今天，中國最大 AI 單芯片邃思 2.0 在上海正式發(fā)布，這款芯片面向 AI 云端訓(xùn)練，尺寸為 57.5 毫米 ×57.5 毫米（面積為 3306mm²），達(dá)到了芯片采用的日月光 2.5D 封裝的極限，與上代產(chǎn)品一樣采用格羅方德 12nm 工藝，單精度 FP32 算力為 40TFLOPS，單精度張量 TF32 算力為 160TFLOPS，整數(shù)精度 INT8 算力為 320TOPS。

燧原科技創(chuàng)始人兼 COO 張亞林表示：“基于邃思 2.0 芯片打造的云燧 T20 加速卡支持的集群規(guī)模從上一代云燧 T10 的千張卡提升至 8000 卡，用云燧 T20 可以打造一個 E 級單精度算力集群 CloudBlazer Matrix 2.0?！?/p>

E（Exascale）級計算也就是百萬兆級的計算，是目前全球頂尖超算系統(tǒng)新的追逐目標(biāo)。用一個不精確的說法來解釋百萬兆級計算，一個百萬兆級計算機(jī)一瞬間進(jìn)行的計算，相當(dāng)于地球上所有人每天每秒都不停地計算四年。

那號稱中國最大 AI 單芯片，有何特色？競爭力到底如何？

▲  燧原科技 CEO 趙立東（左）與 燧原科技 COO 張亞林（右）

中國最大 AI 計算單芯片的兩個“首個”

2019 年底，燧原科技發(fā)布了從啟動項目研發(fā)到發(fā)布用時僅 18 個月的云端訓(xùn)練芯片邃思 1.0，基于邃思 1.0 的云燧 T10 加速卡單精度算力高達(dá) 20TFLOPS。時隔一年半，邃思 2.0 和云燧 T20 就推向市場。之所以說“就”，是因為云端訓(xùn)練這樣復(fù)雜的超高算力芯片通常的迭代周期是兩到三年一代，如果遇上特殊情況可能還會延遲半年。

“我們第一代和第二代產(chǎn)品的迭代節(jié)奏快于業(yè)內(nèi)速度，主要有兩方面的原因，一方面是首代產(chǎn)品落地后得到了用戶的反饋，另一方面是我們內(nèi)部技術(shù)和架構(gòu)的更新，催生了第二代產(chǎn)品?！睆垇喠终f，“從一開始我們就強(qiáng)調(diào)精準(zhǔn)執(zhí)行產(chǎn)品路線圖，第二代產(chǎn)品精準(zhǔn)符合燧原的產(chǎn)品路線圖。”

至于燧原未來是否會保持云端 AI 訓(xùn)練芯片一年半一代的更新速度，張亞林表示目前暫不方便透露，但會精準(zhǔn)執(zhí)行其產(chǎn)品路線圖。

想要在整個行業(yè)缺芯的大背景下精準(zhǔn)執(zhí)行產(chǎn)品路線圖顯然是一個巨大的挑戰(zhàn)。在 2020 年疫情開始的時候，燧原準(zhǔn)備了兩套方案，同時發(fā)揮團(tuán)隊成員超過 15 年以上行業(yè)經(jīng)驗的優(yōu)勢，以及第一代產(chǎn)品開發(fā)過程中建立的供應(yīng)鏈關(guān)系，最終保證產(chǎn)品的如期推出。

張亞林說：“燧原的整個供應(yīng)鏈非常穩(wěn)健，客戶不必?fù)?dān)心燧原產(chǎn)品的供貨問題。”

在路線圖精準(zhǔn)下，為什么要把芯片面積做大？張亞林解釋，燧原做芯片是高舉高打，做大芯片和高端芯片是我們追求的目標(biāo)，芯片的尺寸大小背后代表的是科技含量，對于中國芯片行業(yè)的貢獻(xiàn)才是更大的價值體現(xiàn)。

但更大的芯片面積，就代表著更高成本。對此，張亞林表示：“一個成熟的產(chǎn)品必須考慮回報率（ROI）。我們需要做的是在定義產(chǎn)品時，計算好這個產(chǎn)品在市場上的整體收入和銷量，從整個產(chǎn)品的成本角度和能夠帶給客戶的價值定義產(chǎn)品。所以我們會持續(xù)關(guān)注前沿技術(shù)，但不會一味追求最新的技術(shù)，依然從芯片的性能、成本、功耗三方面考慮?！?/p>

