半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的下個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)，藏在ChatGPT里

“首先，人工智能技術(shù)的快速發(fā)展正在推動(dòng)芯片行業(yè)的創(chuàng)新。越來(lái)越多的企業(yè)正在研發(fā)專門(mén)用于加速人工智能工作負(fù)載的芯片，例如圖形處理器（GPU）、Tensor處理器（TPU）和專用集成電路（ASIC）等。這些芯片可以顯著提高人工智能應(yīng)用的性能和效率，從而推動(dòng)了人工智能技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用。其次，芯片行業(yè)正在朝著更加節(jié)能和可持續(xù)的方向發(fā)展。隨著全球?qū)δ茉聪暮铜h(huán)境保護(hù)的關(guān)注不斷增加，芯片制造商正在研發(fā)能夠在更低的功耗下實(shí)現(xiàn)更高性能的芯片，同時(shí)也在優(yōu)化制造過(guò)程和材料，減少對(duì)環(huán)境的影響。最后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速普及也在推動(dòng)芯片行業(yè)的發(fā)展。越來(lái)越多的設(shè)備和傳感器需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，從而需要更多的芯片來(lái)支持這些應(yīng)用。這也催生了一些新的芯片設(shè)計(jì)和制造需求，例如低功耗、小型化和高度集成化等?？傊?，隨著科技的不斷進(jìn)步，芯片行業(yè)也將繼續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新，為各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供更好的技術(shù)支持和解決方案?！?/p>

以上，是ChatGPT在面對(duì)“ChatGPT會(huì)給芯片行業(yè)帶來(lái)怎樣的影響”時(shí)候的答案。自從ChatGPT出圈以來(lái)，AI能給各行各業(yè)帶來(lái)怎樣的變化成為了大家都在好奇的問(wèn)題。雖說(shuō)ChatGPT是一個(gè)語(yǔ)言訓(xùn)練模型，但人們相信它能帶來(lái)深刻的改變。中科院《人工智能新近發(fā)展及其對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究范式的影響》一文指出，因?yàn)镃hatGPT?可以在搜索信息、收集數(shù)據(jù)、撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述、編寫(xiě)代碼、檢查程序、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、翻譯文本等方面發(fā)揮作用，因此有助于學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域提高效率；同時(shí)基于人工智能或由人工智能輔助的經(jīng)濟(jì)決策可提供更有效的資源配置方案、改進(jìn)政策評(píng)估精準(zhǔn)性，以及提升經(jīng)濟(jì)決策的科學(xué)性等，因此也有可能對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)乃至整個(gè)社會(huì)科學(xué)的研究范式產(chǎn)生影響。

ChatGPT為芯片行業(yè)帶來(lái)新的增長(zhǎng)動(dòng)力

ChatGPT為許多公司提供了許多應(yīng)用場(chǎng)景。在之前消費(fèi)電子較為低迷的時(shí)候，一些GPU、DPU公司的產(chǎn)品可能找不到應(yīng)用場(chǎng)景。但隨著ChatGPT出現(xiàn)，相關(guān)芯片的應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)始增加。

正如開(kāi)頭所說(shuō)，ChatGPT未來(lái)可能為各個(gè)行業(yè)帶來(lái)無(wú)限的可能性，這意味著隨著越來(lái)越多的領(lǐng)域應(yīng)用，也就會(huì)有越來(lái)越多對(duì)芯片的需求。正是這樣的潛力，讓芯片巨頭（也是在AI領(lǐng)域最具代表性的公司）英偉達(dá)在不久前的GTC發(fā)布會(huì)上發(fā)布了為 ChatGPT 準(zhǔn)備的芯片。因?yàn)橐訡hatGPT為代表的AIGC正在改變科技公司對(duì)于算力的需求。當(dāng)前唯一可以實(shí)際處理 ChatGPT 的 GPU 是英偉達(dá) HGX A100。為了ChatGPT市場(chǎng)，針對(duì)算力需求巨大的 ChatGPT，英偉達(dá)發(fā)布了 NVIDIA H100 NVL，這是一種具有 94GB 內(nèi)存和加速Transformer Engine 的大語(yǔ)言模型（LLM）專用解決方案，配備了雙 GPU NVLINK 的 PCIE H100 GPU。

從芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)來(lái)看，AI可能讓EDA工具運(yùn)行的更快，同時(shí)也可能幫助不同的公司定制不同的使用流程。人工智能驅(qū)動(dòng)的 EDA 設(shè)計(jì)套件提供了一條前進(jìn)的道路，補(bǔ)充和增強(qiáng)了工程團(tuán)隊(duì)的工作。根據(jù)德勤全球的數(shù)據(jù)，全球頂級(jí)半導(dǎo)體公司今年將在內(nèi)部和第三方 AI 工具上花費(fèi) 3 億美元來(lái)設(shè)計(jì)芯片，預(yù)計(jì)未來(lái)四年這一支出將每年增長(zhǎng) 20%。將AI 用于硅芯片設(shè)計(jì)的固有優(yōu)勢(shì)之一是，隨著工具從設(shè)計(jì)到設(shè)計(jì)不斷學(xué)習(xí)，它們會(huì)變得更好。AI 可以使工程師能夠?qū)⒕哂姓_規(guī)格的芯片更快地推向市場(chǎng)，并創(chuàng)建更復(fù)雜的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)。除了作為芯片公司產(chǎn)品的新市場(chǎng)，AI技術(shù)也有可能為芯片制造帶來(lái)新的技術(shù)飛躍。據(jù)報(bào)道，英偉達(dá)、蘋(píng)果、AMD正搶奪臺(tái)積電的AI芯片訂單，上述公司近期同步對(duì)臺(tái)積電下急單，相關(guān)芯片將在4月后逐步產(chǎn)出。

還有哪些芯片公司能借東風(fēng)？

ChatGPT不只會(huì)帶動(dòng)三巨頭，也會(huì)給其他的半導(dǎo)體公司帶來(lái)新機(jī)遇。AI芯片相關(guān)公司，Graphcore的IPU是針對(duì)人工智能計(jì)算而設(shè)計(jì)，計(jì)算的特點(diǎn)主要是面向計(jì)算圖，是以圖來(lái)作為抽象構(gòu)建的處理器架構(gòu)。IPU是一個(gè)大規(guī)模并行的多指令多數(shù)據(jù)架構(gòu)，采用能耗更低的片上SRAM。這樣的架構(gòu)非常適合做一些精細(xì)化的高性能計(jì)算、人工智能以及圖計(jì)算。Graphcore的產(chǎn)品也已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用，比如使用人工智能做健康方面研究的LabGenius，使用IPU做股票預(yù)測(cè)的Man，利用IPU做大語(yǔ)言模型剛剛發(fā)布新品的自然語(yǔ)言服務(wù)公司pineso，美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Argonne。未來(lái)，以Graphcore為代表的AI芯片細(xì)分領(lǐng)域的公司將迎來(lái)極大的增長(zhǎng)點(diǎn)。ChatGPT執(zhí)行大算力的同時(shí)也需要大容量的內(nèi)存支撐，英偉達(dá)GPU搭載了包括高帶寬存儲(chǔ)器（HBM）在內(nèi)的大量DRAM。

新興AI產(chǎn)品對(duì)高性能存儲(chǔ)芯片的需求也在拉動(dòng)相關(guān)廠商的出貨量。據(jù)韓國(guó)經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)報(bào)道，受惠于ChatGPT，三星、SK海力士高帶寬內(nèi)存（high bandwidth memory，HBM）接單量大增。

除了硬件，IP核公司的業(yè)務(wù)也有望迎來(lái)增長(zhǎng)。IP核心公司可以開(kāi)發(fā)針對(duì)AI推斷進(jìn)行優(yōu)化的IP核心，可以與ChatGPT模型集成，以加速其性能。同時(shí)IP核心公司可以為ChatGPT設(shè)計(jì)定制產(chǎn)品，設(shè)計(jì)可以針對(duì)AI計(jì)算提升性能降低功耗的產(chǎn)品。IP公司芯耀輝就表示，AI應(yīng)用的增長(zhǎng)可以為數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸等接口IP業(yè)務(wù)帶來(lái)新的機(jī)遇。

