近日，ChatGPT火爆異常，一度被認(rèn)為即將替代腦力工作，因?yàn)镃hatGPT可以重塑一切數(shù)據(jù)，完成信息編寫(xiě)、內(nèi)容創(chuàng)建、客戶聊天、法律文件等。

為此，各大專(zhuān)家也預(yù)測(cè)了未來(lái)會(huì)被ChatGPT替代的多種工作，包括：律師、投資顧問(wèn)、報(bào)稅師、會(huì)計(jì)師、醫(yī)療診斷專(zhuān)家、客服、營(yíng)銷(xiāo)顧問(wèn)、編劇、新聞工作者、程序員等。

沒(méi)想到，程序員們努力打造的人工智能居然能夠代替自己，果然是“上岸第一劍，先斬意中人”。

二級(jí)市場(chǎng)上，各類(lèi)上市公司開(kāi)始瘋狂蹭熱點(diǎn)，沾上AI就大漲，股價(jià)就像坐上了火箭，短短幾個(gè)交易日大漲超過(guò)50％甚至翻倍。

但實(shí)際上，ChatGPT真的沒(méi)有想象中的那樣，隨隨便便就顛覆。ChatGPT歸根結(jié)底還是AI（人工智能），而AI的基礎(chǔ)就是算力，算力依靠的是芯片。

如果造不出頂級(jí)的AI芯片，就沒(méi)有足夠的算力提供給ChatGPT，自然也就沒(méi)有所謂的顛覆了。

那么問(wèn)題來(lái)了，我國(guó)的AI芯片如何呢？與英偉達(dá)差距有多少呢？

ChatGPT基礎(chǔ)是AI芯片

AI芯片是一種專(zhuān)門(mén)處理人工智能計(jì)算、應(yīng)用等任務(wù)的一種芯片，也被稱為AI加速器或計(jì)算卡。

在架構(gòu)方面來(lái)看，AI芯片主要分為：GPU （圖形處理器）、FPGA （現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）、ASIC（專(zhuān)用集成電路）。

那么這些AI芯片如何使用呢？是不是一口氣全都堆上呢？當(dāng)然不是！

在實(shí)際應(yīng)用中，AI芯片又分為云端、邊緣、終端三種應(yīng)用場(chǎng)景。不同的場(chǎng)景根據(jù)實(shí)際情況搭配不同的AI芯片。

在云端，AI不僅要處理大量的數(shù)據(jù)，同時(shí)還要進(jìn)行各種各樣的AI服務(wù)，包括大量的AI訓(xùn)練和推理工作，對(duì)AI芯片的算力要求最高；

邊緣就是云端與終端之間的連接網(wǎng)絡(luò)，在此設(shè)立一些節(jié)點(diǎn)，用AI芯片承擔(dān)部分算力，可以有效降低云端的壓力，同時(shí)提高整個(gè)AI網(wǎng)絡(luò)的效率；

終端就是我們的手機(jī)、電腦、汽車(chē)、家電、監(jiān)控等設(shè)備，這里的AI芯片要嵌入設(shè)備內(nèi)部，在終端采集數(shù)據(jù)，并完成數(shù)據(jù)處理，主要負(fù)責(zé)推斷。

根據(jù)以上的內(nèi)容，我們可以看出云端服務(wù)器方面通常使用GPU，利用其高性能高功耗的特點(diǎn)，可以批量處理密集型任務(wù)；在邊緣端，F(xiàn)PGA更適合信號(hào)處理系統(tǒng)，各類(lèi)接口；而我們的手機(jī)、電腦、汽車(chē)則需要更專(zhuān)用的集成電路。

但無(wú)論何種類(lèi)型的AI芯片，它們都需要一個(gè)共同的特性，那就是“強(qiáng)大的算力”。

根據(jù)Open AI測(cè)算：自2012年以來(lái)，全球頭部AI模型訓(xùn)練算力需求3-4個(gè)月翻一番，每年頭部訓(xùn)練模型所需算力增長(zhǎng)幅度高達(dá)10倍。

