英伟达困局，中国AI芯片走出筑基期
芯师爷
2024-12-19 17:49发布于广东芯师爷官方账号
作者/质子
编辑/嘉嘉
来源/司库财经
近期，因涉嫌市场垄断，英伟达被国家市场监督管理总局立案调查。受此影响，英伟达、AMD、阿斯麦等美股半导体公司股价应声而下，其中在被立案调查当日，英伟达股价下跌近3%，市值蒸发掉6400亿元。
与海外半导体公司普遍下跌相比，中国AI半导体概念股集体上涨，寒武纪盘中涨超3%，海光信息涨超4%，景嘉微涨超5%……
作为AI加速芯片沙皇，英伟达掌握着全球90%的市场份额，H100、A100更是被全球AI公司跪求，在AI产业发展的关键期，对英伟达立案调查是否会影响中国AI大模型的发展？
其实完全不用担心，虽然在性能上，中国AI芯片企业跟英伟达还有较大差距，但在产业链生态上，中国AI企业已经度过了筑基期，正在加速发展。
【1】Open AI将英伟达送上王座
2022年11月30日，Open AI发布全新聊天机器人模型ChatGPT，产品上线五天，全球用户量就突破100万，宣告了AI技术取得重大突破。
这一天对黄仁勋来说，是英伟达的“iPhone时刻”此后全球成立的AI企业数量近3万家，其中仅生成式AI，国内企业数量就高达4500 家，这些企业对算力、AI芯片有着极强的渴求度。
据了解，2018年，Open AI发布GPT-1时，模型拥有的参数为1.17亿个，但到了2023年发布GPT-4时，其模型参数达到了1.8万亿个，五年时间参数量增幅超过一万倍。
更为重要的是，算力需求还在持续增长。华为预测数据显示，在2020年的算力基础上，2030年AI的算力要求将增长500倍，通用算力要求将增长10倍。
“数据结构发生变化，现在都是大量的非结构数据，都是图片、视频、语音，CPU处理能力很弱的数据”，在接受第一财经采访时，华为腾计算业务总裁张迪煊表示，海量的非结构性数据需要更高的算力支撑，这就需要英伟达的GPU。
与专注一件事的CPU不同，英伟达GPU专为并行计算而设计，它本来适用于对图形进行渲染，能同时处理数千个计算线程，极大提升了大模型的训练速度。
英伟达GPU在AI训练速度上有多强悍？看一组数据对比就知道了，以GPT-3基准测试为例，英特尔系统训练耗时67分钟，而英伟达系统只需要3.4分钟，英伟达在效率上完胜英特尔。
靠着AI算力需求的浪潮，英伟达达到了历史巅峰。天眼查数据显示：2023年，英伟达营收为609 亿美元，净利润更是达到297.6亿美，市值更是达到3.36万亿美元。
而要知道，在十年前，英伟达还是那个全年营收41亿，要给雷军站台才能拉来订单的IT边缘厂商。
生成式AI将英伟达送上了王座，但在大国角逐的舞台上，即便强如英伟达，依然受到波及。
【2】中国AI被打压
“中国的现状是一流的应用、二流的模型、三流的算力”，中金公司研究部计算机行业首席分析师于钟海在谈及中国AI产业发展时认为，算力是最为薄弱的环节，也是国内AI企业最重要的环节。
但想要国产替代谈何容易。
国内AI加速芯片最能打的型号是腾910B，该芯片采用采用7nm工艺，拥有496亿个晶体管，其FP16的运算性能约为320Tflops，整体性能达到英伟达A100的水平。
而英伟达目前最先进的AI芯片为GB200，该芯片采用4nm工艺，拥有2080亿个晶体管。
目前国内普遍认为：“H100性能是A100的2至3倍，Blackwell B200是H100的5倍”，我们可以换算出，一颗英伟达GB200相当于1015颗腾910B。
可以说英伟达要性能有性能，要生态有生态，要性价比有性价比，在这种综合能力打击下，英伟达垄断了国内90%的AI加速芯片，华为等AI芯片只能做点边缘业务。
（来源：英伟达）
历史是惊人的巧合，与光刻机、手机芯片等半导体产业一样，中国AI加速芯片转折点源于一次又一次的封锁和打压。