邃思 2.0 的特性中，有兩個中國首個，一個是首個支持 TF32 精度的 AI 芯片，另一個是首個支持最先進(jìn)內(nèi)存 HBM2E 的產(chǎn)品。

AI 業(yè)界一直在追求用更小的數(shù)據(jù)位寬實現(xiàn)更高的模型精度。因此，AI 模型不斷優(yōu)化，數(shù)據(jù)類型不斷推新，AI 芯片作為底層支撐就需要在支持更多數(shù)據(jù)類型的同時消耗更低能耗。

TF32 代表的是張量單精度 32 位數(shù)據(jù)類型，相比傳統(tǒng)的 FP32，TF32 在位寬更大的同時，消耗的帶寬以及計算資源顯著更小，被業(yè)界視為能夠取代全尺寸單精度數(shù)據(jù)的革新性數(shù)據(jù)精度。

“目前業(yè)界的判斷是，TF32 對大部分 AI 場景都有應(yīng)用潛力。我們緊跟國際創(chuàng)新者的步伐，很早就布局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)度的研究和分析，所以才有了燧原第二代產(chǎn)品就支持 TF32 精度?！睆垇喠滞瑫r指出：“邃思 2.0 支持全精度 AI 精度范圍，包括 FP32、TF32、FP16、BF16 和 INT8。要用一個非常革命性的算力引擎囊括所有的精度，并且能夠做到所有的精度的算力都有效，這是非常大的挑戰(zhàn)?！?/p>

打破算力與存儲之間的瓶頸，高效利用數(shù)據(jù)是 AI 芯片的另一大挑戰(zhàn)。在國內(nèi)最大的 AI 計算單芯片中，集成了 4 顆三星 HBM2E，支持最高 64 GB 內(nèi)存，內(nèi)存帶寬最高達(dá) 1.8 TB/s。

“HBM2E 是目前全球最快的存儲芯片，通過集成 4 顆 HBM2E，邃思 2.0 可以實現(xiàn)算力和存儲帶寬的匹配，實現(xiàn)更強(qiáng)算力。我們一直努力把理論算力和理論帶寬匹配，有效控制整個產(chǎn)品的成本。采用最新的技術(shù)并不會使我們產(chǎn)品的整體擁有成本增加?！睆垇喠直硎?。

在燧原的產(chǎn)品理念中，更好的 AI 芯片只是構(gòu)建 AI 系統(tǒng)的基礎(chǔ)，客戶最關(guān)心的并非底層 AI 芯片的參數(shù)。

AI 芯片的比拼上升到系統(tǒng)級

“客戶并不會直接關(guān)心芯片層面的理論參數(shù)，AI 落地的時候，他們更看重的是包括硬件、軟件、互聯(lián)的整體解決方案的有效利用率。所以我們已經(jīng)從單芯片的維度升級到了更高的系統(tǒng)層面。這也是燧原推出整機(jī)多卡、多卡互聯(lián)、分布式軟件、云端部署的一整套交鑰匙解決方案的原因?！睆垇喠终f道，“我們也更強(qiáng)調(diào)通過低碳綠色化的云燧智算集群服務(wù)客戶?！?/p>

AI 芯片的比拼要升級到 AI 系統(tǒng)的比拼，從用戶角度，對比 AI 系統(tǒng)的維度就會包含五個：軟硬件一體的性價比、能效比、易用性、遷移成本、范化性。

既然是系統(tǒng)，互聯(lián)技術(shù)非常關(guān)鍵。目前，業(yè)界通過不同的遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問技術(shù)（RDMA）進(jìn)行互聯(lián)，比如 InfiniBand、iWARP、RoCE。燧原采用的是自研 GCU-LARE 互聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)云燧 AI 加速卡的多卡集群互聯(lián)，同時兼容業(yè)界其它 RDMA 技術(shù)便于與其它系統(tǒng)互連。

據(jù)介紹，燧原自研的 GCU-LARE 多卡集群互聯(lián)技術(shù)，支持 6 個帶寬 50GB/s 的卡間傳輸端口，總帶寬達(dá)到 300 GB/s。

