大模型時代的芯片機遇

關(guān)于大模型，我們聽到的最多的就是Scaling。OpenAI通過多年對Scaling的堅持和激進投入，把模型一步步有效推進到千億萬億規(guī)模，實際上證明了AGI這個非常非常難的問題可以通過Scaling這種路徑清晰也簡單地多的方式去不斷逼近。同時OpenAI也把Scale作為他們組織的核心價值觀之一來不斷逼近AGI。

今天不光模型尺寸在Scale，上下文長度也在劇烈地Scale。這種方法論雖然相比AGI這么宏大的目標(biāo)而言已經(jīng)足夠簡化了，但這背后是同等急劇上升的資源投入，單純的Scale并不是一個經(jīng)濟性的方案。

所以我們看到Sam Altman提到7萬億美元的瘋狂計劃，大家也經(jīng)常討論大模型商業(yè)落地的巨大成本。大模型的商業(yè)落地相比互聯(lián)網(wǎng)目前有一個非常巨大的區(qū)別，就是邊際成本仍然非常高。過去的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，增加一個用戶對互聯(lián)網(wǎng)廠商的基礎(chǔ)設(shè)施而言，增加的成本幾乎是可以忽略不記的。

但今天大模型每增加一個用戶，對基礎(chǔ)設(shè)施增加的成本是肉眼可見的增加的，目前一個月幾十美元的訂閱費用都不足以抵消背后高昂的成本。而且今天的大模型要大規(guī)模商業(yè)化，在模型質(zhì)量、上下文長度等方面還有進一步訴求，實際上還有可能需要進一步增加這個邊際成本。

今天一個日活千萬的通用大模型需要一年超過100億的收入才能支撐其背后的數(shù)據(jù)中心成本，未來如果我們希望大模型產(chǎn)業(yè)真正像今天的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)一樣服務(wù)上億人，模型的質(zhì)量可能也需要進一步上一個臺階，成本會成為很嚴(yán)重的問題

但對于芯片行業(yè)而言，只要適當(dāng)拉長時間尺度，這些都不會是問題。芯片行業(yè)是人類所有工業(yè)體系中Scaling技能點最強的。

過去大半個世紀(jì)，半導(dǎo)體行業(yè)一直踐行的摩爾定律就是一個關(guān)于Scaling的經(jīng)濟性方案。其實NVidia的老黃評論Sam的7萬億美元計劃時也提到，芯片本身也會持續(xù)演進來不斷降低大模型Scaling所需的資源。

7萬億會在幾年內(nèi)逐漸變成7千億、7百億，逐漸變成一個不是那么夸張的數(shù)字。今天很多人講大模型的上下文窗口就是新的內(nèi)存，今天看起來非常寶貴的幾K到幾M的大模型上下文窗口長度，我們精打細(xì)算把重要的信息，各種prompt填入到這有限的上下文窗口里，有點像上個世紀(jì)的各種經(jīng)典小游戲，用很多不可思議的方式在KB級別的內(nèi)存實現(xiàn)今天看起來已經(jīng)非常復(fù)雜的游戲。

但在不遠(yuǎn)的未來，芯片行業(yè)就可以把上下文窗口逐漸變得和今天的內(nèi)存一樣非常便宜，隨便一個hello world就直接吃掉MB級別的內(nèi)存，隨便一個應(yīng)用就GB級別的內(nèi)存占用。未來我們也一樣可以隨隨便便把一個領(lǐng)域的全部知識裝進上下文里，讓大模型成為絕對意義上的領(lǐng)域?qū)＜遥部梢宰尨竽Ｐ蛽碛羞h(yuǎn)超人類一輩子能接受的全部上下文，從而引發(fā)大模型走向新的質(zhì)變。

最近幾年其實說摩爾定律放緩的觀點很多，這也是實際情況，先進工藝的研發(fā)投入資金也在指數(shù)級飆升，使得維持摩爾定律逐漸變得失去經(jīng)濟性。但芯片行業(yè)的Scaling不只是晶體管的微縮推動的，NVidia的GPU過去十年靠架構(gòu)繼續(xù)推動放緩的摩爾定律持續(xù)保持非常高的增速，算力成本降低了一千倍。

而今天大模型進一步打開了更多芯片的演進空間，今天大模型對芯片的需求從算力轉(zhuǎn)向了內(nèi)存和互聯(lián)，內(nèi)存系統(tǒng)和互聯(lián)的Scale空間更大，除了半導(dǎo)體工藝的演進外，封裝工藝的發(fā)展、硅光都對內(nèi)存和互聯(lián)的設(shè)計打開了巨大的空間。

大模型今天也早已經(jīng)全面走向分布式，今天不僅僅是單顆芯片的設(shè)計，也進一步擴展到服務(wù)器、機柜、網(wǎng)絡(luò)層面，這些層面都有比原來有大得多的設(shè)計空間，未來芯片的增速不僅不會放緩，反而會比今天更快。

