高端GPU“封路”背后

向治霖

9月的開始，美國芯片大廠英偉達(dá)，卷入了大麻煩。

據(jù)外媒9月1日報(bào)道，美國官員命令英偉達(dá)，停止對中國出口兩款頂級計(jì)算芯片，A100和H100。另外，英偉達(dá)的競爭對手AMD，也被要求停止對中國出口MI250芯片。

英偉達(dá)和AMD兩大巨頭，牢牢占據(jù)著全球獨(dú)立GPU的市場。這也意味著，美國對中國的前沿、高端領(lǐng)域，再一次升級“追殺令”。

長遠(yuǎn)影響暫且不提，然而英偉達(dá)，率先繃不住了。

受到上述消息影響，一夜之間，英偉達(dá)的股價(jià)一度暴跌11%，股票市值蒸發(fā)了約400億美元。另有數(shù)據(jù)顯示，美國半導(dǎo)體公司的股價(jià)集體下挫，損失超過1000億美元。

美國推行的技術(shù)封鎖，由于逆全球化的趨勢而行，“損人不利己”并不奇怪。但是這一次，市場的波動為何如此之大？

原因至少有兩個(gè)方面：

一方面是，限制高端GPU（圖形處理器）對中國出口，直接影響到了英偉達(dá)等公司的業(yè)績。中國一直是英偉達(dá)、AMD等眾多芯片企業(yè)的排名前三大市場。英偉達(dá)透露，新的限制政策，讓公司可能在本季度損失4億美元的銷售額。

限制消息放出的當(dāng)天，英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛“緊急公關(guān)”，第一時(shí)間發(fā)信稱“：將立即與中國客戶合作，以我們最好的替代品滿足客戶需求，或是以申請?jiān)S可證方式協(xié)助?！?/p>

不過，黃仁勛也承認(rèn)，替代品比起A100，表現(xiàn)會有明顯的差距。

另一方面，市場的震蕩也因?yàn)?，美國的技術(shù)限制“超出了以往的打擊范圍，從消費(fèi)電子開始，現(xiàn)在擴(kuò)散到最前沿的領(lǐng)域”。這就造成不確定性的加強(qiáng)，市場信心被打擊。

或許是因?yàn)橛ミ_(dá)“跌得太慘”，9月2日，美國政府打了個(gè)“補(bǔ)丁”。

據(jù)英偉達(dá)9月2日公告稱，公司已經(jīng)得到批準(zhǔn)，可以繼續(xù)為中國出口A100芯片（明年3月前），也可以繼續(xù)履行A100和H100的訂單（明年9月1日前）。不過，時(shí)間受到了限制。

政策改過去、改回來，信心就能恢復(fù)嗎？

或者，我們更應(yīng)該關(guān)注的是，朝令夕改的表象間，有什么東西永遠(yuǎn)地變了？

美國“掐尖”

“我們也是（新聞發(fā)出的）這一天才知道的，其實(shí)也挺意外?！?月1日晚，董超告訴南風(fēng)窗。

董超是AI領(lǐng)域的學(xué)者，曾就職于商湯科技。2021年，他被斯坦福大學(xué)評選為世界前2%頂尖科學(xué)家?，F(xiàn)在的他，是中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院數(shù)字所副研究員、博士生導(dǎo)師，同時(shí)，他也在上海人工智能實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任職務(wù)。

董超告訴南風(fēng)窗，A100的“斷供”沒有先聲，發(fā)生得突然，“我們前一段時(shí)間，才剛到貨了一批，已經(jīng)預(yù)計(jì)了還有多少要到。我們的規(guī)劃，是規(guī)劃到了2025年的，然后一下子停了”。

“這個(gè)（政策生效的話）影響將會很大?！倍寡?。

以他從事的AI領(lǐng)域?yàn)槔壳皣H競爭主要在通用大模型上，這也是 AI領(lǐng)域中最頂級的一塊。董超說，一旦頂級的顯卡被限制了，我們再做大模型的競爭，可能就很困難，“相當(dāng)于未來的通用人工智能的趨勢，可能就都掌握在他們手里了”。

被限制的3款GPU，無疑就是目前最新、最先進(jìn)的3款。

3款GPU中，目前最多用到的是A100。董超介紹，A100的價(jià)格在一款8萬元左右，只有非常大型的公司和研究院用得起，他所服務(wù)的上海人工智能實(shí)驗(yàn)室中，主流芯片基本換成了A100，這已經(jīng)是最高級別的GPU了。

對GPU的評價(jià)指標(biāo)是多樣的，僅以顯存為例，董超介紹，A100的顯存最高可達(dá)80個(gè)G，而上一代產(chǎn)品中，能達(dá)到40G的就非常高了，普通產(chǎn)品的顯存一般在20到40G之間。