對(duì)于AI算力的快速需求，我們也可以從各類(lèi)事件中感受到。

1、阿爾法狗大戰(zhàn)李世石

2016年3月9日，阿爾法狗經(jīng)過(guò)三個(gè)多小時(shí)鏖戰(zhàn)，擊敗了圍棋九段高手李世石。這是AI第一次展現(xiàn)出它驚人的實(shí)力。

當(dāng)時(shí)的阿爾法狗用了1202個(gè)CPU、176個(gè)GPU，約有800多萬(wàn)核并行計(jì)算,同時(shí)還花費(fèi)電費(fèi)3千美元。而李世石大概需要兩個(gè)饅頭，一碟泡菜，一瓶礦泉水就可以了吧！

可見(jiàn)彼時(shí)的AI因?yàn)樗懔Σ蛔?，只等堆加?shù)量，同時(shí)能耗也非常高。

2017年，升級(jí)版的阿爾法狗擊敗了國(guó)際圍棋大師柯潔，再次引發(fā)人們的關(guān)注。

2、百度無(wú)人駕駛汽車(chē)

2017年7月6日，百度召開(kāi)AI開(kāi)發(fā)者大會(huì)，百度總裁陸奇在介紹“Apollo”計(jì)劃時(shí)，大屏幕出現(xiàn)了百度創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)李彥宏坐在無(wú)人駕駛汽車(chē)行駛在北京五環(huán)的畫(huà)面。

從畫(huà)面中可以看到，李彥宏坐在副駕駛位置，全程不碰方向盤(pán)，全部由AI操控。

李彥宏表示：“汽車(chē)行駛很平穩(wěn)，感覺(jué)非常不錯(cuò)?！?/span>

據(jù)悉百度的無(wú)人駕駛汽車(chē)Apollo，采用了英特爾和英偉達(dá)兩家公司的AI芯片。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)上路前需要超過(guò)100億公里的測(cè)試，如果不采用AI芯片，而擁純?nèi)斯さ脑?，需?00輛汽車(chē)7*24小時(shí)測(cè)試100年。而搭載了AI芯片后的Apollo一天就可以跑上百萬(wàn)公里。

3、ChatGPT的狂歡

人工智能實(shí)驗(yàn)室OpenAI研發(fā)的ChatGPT聊天機(jī)器人，能夠進(jìn)行普通聊天、信息咨詢、撰寫(xiě)詩(shī)詞作文、修改代碼等，號(hào)稱能夠替代腦力工作者。

不少網(wǎng)友通過(guò)ChatGPT，“撰寫(xiě)”了玄幻類(lèi)、科普類(lèi)的文章，甚至論文；五花八門(mén)的提問(wèn)也讓ChatGPT應(yīng)接不暇。

那么ChatGPT需要多少算力呢？

ChatGPT的總算力消耗約為3640PF-days，至少要7-8個(gè)投資30億規(guī)模的數(shù)據(jù)中心才能支撐ChatGPT的運(yùn)行。

光從模型訓(xùn)練算力具體來(lái)看，至少需要上萬(wàn)顆英偉達(dá) GPU A100，以參數(shù)規(guī)模為1750億的GPT-3為例，一次模型訓(xùn)練成本超過(guò) 1200 萬(wàn)美元。

從這三個(gè)事件中我們可以看出，AI芯片的算力需求正在快速的增長(zhǎng)，并且已經(jīng)逼近現(xiàn)有芯片算力的極限，這就倒逼芯片廠商快速的迭代升級(jí)。

那么，在眾多芯片廠商中，誰(shuí)能承擔(dān)的起未來(lái)算力需求呢？

GPU領(lǐng)導(dǎo)者英偉達(dá)

在AI芯片領(lǐng)域，英偉達(dá)跑在了前面。

英偉達(dá)（NVIDIA）由美籍華人黃仁勛創(chuàng)建，總部位于加州圣克拉拉市，是一家設(shè)計(jì)顯示芯片和主板芯片組為主的人工智能計(jì)算公司，也是GPU的發(fā)明者。