GCU-LARE 具備兩大特色，一個是不需要傳統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)的連接卡或橋接卡，可以直接通過線纜的方式直連，降低成本。另一個是能夠根據(jù)用戶的需求和機(jī)房的實際情況，定制不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠輕松構(gòu)建 4000 卡以上的大型訓(xùn)練集訓(xùn)拓?fù)?，實現(xiàn)定制化集群產(chǎn)品 CloudBlazer Matrix。

在云燧 T20 的發(fā)布會上，燧原發(fā)布了云燧智算集群 CloudBlazer Matrix 2.0，最高可實現(xiàn) 1.3E（130000T）的單精度只能算力集群。

“云燧的互聯(lián)接口在單口速度保持不變的前提下，接口數(shù)量從 T10 的 4 個增加到 T20 的 6 個，帶寬提升 150%。用云燧 T20 可以打造中國 E 級單精度算力集群?！睆垇喠直硎?。

“在軟件易用性和遷移成本方面，我們投入了大量精力?！?/p>

與云燧 T20 一起發(fā)布的還有軟件平臺馭算 2.0，進(jìn)行了多方面提升，包括：為用戶提供高度契合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的編程接口，以支持高性能自定義算子開發(fā)；全面優(yōu)化的動態(tài)性模型支持；引入業(yè)界先進(jìn)的 MLIR 編譯框架；基于啟發(fā)式自適應(yīng)方法的算子泛化實現(xiàn)以及圖優(yōu)化策略，可以廣泛支持更多標(biāo)準(zhǔn)模型和自定義模型訓(xùn)練。

張亞林介紹：“馭算 2.0 的重點是提升易用和泛化，同時也能降低遷移用戶的成本。我們的產(chǎn)品從第一代開始就采用的熱啟動的方式降低用戶的遷移難度和成本，也就是在進(jìn)行硬件架構(gòu)設(shè)計的時候就已經(jīng)考慮了客戶的需求，在落地的時候得到了客戶認(rèn)可。如今第二代產(chǎn)品，同樣采用熱啟動的方法，使用更多的用戶反饋進(jìn)一步降低遷移難度和成本?！?/p>

“在軟件層面，現(xiàn)在業(yè)內(nèi)比較通用的兩個 AI 框架是 TensorFlow 和 Pytorch，如果他們的模型完全基于框架開發(fā)，切換到燧原的產(chǎn)品只需要硬件切換，軟件可以無縫切換。軟硬件一定是一體化，也只有軟硬一體化設(shè)計才對客戶有更高價值。”張亞林進(jìn)一步表示。

因此，馭算 2.0 還支持資源虛化、重組以及系統(tǒng)級設(shè)備虛擬化，使用戶在業(yè)務(wù)部署和資源整合上可擁有更為靈活的方法；支持 4000 卡規(guī)模以上的集群分布式訓(xùn)練；升級系統(tǒng)兼容性方案、部署方案和 RAS，支持主流操作系統(tǒng)最新發(fā)型版，開箱即用，簡化客戶定制系統(tǒng)集成，對客戶的部署和運(yùn)維更加友好。

實際上，芯片實力的比拼從來都不是單芯片的比拼，而是系統(tǒng)和生態(tài)實力的比拼。縱觀目前全球前幾大芯片巨頭，持續(xù)迭代的芯片只是其保持競爭力的基礎(chǔ)，圍繞芯片的互聯(lián)技術(shù)、軟件棧以及不斷拓展的生態(tài)才是競爭的護(hù)城河。

燧原既然已經(jīng)從單芯片的能力拓展到系統(tǒng)層面，那如何挑戰(zhàn)云端訓(xùn)練芯片的霸主英偉達(dá)？

聚焦三個業(yè)務(wù)群，與霸主差異化競爭

“作為一個追趕或者新生者，差異化競爭是必然的。燧原進(jìn)行差異化競爭時一直注重三個部分，第一是我們提供的算力性價比一定要越來越好，第二是中國有最豐富的業(yè)務(wù)場景，也有最豐富業(yè)務(wù)場景使用者，所以我們與最豐富的業(yè)務(wù)場景做更多深入的結(jié)合，并進(jìn)一步做業(yè)務(wù)場景的泛化，第三就是本土化、定制化、客戶的服務(wù)開發(fā)。”張亞林說。

