AI风头正劲,作为AI算力的核心基础设施,智算中心被视为人工智能时代的“新基建”,在全国各地落地开花。
尤其自2022年底ChatGPT横空出世以来,各地智算中心建设纷纷提速,一大批智算中心规划密集出台,不少地区的智算中心已建成并进入投运阶段。
截至目前,全国建了多少座智算中心?当智算中心的建设迈入下半场,国产算力芯片究竟走到哪一步了?又有哪些国产芯片企业在布局?
01
超250个智算中心涌现,
算力需求大增
近两年,生成式AI巨擘如ChatGPT、Sora问世,加速AI产业角逐,培育和壮大人工智能产业成为各地抢占未来先机的共识。
AI 的离不开智能算力的支撑,由此全国也掀起了规划建设智算中心的热潮。
据证券时报统计,目前国内已有超过20个城市建起了智算中心,涵盖了从一线城市如北京、上海、深圳,到地区中心城市如郑州、武汉、长沙等,甚至扩展到了呼和浩特、中卫、克拉玛依等西部城市。这股热潮还延伸到了县域,湖北利川智算中心、涞源河北智算中心、重庆移动忠县大数据智算中心……一批县域级的智算中心如雨后春笋般涌现。
“截至2024年上半年,国内已经建设和正在建设的智算中心超过250个。”工信部下研究机构赛迪顾问人工智能与大数据研究中心高级分析师白润轩表示。
随着各地智算中心的相继落成,算力需求呈现出爆发式增长态势,为国产算力芯片开拓蓝海市场,一个算力驱动的新时代正加速到来。
02
AI智算火热,
哪些芯片备受关注?
数据中心,通常包括三种类别:以人工智能计算任务为主的智算中心、以通用计算任务为主的通算中心、以超级计算任务为主的超算中心。
其中,智算中心是一个集成了大规模异构算力资源的综合设施,它整合了CPU、GPU、FPGA、ASIC等多种算力资源,专为AI应用如模型开发、训练和推理提供强大算力支持,促进AI技术创新与应用落地。
随着智算中心的建设版图不断扩张,算力正在成为半导体产业的重要市场,这一点毋庸置疑。
那么,AI智算火热正当时,又有哪些芯片备受关注?
这不得不提到智算服务器,它是智算中心的核心算力设备,其与传统通用服务器的主要区别在于算力芯片的配置。传统服务器主要依赖CPU,并可能配备少量GPU以支持图形处理。而智算服务器除了基本的CPU外,还配置了更多的GPU、NPU、TPU等专用计算芯片,以应对AI计算需求。
除了算力芯片的不同,为了充分发挥性能以及保障稳定运行,AI智算服务器在架构、存储、散热、拓扑等方面也进行了强化设计。
尤其在用量上,如:智算服务器的DRAM容量通常是普通服务器的8倍,NAND容量是普通服务器的3倍。此外,其PCB电路板层数也远超传统服务器。
这也意味着智算服务器需要布局更多的存储芯片,以确保大规模模型训练和推理时的数据存储与处理需求得到满足。
03
算力玩家,
谁在布局?
总体来看,以下几类算力芯片在AI智算领域占据了重要地位:
1、GPU最初是为图形渲染而设计的,但其并行处理能力和浮点运算能力使其在AI训练领域大放异彩。英伟达的A100、H100等,以及AMD的MI系列GPU等都是市场上的佼佼者,被广泛用于加速深度学习训练和推理过程。国内的华为、天数智芯、摩尔线程、中科曙光、燧原科技等企业也有布局,如华为昇腾系列AI芯片昇腾910、昇腾310等,专为AI训练和推理设计,具有高性能和低功耗的特点,已广泛应用于数据中心、云服务和边缘计算等领域。
2、NPU专为神经网络设计,其架构更加高效,能更好地满足AI模型前向推理的需求。目前,高通Hexagon NPU、华为的昇腾系列、百度自研的昆仑芯等,都在市场上占据了一席之地,通过提供低延迟、高能效比的解决方案,为AI应用场景提供了强有力的支持。
3、TPU是谷歌专门为机器学习而设计的芯片,具有高度的定制化和优化的性能。在特定机器学习模型上,TPU能够实现惊人的速度和效率提升,如谷歌的TensorFlow框架就与其TPU紧密结合,推动了AI应用的进一步发展。
4、FPGA虽不是专门为AI设计,但其高度的可编程性和灵活性使其在特定AI应用场景中具有独特的优势。工程师可以根据需要,在FPGA上实现定制的AI算法加速,从而优化系统性能。主要厂商有赛灵思(VIRTEX、KINTEX等)、英特尔(Agilex系列),以及国内的复旦微电、紫光国微和安路科技等。
5、ASIC针对特定AI任务进行了优化设计,能够提供更高的能效比和更低的延迟。不过,ASIC的设计和制造周期较长,成本也相对较高,适合用于对性能有极致要求的场景。谷歌、英特尔、英伟达等国外巨头在ASIC芯片领域有所布局,国内寒武纪、华为海思、地平线等厂商也都推出了深度神经网络加速的ASIC芯片。
这些芯片各具特色,共同构成了AI智算中心强大的算力资源,推动了AI技术的快速发展和应用落地。
那么,国产算力芯片走到哪一步了?
近年来,中国人工智能算力芯片的市场格局主要由英伟达主导,其占据了80%以上的市场份额,但国产芯片正在逐步追赶,特别是在AI大模型移植和智算中心应用方面取得了进展。
8月30日,国内运营商最大单集群智算中心——中国移动智算中心(哈尔滨)建设完成并正式投产使用。该智算中心拥有极致算力,AI芯片国产化率100%,共计部署了1.8万张AI(人工智能)加速卡,可提供算力6.6EFLOPS,为万亿级模型训练提供高效、稳定的算力底座。
AI芯片国产化率100%!这是一则令人振奋的消息,不仅显示出国产芯片在AI应用中的潜力,也为后续更多国产算力芯片的培育和应用树立了标杆。
可以预见,未来将有更多创新型的国产AI芯片涌现,为各行各业带来更多惊喜和变革。
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