可以說(shuō)，英偉達(dá)定義了GPU，推動(dòng)了圖形計(jì)算的快速發(fā)展，也推動(dòng)了AI的快速發(fā)展。

1999年時(shí)，圖形顯示需求規(guī)模急速增加，CPU已經(jīng)無(wú)法滿足，此時(shí)，英偉達(dá)順勢(shì)推出了世界第一款GPU GeForce 256，成為CPU外最重要的邏輯芯片。

英偉達(dá)高速發(fā)展的十幾年中，平均每半年就推出一款新品，每?jī)赡昃透乱淮渭軜?gòu)，在AI、自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，就連英特爾、AMD也只能望其項(xiàng)背。

2010年，谷歌的AI訓(xùn)練采用了16000臺(tái)英特爾CPU進(jìn)行訓(xùn)練，后來(lái)英偉達(dá)為其提供了GPU，僅僅需要12個(gè)GPU就完成了這項(xiàng)工作。

2021年，云計(jì)算、自動(dòng)駕駛、大型網(wǎng)游等對(duì)算力的快速需求，極大的刺激了英偉達(dá)打造更為先進(jìn)的GPU H100。

英偉達(dá)H100采用了臺(tái)積電5nm工藝，比上一代A100在制造工藝方面更為先進(jìn)；

在晶體管數(shù)量方面，H100集成了800億個(gè)晶體管，比A100（540億）提升了48%，整體性能提升了6倍，算力提升3.2倍。

H100還可以加速動(dòng)態(tài)規(guī)劃，優(yōu)化路徑，在這種條件下，H100的算法將進(jìn)一步提升7倍。

H100的在數(shù)據(jù)吞吐量上提升了30倍，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)3TB/s 的顯存帶寬，以及5TB/s的互聯(lián)網(wǎng)速度。

H100還可以把單個(gè)GPU分拆為7個(gè)，同時(shí)進(jìn)行不同的運(yùn)算任務(wù)，而且還可以將部分能力擴(kuò)展7倍。

H100還是全球首個(gè)加密計(jì)算GPU，在提高性能的同時(shí)，有效的保護(hù)用戶數(shù)據(jù)和隱私，非常適合應(yīng)用在醫(yī)療、金融和云計(jì)算領(lǐng)域。

除了H100，英偉達(dá)最新研發(fā)的自動(dòng)駕駛芯片Thor，號(hào)稱業(yè)內(nèi)最強(qiáng)，融合了CPU、AI加速架構(gòu)和GPU，算力高達(dá)2000TOPS，是目前高通最新車(chē)載芯片8295（30TOPS）的66倍。

同時(shí)，英偉達(dá)正在開(kāi)發(fā)新一代人工智能計(jì)算機(jī)——Eos，搭載了4600個(gè)H100 GPU，比世界上最快的超算還快1.4倍。很快，全球最快的計(jì)算機(jī)將與人們見(jiàn)面。

如今，英偉達(dá)在GPU領(lǐng)域市場(chǎng)份額高達(dá)70%，獨(dú)立顯卡領(lǐng)域市場(chǎng)份額更是高達(dá)86%。

作為全球領(lǐng)先的AI芯片研發(fā)公司，英偉達(dá)將在AI快速發(fā)展的浪潮中，賺得盆滿缽滿。而收入重新投入研發(fā)中，形成良性循環(huán)，未來(lái)的英偉達(dá)真的無(wú)法想象。

那么國(guó)產(chǎn)AI芯片與英偉達(dá)差距有多大呢？

國(guó)產(chǎn)AI芯片性能如何

國(guó)產(chǎn)AI芯片公司大大小小十幾家，包括：龍芯、景嘉微、華為海思、摩爾線程、璧仞科技、天數(shù)智芯等等，但與英偉達(dá)比起來(lái)還差很多。

景嘉微是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的GPU廠商，成立于2006年，總部位于湖南長(zhǎng)沙。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，景嘉微GPU性能如何呢？