A100這樣頂級的芯片，對尖端研發(fā)來說，屬于不可或缺的硬件。

頂級的性能只是一個(gè)方面，另外需要注意的是，高端GPU的迭代速度也很快。

仍然以AI中大模型的訓(xùn)練為例，“這些模型的特點(diǎn)，就是它的規(guī)模非常大，是有億級以上的參數(shù)”，董超說。

十億級甚至百億級的數(shù)據(jù)量，對于顯存要求非常高，“即便是A100這樣的顯卡，可能都需要32塊同時(shí)進(jìn)行計(jì)算”，董超說，如果說沒有這種頂級顯卡，那么我們可能要付出相當(dāng)大的代價(jià)。

頂級的性能只是一個(gè)方面，另外需要注意的是，高端GPU的迭代速度也很快。

“大概半年多、一年間，GPU就會有一次升級。每出一款新的，相應(yīng)的人工智能算法，也就會提升一大步。迭代方面，算法與顯卡是相關(guān)聯(lián)的?！倍榻B。

這意味著，在高端GPU徹底斷供后，只需要半年一年的時(shí)間，尖端領(lǐng)域的差距就會體現(xiàn)出來。

而這一次，美國官方所針對的，自然就是AI、超算等“主戰(zhàn)場”。

中國是美國在AI領(lǐng)域的主要競爭對手。早在2019年，聯(lián)合國下屬的世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）公布了一份研究報(bào)告，認(rèn)為在全球人工智能領(lǐng)域的競爭中，中國和美國處于領(lǐng)先地位。

到了2021年，斯坦福大學(xué)發(fā)布的《人工智能指數(shù)報(bào)告》顯示，中國在專利申請、會議出版物、期刊發(fā)表和期刊引用等四項(xiàng)指標(biāo)上已經(jīng)領(lǐng)先于美國，躋身世界第一。

對待激烈的競爭，美國給出了行政干預(yù)手段。董超告訴南風(fēng)窗，禁掉高端的GPU，對消費(fèi)級市場影響不大，普通人很難有感知，但是“對于AI的國際競爭，這相當(dāng)于釜底抽薪”。

對此，外交部發(fā)言人汪文斌9月1日表示，美方的做法是典型的科技霸權(quán)主義，美方一再泛化國家安全概念，濫用國家力量，企圖利用自身科技優(yōu)勢，遏制打壓新興市場和發(fā)展中國家發(fā)展，此舉違反市場經(jīng)濟(jì)規(guī)則，破壞國際經(jīng)貿(mào)秩序，中方對此堅(jiān)決反對。

“巨人”英偉達(dá)

美國官方的動作頻頻，今年7月，美國政府?dāng)U大了芯片制造設(shè)備的限制范圍，14nm以下的設(shè)備出口中國受到限制。8月，“芯片法案”出臺、限制高端EDA。再到這次限制高端GPU，動作一氣呵成，環(huán)環(huán)相扣。

受到影響的，自然不只有AI。

“（先進(jìn)GPU）主要用在高性能計(jì)算領(lǐng)域，比如高端的AI訓(xùn)練、數(shù)據(jù)中心、超級計(jì)算、智能計(jì)算?！毙局\研究分析師商君曼對南風(fēng)窗表示。

在應(yīng)用層面，受此影響的主要是科研、醫(yī)療、自動駕駛、AI等等。

GPU為何擁有如此之多的用途？我們不妨簡單了解一下它的發(fā)展。

其實(shí)，GPU早期最大的用途，只是作為電腦游戲的顯卡，用來對圖像進(jìn)行渲染。

GPU相比CPU，在圖像處理上具備優(yōu)勢。比如一張4k的圖像，如果用CPU來處理，是串行處理的，從第一個(gè)像素處理到最后一個(gè)像素，它的速度再快，也得處理完前一個(gè)才能處理后一個(gè)。

但是，GPU擁有并行處理的能力，這相當(dāng)于，GPU在工作時(shí)要開非常多的計(jì)算單元，每一個(gè)計(jì)算單元，相當(dāng)于一個(gè)很小型的CPU。然后，GPU就可以把這些像素同時(shí)處理。

并行計(jì)算的特點(diǎn)，使得GPU能夠快速處理和響應(yīng)。這一時(shí)期，GPU為CPU“打下手”，處理一些特定的工作。

2012年，深度學(xué)習(xí)成為火熱的賽道。在原理上，深度學(xué)習(xí)與渲染很類似，這迅速帶動了GPU的發(fā)展。

董超回憶說，2012年，他還在香港中文大學(xué)。“那個(gè)時(shí)候，我們決定進(jìn)入深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域，第一件事情就是要開始買顯卡（GPU）?！?/p>