2022年9月，美国通过设置功率门槛和芯片之间通信速度门槛，限制英伟达A100 和 H100以及 AMD MI250出口。为了能供货，英伟达根据限制条件，研发出了“阉割”版本的A800和H800芯片。
2023年10月，为了进一步限制中国AI产业，美国升级限制力度，要求英伟达禁止向中国市场出售运行速度达到300 teraflops（即每秒可计算 3亿次运算）及以上的数据中心芯片。
这也意味着，此前“阉割”版的A800和H800也被禁止出售中国，为此，英伟达不得不再次“阉割”，推出HGX H20、L20 PCle、L2 PCle三款AI加速芯片。
据了解，“阉割”版在“阉割”后的HGX H20芯片，价格为11万一颗，但整体计算能力只有H100的15%，L20 PCle和L2 PCl其FP16稠密算力分别为8.8TFLOPS和4.4TFLOPS，只有H100的12%、6%。
这样的性能根本不能满足国内AI大模型厂商的算力需求。
确实，谁都知道AI是未来，是方向，但出口已经被美国封死压制，没有一点出路，留下的只有反抗。
【3】走过筑基期
正如《三体》中水滴对地球科技发展的锁死一样，美国政府对英伟达一而再，再而三的不断施压，中国AI企业从英伟达等国外厂商进口的AI加速芯片的通道已经被锁死。
“美国在AI芯片领域对中国的制裁长期不会取消，而中国半导体制造工艺由于也受美国制裁，将在相当长时间处于落后状态”，在华为全联接大会2024上，华为副董事长、轮值董事长徐直军直接挑明，“这就意味着我们所能制造的芯片的先进性将受到制约。这是我们打造算力解决方案必须面对的挑战。”
科技有国界，形势异常艰巨，核心基础技术卡脖子意味着将生存的命脉放在对方手中，中国AI企业必须放弃幻想，准备战斗，然而反抗的火种已经在各个产业悄然打响。
12月2日，美国商务部宣布了新的对华半导体出口管制措施，将140家中国企业列入实体清单。次日，中国互联网协会、中国汽车工业协会、中国半导体行业协会以及中国通信企业协会集体发表声明：美国相关芯片产品不再安全、不再可靠，建议国内企业谨慎采购美国芯片。
显然现在国内像华为、百度等AI加速芯片在性能上无法替代英伟达的高端芯片，但中国AI加速芯片已经初见成效，形成产业集群。
腾910B，寒武纪推出910B AI芯片，其FP16稠密算力达到128TFLOPS，超过英伟达A100；海光信息推出的海光2000 AI芯片，是国内首款基于5nm工艺的云端推理芯片；百度昆仑与飞桨及其他国产软硬件组合打造了国产化AI技术生态……
更为重要的是，在国产供给的同时，因为不满英伟达“阉割版”的“阉割版”的AI芯片性能，中国移动、百度等企业开始采购国内AI芯片。
2024年4月，中国移动智算中心（呼和浩特）投产使用，部署2万张AI加速卡，其中AI芯片国产化率为85%。但到了8月底，中国移动智算中心（哈尔滨）投入使用时，AI芯片国产化率100%。
外采变内购，在美国行政命令的限制下，英伟达只能向中国提供性能被大幅“阉割”的AI芯片，根本无法满足国内市场需求，但正是因为政策限制，反而推动了国产AI加速芯片研发生产。
曾经相似被卡脖子的困境我们也曾遇到。2019年，H公司无法获得7nm芯片，其消费电子业务被直接按下刹车键，但随着MATE60、三折叠屏手机的问世，华为内磐重生。
如今类似的境遇也发生在百度等AI大模型厂商身上，英伟达的大模型训练工具被断供，但好消息是，面对美国的不断封锁，中国AI加速芯片已经走过了筑基期，剩下的只需要耐心和等待。
2019年，对于中国制造光刻机，ASML首席执行官温彼得一脸傲慢：就算给你们全套图纸，中国也造不出光刻机。但四年后，面对同样的问题，温彼得颇为忧伤：中国有14亿人，而且聪明人很多，我们太自以为是了。
我们真心希望，光刻机、手机芯片发生的事情，四年后能AI加速芯片身上上演，这一定很难，但一定会实现。