根據(jù)官方數(shù)據(jù)，景嘉微JM9231核心頻率為1.8 GHz，浮點(diǎn)性能可達(dá)8TFLOPS，落后英偉達(dá)最先進(jìn)的Thor（2000TFLOPS）250倍。

璧仞科技公司研發(fā)的壁仞100，采用了7nm工藝制程，晶體管數(shù)量達(dá)到了770億顆晶體管，具有高算力、高通用性、高能效三大優(yōu)勢(shì)。

在算力方面，16位浮點(diǎn)算力達(dá)到1000T以上、8位定點(diǎn)算力達(dá)到2000T以上，號(hào)稱領(lǐng)先國(guó)際大廠3倍。

從算力來(lái)看，壁仞100直接對(duì)標(biāo)了英偉達(dá)H100，這著實(shí)令人驚嘆，似乎不久之后，我們?cè)僖膊恍枰蕾囉ミ_(dá)了，但事實(shí)真的如此嗎？

英偉達(dá)的GPU之所以能制霸全球，強(qiáng)大的CUDA生態(tài)系統(tǒng)絕對(duì)是重要關(guān)鍵。

CUDA全稱Compute Unified Device Architecture，翻譯成漢語(yǔ)就是統(tǒng)一計(jì)算架構(gòu)，這是由英偉達(dá)所推出的一種集成技術(shù)，是英特爾對(duì)GPU的正式名稱。

目前GPU市場(chǎng)上，英特爾一家獨(dú)大，70%以上的市場(chǎng)都被其掌控著。如果國(guó)產(chǎn)GPU廠商想要生存發(fā)展，就必須兼容CUDA。

但CUDA是英偉達(dá)的技術(shù)，并且英偉達(dá)發(fā)展迅速，芯片更新速度非?？?，想要100%的兼容是根本做不到的。

怎么辦呢？一方面魔改，一方面發(fā)展自己的生態(tài)，但是難度實(shí)在太大了，因此國(guó)內(nèi)GPU廠商日子都很難過(guò)。

更為要命的是：一旦性能、算力領(lǐng)先，威脅到美企的地位，必然會(huì)遭受打壓封鎖。

那么國(guó)產(chǎn)GPU廠商就會(huì)陷入“華為式”的被動(dòng)，最典型的就是無(wú)人代工。

內(nèi)地芯片制造技術(shù)最強(qiáng)的是中芯國(guó)際，目前只能量產(chǎn)12nm工藝的芯片，而英偉達(dá)H100采用了5nm工藝，相差2代。

而中芯國(guó)際CEO梁孟松也表示，中芯國(guó)際目前攻克了7nm技術(shù)，但苦于沒(méi)有EUV光刻機(jī)，因此只能止步于12nm工藝。

EUV光刻機(jī)是工業(yè)皇冠上的明珠，由10萬(wàn)個(gè)精密零部件組成，這些零部件由全球2000家公司提供。一個(gè)國(guó)家單獨(dú)完成EUV光刻機(jī)的研發(fā)被稱為“不可能的工作”。

加上EDA工具、半導(dǎo)體材料方面的落后，國(guó)產(chǎn)GPU之路還很長(zhǎng)，距離英偉達(dá)還很遠(yuǎn)。

寫(xiě)到最后

ChatGPT火出了圈，但萬(wàn)丈高樓平地起，靠的是良好的基礎(chǔ)，這個(gè)基礎(chǔ)就是AI芯片。

先進(jìn)的AI芯片代表著強(qiáng)大的算力，強(qiáng)大的算力才能支持人工智能繼續(xù)更新迭代，最終為人類(lèi)分擔(dān)大量的腦力、體力勞動(dòng)。

我國(guó)的AI芯片在設(shè)計(jì)和生態(tài)方面遠(yuǎn)落后于英偉達(dá)，制造、設(shè)備、材料方面也差距甚大，要想達(dá)到世界領(lǐng)先，支撐起AI需求的強(qiáng)大算力，至少還需要二十年，甚至更久。

所以說(shuō)，目前的ChatGPT對(duì)于我們來(lái)說(shuō)就是概念、炒作，我們距離真正的人工智能還很遠(yuǎn)。