處理器TPU、百度的昆侖系列、華為海思的昇騰系列、阿里巴巴平頭哥的含光800等。
02、FPGA
FPGA（Field Programmable Gate Array）又稱現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，是指一種通過軟件手段更改、配置器件內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)和邏輯單元，完成既定設(shè)計(jì)功能的數(shù)字集成電路。
FPGA芯片在實(shí)時(shí)性（數(shù)據(jù)信號(hào)處理速度快）、靈活性等方面優(yōu)勢(shì)明顯，還可以編程、并行計(jì)算，在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域占據(jù)不可替代地位。
相比于CPU/GPU/ASIC，F(xiàn)PGA具有更高的速度和極低的計(jì)算能耗，常被用作專用芯片的小批量替代品。在AI模型構(gòu)建時(shí)，F(xiàn)PGA要實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)功能，需要與CPU結(jié)合，共同應(yīng)用于深度學(xué)習(xí)模型，同樣可以實(shí)現(xiàn)龐大的算力需求。
從市場(chǎng)格局看，全球FPGA芯片市場(chǎng)中，賽靈思和英特爾兩家企業(yè)占據(jù)了市場(chǎng)大部分的份額，由于FPGA芯片擁有較高的技術(shù)和資金壁壘，我國(guó)企業(yè)在該領(lǐng)域上差距較大。近年來，我國(guó)領(lǐng)先企業(yè)也在FPGA芯片芯片上實(shí)現(xiàn)了部分技術(shù)突破。如去年8月，京微齊力發(fā)布首顆國(guó)產(chǎn)22nm的FPGA芯片并成功量產(chǎn)。
03、ASIC
ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，即專用集成電路，其計(jì)算能力和計(jì)算效率可根據(jù)用戶特定需求進(jìn)行定制，廣泛應(yīng)用于人工智能設(shè)備、虛擬貨幣挖礦設(shè)備、耗材打印設(shè)備、軍事國(guó)防設(shè)備等智慧終端。
ASIC芯片可根據(jù)終端功能不同分為TPU芯片、DPU芯片和NPU芯片等。其中，TPU（Tensor Processing Unit）為張量處理器，專用于機(jī)器學(xué)習(xí)。DPU（Data Processing Unit），可為數(shù)據(jù)中心等計(jì)算場(chǎng)景提供引擎。NPU（Neural-network Processing Unit）是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，在電路層模擬人類神經(jīng)元和突觸，并用深度學(xué)習(xí)指令集直接處理大規(guī)模電子神經(jīng)元和突觸數(shù)據(jù)。
相比于GPU和FPGA，ASIC缺乏靈活性，特別是在AI、服務(wù)器這類領(lǐng)域，在各種算法不斷迭代的情況下，ASIC芯片的特性反而成為了它的累贅。但地平線CEO余凱曾公開表示，一旦軟件算法固定下來，專用集成電路ASIC一定是未來的方向，按每瓦功耗計(jì)算能力看，ASIC可比GPU提升30-50倍，這也將是未來行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。
目前，國(guó)外谷歌、英特爾、英偉達(dá)等科技巨頭相繼發(fā)布了TPU、DPU等ASIC芯片，國(guó)內(nèi)大廠也開始瞄準(zhǔn)這一市場(chǎng)迅速發(fā)力，比如寒武紀(jì)就推出了一系列ASIC加速芯片，華為也設(shè)計(jì)了昇騰310和昇騰910系列ASIC芯片。
Part.2、HBM/Chiplet有望受益
總體來看，在AIGC（AI Generated Content，AI生產(chǎn)內(nèi)容）推動(dòng)下，AI產(chǎn)業(yè)化由軟件向硬件切換，半導(dǎo)體+AI生態(tài)逐漸清晰，AI芯片產(chǎn)品將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模落地。硬件端核心包括AI芯片/GPU/CPU/FPGA/AISoC等，而在AI芯片中，算力及信息傳輸速率成為關(guān)鍵技術(shù)，芯片性能及成本的平衡也帶動(dòng)周邊生態(tài)，包括HBM/Chiplet等產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芤妗?/p>
01、新興存儲(chǔ)HBM
公開資料顯示，AI對(duì)話程序在執(zhí)行計(jì)算期間需要大容量、高速的存儲(chǔ)支持，業(yè)界預(yù)計(jì)AI芯片發(fā)展也將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大高性能存儲(chǔ)芯片需求。
三星電子就表示，為GPU和人工智能加速器提供數(shù)據(jù)的高性能高帶寬內(nèi)存(HBM)的需求將會(huì)擴(kuò)大。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，隨著AI聊天機(jī)器人服務(wù)的擴(kuò)展，對(duì)用于CPU的128GB 或更大容量的高性能 HBM 和高容量服務(wù)器 DRAM 的需求預(yù)計(jì)會(huì)增加。
近日，韓媒報(bào)道2023年開年后三星、SK海力士兩家存儲(chǔ)大廠HBM訂單快速增加，價(jià)格也水漲船高，市場(chǎng)人士透露近期HBM3規(guī)格DRAM價(jià)格上漲5倍。
02、Chiplet
此外，Chiplet技術(shù)也不可忽視，其是布局先進(jìn)制程、加速算力升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)。Chiplet異構(gòu)技術(shù)不僅可以突破先進(jìn)制程的封鎖，并且可以大幅提升大型芯片的良率、降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)成本、降低芯片制造成本。
目前，Chiplet已廣泛應(yīng)用于服務(wù)器芯片。AMD是Chiplet服務(wù)器芯片的引領(lǐng)者，其基于Chiplet的第一代AMDEPYC處理器中，裝載8個(gè)“Zen”CPU核，2個(gè)DDR4內(nèi)存通道和32個(gè)PCIe通道。2022年AMD正式發(fā)布第四代EPYC處理器，擁有高達(dá)96顆5nm的Zen4核心，并使用新一代的Chiplet工藝，結(jié)合5nm和6nm工藝來降低成本。
英特爾第14代酷睿Meteor Lake首次采用intel 4工藝，首次引入Chiplet小芯片設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)將于2023年下半年推出，至少性能功耗比的目標(biāo)要達(dá)到13代 Raptor Lake的1.5倍水平。
Part.3、結(jié) 語?
近期，英特爾全球高級(jí)副總裁、中國(guó)區(qū)董事長(zhǎng)王銳接受澎湃新聞?dòng)浾卟稍L時(shí)表示，會(huì)與中國(guó)客戶研究布局類ChatGPT算力模式?！拔覀兏俣取⒗锒加蟹浅Ｉ畹暮献?，下一步算力如何幫助我們建立新的模式都是值得期待的?！?/p>
在全球數(shù)字化、智能化的浪潮下，智能手機(jī)、自動(dòng)駕駛、數(shù)據(jù)中心、圖像識(shí)別等應(yīng)用推動(dòng)AI芯片市場(chǎng)迅速成長(zhǎng)，未來將有更多企業(yè)聚焦到AI芯片生產(chǎn)上來。
