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打破头部厂商AI霸权,国产ASIC芯片想突围

   日期:2025-01-22     浏览:18129    评论:0    
核心提示:自从AI大模型开始变小,进入手机端、PC端乃至自动驾驶的汽车中,硬件设备能不能正常处理这些数据模型就成了新问题,也就是硬件怎
 自从AI大模型开始变“小”,进入手机端、PC端乃至自动驾驶的汽车中,硬件设备能不能正常处理这些数据模型就成了新问题,也就是硬件怎么跟上软件的发展?NPU(神经网络处理器)这个原先有点鸡肋的芯片,在AI应用的快速发展中地位陡升。
熟悉3C产品的读者应该知道,手机正常运行是离不开SoC(System-on-Chip,系统级芯片)的,它是一种将多个电子组件集成到单个芯片上的集成电路设计。SoC虽然只有指甲盖那么大,但是“五脏俱全”,集成于此的各个模块支撑着手机所有功能的正常运作,比如负责手机应用流畅切换的CPU、支持游戏画面快速加载的GPU,以及专门负责实现AI运算和Al应用运行的NPU。
CPU是计算机的通用“大脑”,可处理各种任务,但是不专也不精;GPU功能多样、能力强大,不仅擅长图像处理,还因为出众的并行运算能力,成为AI时代各家必争之物。而NPU(Neural Processing Unit,神经网络处理器)之所以可以直接影响3C产品AI能力的强弱,是因为它模仿人的神经网络,专门为执行机器学习算法而生,这种专业化的出身,使其能够为AI工作任务提供比GPU更高的性能。  
这就是ASIC(Application Specific Integrated Circuit,独特应用芯片)技术的魅力。为特定用途而定制的集成电路芯片即为ASIC芯片,这种芯片的特点就是电路逻辑不可编程,在被设计、制作出来后只能跑一种算法、干一种活,最典型的例子就是矿机芯片。
高确定性换来的是高效率以及性能的优化:由于是为特定应用程序设计的,其电路也可以高度优化,因此最大程度地减少功耗。在AI应用领域,AI加速芯片可以分为GPU、FPGA、ASIC三种技术路线,同时芯片算力水平也依次递增。
博通ASIC芯片设计制造能力从一次次收购中而来
回到现实,在当下的AI浪潮中,英伟达已经凭借高端GPU稳坐“卖铲人”第一把交椅,但它并不是唯一一个受益者。之前的文章中我们曾提及,半导体领域的老牌龙头博通能够“挑战”英伟达,是因为通过收购押中了AI软件这一未来技术风向标,其实更重要的还是其在算力硬件层的设计能力,这一点吸引了诸多想要打破英伟达垄断的大客户。   
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被“抬”到前台的设计厂商
虽然英伟达GPU占尽了风头,但国内外诸多AI科技企业都没有放弃过自研芯片。
亚马逊AWS团队对自研芯片的评价,或许可以代表部分AI企业的心声:由于AI深度学习使用量增加,开发团队受到固定运算限制,连带影响其模型、应用程式开发,“通过投入自制芯片,能降低训练成本”。
头部科技企业的AI自研芯片
亚马逊AWS第一代自制AI训练芯片Trainium相较于同等级的其他芯片,不仅能节省50%的训练成本,效能也显著提升。去年年末发布的训练芯片Trainium 2相较于第一代,速度提升至4倍,并且能够部署在多达10万个芯片的计算集群中,大幅降低了训练模型的时间,同时提高至2倍的能效表现。
当这些大公司纷纷开始自研芯片的时候,最大的受益者就是ASIC服务商,博通是个典型但并非唯一。
博通虽然会因为看重云端集成软件解决方案,而斥资690亿美元收购全球虚拟化和云计算基础架构的头部企业VMware,但AI软件服务只能算是有预见性的未来投注,并不是让博通一跃成为仅此于英伟达的AI芯片厂商的契机——真正的机会来自于其擅长的ASIC设计服务。   
通过ASIC技术自研AI训练芯片是最节省成本的方式,这在上一波由Alpha GO掀起的AI浪潮中就已经被证明,谷歌的TPU(张量处理单元)也是最典型的代表。2016年,谷歌为深度学习专门打造了TPU,专门为其机器学习框架TensorFlow设计,曾应用于AlphaGo,现在已经更迭至第四代,大部分部署于谷歌云平台,还有一部分Tensor芯片今年搭载到了谷歌旗下的Pixel 9系列手机上,直接在本地设备上处理AI计算任务。
而谷歌的TPU芯片设计正是由博通来做的。据业内人士透露,博通作为通信巨头拥有提升信号传输效率的关键工具——SerDes(串行器/解串器) 通信技术。值得一提的是,这个技术也是通过收购获得的。2013年,博通以66亿美元的价格收购了LSI旗下的SerDes部门。
简单介绍一下年轻读者比较陌生的LSI。成立于1981年的LSI logic,在上世纪90年代已经是当时最大的ASIC企业,也是ASIC行业的先驱之一。基于丰富的IP核心技术,它拥有强大的ASIC设计和制造能力,可以为客户提供高性能、低功耗且完整的ASIC解决方案以及产品。当时的商业模式和现在也差不多,就是给那些自己没有能力设计ASIC芯片的公司,提供设计服务;设计方案通过后,这些公司再下单采购ASIC芯片。
SerDes通信技术对于ASIC芯片的帮助在于能解决一个关键问题,即芯片之间的通信,这让谷歌很是心动。
 
 
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