據(jù)了解，燧原從 2020 年公布第一個落地客戶騰訊開始，一直堅持的是三條業(yè)務(wù)線：泛互聯(lián)網(wǎng)、垂直行業(yè)（金融、交通、電力、醫(yī)療、工業(yè)等）以及新基建。

“我們在這三個業(yè)務(wù)線上不斷發(fā)力，構(gòu)筑整個業(yè)務(wù)群，三個業(yè)務(wù)群都已經(jīng)實現(xiàn)客戶接入，同時也拿到非常多的客戶反饋。有了因第一代產(chǎn)品開拓的戰(zhàn)略合作伙伴，利用第二代產(chǎn)品我們可以把這三個業(yè)務(wù)群的場景和客戶群擴(kuò)大，這也是燧原的生態(tài)護(hù)城河。”張亞林表示。

燧原科技 CEO 趙立東還宣布了燧原的異構(gòu)計算生態(tài) ——“燎原”計劃，目標(biāo)是以 AI 為起點構(gòu)建通用異構(gòu)計算生態(tài)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系，共建完整生態(tài)服務(wù)數(shù)字中國。

三個業(yè)務(wù)群對燧原的產(chǎn)品生態(tài)也有不同的意義。商業(yè)客戶更看重整個業(yè)務(wù)，或產(chǎn)品的性價比。傳統(tǒng)行業(yè)更多看重的端對端的解決方案，而不是一個簡單的加速卡。

張亞林解釋，燧原與商業(yè)客戶一起打磨產(chǎn)品，建立原始創(chuàng)新生態(tài)。在傳統(tǒng)行業(yè)客戶端打磨端對端的場景生態(tài)。同時，燧原科技響應(yīng)國家綠色化的號召，實現(xiàn)集群的功耗、能效進(jìn)一步的優(yōu)化，真正能夠在新基建層面做出更加普惠的綠色算力，符合國家關(guān)于碳中和、碳達(dá)峰的政策導(dǎo)向。

“對于初創(chuàng)公司而言，剛開始需要盡快證明我們的執(zhí)行力、產(chǎn)品以及商業(yè)化的價值，所以與一些戰(zhàn)略伙伴展開了合作，但這并不代表我們的產(chǎn)品是專用的。隨著我們第二代產(chǎn)品的推出，會進(jìn)一步泛化場景和拓展客戶，從一個點切開一條線最后達(dá)到一個面。并且，對于任何一家初創(chuàng)公司而言，智能計算的任何一個市場都已經(jīng)足夠龐大。”張亞林說。

除此之外，燧原還通過與之江實驗室、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)等高校的合作，構(gòu)建生態(tài)的同時培養(yǎng)人才。

對于與國內(nèi)和國際巨頭的競爭，張亞林的態(tài)度是，“目前對國內(nèi)芯片行業(yè)的發(fā)展是天時地利人和，我認(rèn)為國內(nèi)半導(dǎo)體和 AI 賽道百花齊放是好事，我們會堅持自己，志存高遠(yuǎn)、腳踏實地。追趕國際巨頭，作為中國芯片公司有市場、政策和資金的優(yōu)勢，我們的普惠智能算力只是第一步，未來燧原會在異構(gòu)計算領(lǐng)域不斷拓展產(chǎn)品線，提供更多異構(gòu)計算的整體解決方案?！?/p>

小結(jié)

芯片性能參數(shù)的提升是最容易感知和理解的產(chǎn)品升級，但這卻不是芯片公司最強(qiáng)大的競爭力所在，圍繞芯片構(gòu)建的接口、標(biāo)準(zhǔn)、互聯(lián)技術(shù)，以及軟件棧、客戶認(rèn)可、合作伙伴生態(tài)才是以芯片為核心構(gòu)建競爭力公司的終極目標(biāo)。

這也是在 AI 時代眾多芯片初創(chuàng)公司宣稱的算力超越行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，卻未能獲得大量訂單的關(guān)鍵所在。很好的現(xiàn)象是，已經(jīng)有以燧原為代表的 AI 芯片初創(chuàng)公司，開始去強(qiáng)調(diào) AI 算力系統(tǒng)的價值。