人工智能改變世界，還要時(shí)間

人們對(duì)AI技術(shù)的期待不僅僅是能帶來(lái)多大的市場(chǎng)，也包括AI技術(shù)如何改變半導(dǎo)體行業(yè)。產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)也都在探索如何利用AI技術(shù)EDA公司和芯片制造公司都在探索如何通過(guò)AI技術(shù)提高產(chǎn)品。計(jì)算光刻模擬了光通過(guò)原件與光刻膠相互作用時(shí)的行為，這些行為是根據(jù)麥克斯韋方程描述的，這是芯片設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中需要算力最多的任務(wù)。通過(guò)CuLitho技術(shù)，可以加速基于軟件的芯片設(shè)計(jì)，并加速用于在芯片上打印該設(shè)計(jì)的光刻掩模的物理制造之間的步驟。除了英偉達(dá)，這一技術(shù)已經(jīng)吸引了ASML、Synopsys和臺(tái)積電的合作。

德勤指出，“人工智能設(shè)計(jì)工具使芯片制造商能夠突破摩爾定律的界限，節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)，緩解人才短缺，甚至將舊芯片設(shè)計(jì)帶入現(xiàn)代時(shí)代。同時(shí)，這些工具可以提高供應(yīng)鏈的安全性，并有助于緩解下一次芯片短缺?！?/p>

除了硬件，由于AI可以使用大量的文本數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，因此AI也可以進(jìn)行芯片訓(xùn)練。

不過(guò)要訓(xùn)練出這樣的AI仍需要大量時(shí)間。雖然人工智能在復(fù)雜任務(wù)（例如國(guó)際象棋和圍棋等棋盤(pán)游戲）中可以勝過(guò)人類表明AI在開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體領(lǐng)域的潛力。然而，為了在棋盤(pán)游戲中打敗人，計(jì)算機(jī)接受了大量廉價(jià)數(shù)據(jù)的訓(xùn)練。相比之下，生成半導(dǎo)體工藝數(shù)據(jù)的成本很高。由于材料、設(shè)備和分析工具的成本，單個(gè)實(shí)驗(yàn)的成本可能超過(guò) 1000 美元。

半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)的高成本意味著工程師通常通過(guò)測(cè)試制造設(shè)備的機(jī)器的一百種不同參數(shù)組合或“方法”來(lái)開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體工藝，例如等離子體壓力和晶圓溫度。這種有限的數(shù)據(jù)使得很難創(chuàng)建精確到原子尺度的預(yù)測(cè)模型。在3D NAND器件中創(chuàng)建內(nèi)存孔或蝕刻其他器件特征時(shí)，工藝工程師面臨著超過(guò)一千萬(wàn)億種不同的高縱橫比蝕刻方法，這個(gè)數(shù)字簡(jiǎn)直是壓倒性的。從這一角度來(lái)看，在AI改變世界之前，AI技術(shù)對(duì)于芯片相關(guān)公司來(lái)說(shuō)還是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，并不會(huì)在一夜之間改變行業(yè)。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的下一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)是什么呢？

ChatGPT是這么說(shuō)的：

“作為一名 AI 模型，我不能預(yù)測(cè)未來(lái)或提供投資建議。但是，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一直在不斷發(fā)展和變化。以下是一些可能成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)下一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)的趨勢(shì)：

5G技術(shù)：隨著5G技術(shù)的普及，對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸和處理的需求也將增加，這可能會(huì)促使半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)：隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及，將需要大量的傳感器和處理器來(lái)收集、處理和傳輸數(shù)據(jù)，這也將促進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

人工智能：人工智能需要大量的計(jì)算資源和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，因此需要高性能的芯片和處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這也可能成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)。

電動(dòng)汽車(chē)：隨著對(duì)可持續(xù)能源的需求和對(duì)環(huán)境友好的汽車(chē)的要求不斷增加，電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)也將繼續(xù)增長(zhǎng)。這將需要更多的電池和電力管理芯片，這也可能成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)。

總之，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的下一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)將取決于市場(chǎng)需求和技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展?！?/p>

作者：六千