隨著深度學(xué)習(xí)越來越火，董超發(fā)現(xiàn)，做人工智能算法的實(shí)驗(yàn)室，如果不用深度學(xué)習(xí)來做，可能就達(dá)不到最好的性能。這再一次助推了GPU發(fā)展。

而英偉達(dá)瞄準(zhǔn)了這股趨勢，“英偉達(dá)很聰明的一點(diǎn)就是，瞄準(zhǔn)了計(jì)算能力、做計(jì)算卡，一下子就起來了”。

英偉達(dá)的奇跡，造就了“黃氏定律”。英偉達(dá)首席科學(xué)家Bill Dally 曾總結(jié)說，從2012年的K20X到2020年的A100，GPU的推理性能提高到原來的 317倍。這就是“黃氏定律”，發(fā)展速度比“摩爾定律”還快。

董超回憶說，十年前的GPU賽道上，產(chǎn)品很多，然而GPU成為通用芯片的時(shí)代到來，英偉達(dá)崛起，很少聽到別的廠商了。

競爭對手少了，但市場“蛋糕”越來越大。商君曼表示，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代、AI時(shí)代的來臨，我們需要處理的這種圖形信息、數(shù)據(jù)信息，增長的速度非?？?，“順勢而為地，GPU受到越來越多的關(guān)注”。

在講求“厚積薄發(fā)”的芯片領(lǐng)域，“巨人”的斷供，無疑也帶來巨大壓力。

壁壘與突破

GPU賽道的火熱，自然也引起了各國重視。

董超表示，在中國，不是沒有自己的GPU，也不是沒有自己的高端顯卡，但是，我們沒有一個(gè)完整的生態(tài)。

“中國現(xiàn)在已經(jīng)有很多企業(yè)進(jìn)入了GPU賽道，目前來說，國產(chǎn)GPU還處在一個(gè)發(fā)展比較初期的階段。”商君曼稱，其中的差距是比較明顯的。

而在董超看來，美國此次的技術(shù)限制，最“誅心”的是，一方面，它針對尖端科技進(jìn)行打壓，另一方面，它依然“壓著”國產(chǎn)GPU的發(fā)展。

董超解釋，美國只禁了高端、不禁低端，這就意味著，你還可以買它的低端顯卡，這就不影響它的整個(gè)銷量。

而且，這在中國市場的占有量其實(shí)仍然很大。因?yàn)樵贏100之外，英偉達(dá)和AMD的低端顯卡，在中國仍然很難有國產(chǎn)顯卡替代。

“如果說，政策是對全部的GPU進(jìn)行限制，那反而是件好事?！倍f。

這就意味著，我們必須選擇國產(chǎn)GPU。董超表示，在中國，不是沒有自己的GPU，也不是沒有自己的高端顯卡，但是，我們沒有一個(gè)完整的生態(tài)。

對于顯卡，除了要有計(jì)算能力，其實(shí)還要有配套的一些軟件，相應(yīng)的一些代碼庫等等。這些配套的東西，會形成一個(gè)生態(tài)。

一個(gè)成熟的生態(tài)，意味著使用的人很多、教程很多，解決方案都是現(xiàn)成的。

如同擁有“蘋果全家桶”的人，在轉(zhuǎn)向安卓手機(jī)后，學(xué)習(xí)和使用的成本就會上升。這正是國產(chǎn)GPU面臨的桎梏。

這些成本包括，“它的使用非常麻煩，要求用戶重新學(xué)習(xí)，而且它的里面的那些流程一旦出了問題，沒有人幫你解決”，董超解釋。

因此，假如我們不得不用國產(chǎn)GPU，那就意味著，國產(chǎn)的生態(tài)就可以建立起來，大家強(qiáng)制性地進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣，國內(nèi)的GPU可以借機(jī)發(fā)展起來，國內(nèi)的生態(tài)也可以發(fā)展起來。

“如果大家都用起來的話，我覺得，其實(shí)也挺有希望（突破）?！倍f。

然而，美國官方的政策“只限高端，不限低端”。在技術(shù)的壁壘和生態(tài)的加持下，哪怕是最高端的國產(chǎn)GPU，在對標(biāo)別人的次旗艦產(chǎn)品時(shí)，仍然缺乏優(yōu)勢。

不過，層層推進(jìn)的美國政策下，不切實(shí)際的幻想早該拋棄。

董超告訴南風(fēng)窗，科技水平的評價(jià)，標(biāo)準(zhǔn)在于最尖端領(lǐng)域。國際競爭當(dāng)中，如果人家已經(jīng)穩(wěn)操勝券、穩(wěn)居第一，這個(gè)對我們是很危險(xiǎn)的。

“相當(dāng)于倒逼了，我們的國產(chǎn)化，技術(shù)要繼續(xù)往上提升?！鄙叹硎?。一個(gè)中國版的“英偉達(dá)”出現(xiàn)，并非不可能。只不過，這一切還需要時(shí)間。