從大模型未來大規(guī)模商業(yè)化來看，大模型對芯片的主要需求實際上已經(jīng)轉(zhuǎn)向內(nèi)存和互聯(lián)，因為我們需要足夠多的高帶寬內(nèi)存通過互聯(lián)系統(tǒng)連接起來形成一個巨大的高帶寬內(nèi)存來支撐大模型的服務(wù)。

今天我們經(jīng)常討論的售賣Token的價格，實際上Token和Token是不一樣的，一個7B模型的Token和千億萬億模型的Token肯定不等價，一個4K上下文的Token和一個2M上下文的Token也不等價。Token的質(zhì)量實際上和模型規(guī)模以及上下文窗口都是強相關(guān)的。模型權(quán)重是模型在訓(xùn)練時候?qū)φ麄€數(shù)據(jù)集的壓縮和泛化，是對世界和常識的理解，而上下文對應(yīng)的KV-Cache是對上下文的理解。

而權(quán)重和KV-Cache其實也是大模型對內(nèi)存最主要的需求，這部分的訪存速度也決定了Token生成的速度。我們可以把Token的業(yè)務(wù)質(zhì)量和這個Token對應(yīng)的權(quán)重以及KV-Cache的總訪存量直接掛鉤。

高質(zhì)量的Token生成過程中需要更大的訪存量，低質(zhì)量的Token生成過程中需要的訪存量也相應(yīng)更小。而售賣Token對硬件系統(tǒng)而言實際上是售賣內(nèi)存系統(tǒng)的訪存帶寬。一個容量足夠大的內(nèi)存系統(tǒng)才能提供足夠高質(zhì)量的Token服務(wù)，一個內(nèi)存帶寬性價比足夠高的系統(tǒng)才能帶來更好的服務(wù)成本。

物理世界中的內(nèi)存介質(zhì)選擇往往要帶寬就沒有容量、要容量就沒有帶寬。當(dāng)然這也沒辦法，如果存在一種內(nèi)存介質(zhì)容量和帶寬都比另一種都要低，也就被淘汰了，容量和帶寬總得占一個才會被篩選出來。所以今天繼要容量大又要帶寬性價比高，往往需要通過足夠有性價比的互聯(lián)系統(tǒng)將大量高帶寬內(nèi)存連到一起，這里面是存在非常大的設(shè)計空間的。

這也是中國AI芯片行業(yè)真正實現(xiàn)商業(yè)化的一次巨大機會，過去十年大家都是在卷算力，算力的競爭往往不只是峰值算力指標(biāo)的競爭，算力和編程模型、軟件都有很強的耦合性，算力指標(biāo)對先進工藝也有很強的依賴性。這兩點實際上造成了過去十年大量AI芯片在產(chǎn)品定義和供應(yīng)鏈安全方面都遭遇了巨大的困難。

大模型今天把芯片產(chǎn)品的競爭力拉到了內(nèi)存和互聯(lián)維度，這些維度相比算力都標(biāo)準(zhǔn)化得多，對解決產(chǎn)品定義問題提供了新的可能性，標(biāo)準(zhǔn)化的維度更貼近指標(biāo)競爭，就像今天大家買網(wǎng)卡或者交換機時候只關(guān)注指標(biāo)而不關(guān)注是哪家的產(chǎn)品，這就是標(biāo)準(zhǔn)化競爭的好處。今天AI芯片可能介于網(wǎng)卡交換機這種純標(biāo)準(zhǔn)化的競爭和過去那種純算力這種非標(biāo)競爭之間，相比過去是存在更多空間來解決產(chǎn)品定義的問題。

內(nèi)存和互聯(lián)對先進工藝的依賴度相比算力也更少，而且擴大到機柜甚至集群層面，有更多競爭的可能性，今天在封裝、互聯(lián)層面有更多發(fā)揮空間，也降低了對先進制程的依賴，在供應(yīng)鏈上也存在更多的選擇。

我們?nèi)绻串?dāng)下和未來兩三年，其實大模型的商業(yè)探索也是在成本和Token質(zhì)量上相互妥協(xié)，也逐漸分化成了兩派。

一派是質(zhì)量優(yōu)先，用高端系統(tǒng)打造高質(zhì)量的通用大模型，尋找超級應(yīng)用來覆蓋高昂的成本。另一派是成本優(yōu)先，用足夠便宜的硬件上，提供基本夠用的Token質(zhì)量，尋找垂直場景的落地。

從芯片未來兩三年的短期Scaling來看，也會從兩個路徑來解決這兩派在成本和質(zhì)量上的糾結(jié)。一種是高端系統(tǒng)的成本的大幅度下降，顯著降低超級應(yīng)用需要承擔(dān)的成本，另一種是低端設(shè)備的規(guī)格大幅提升，顯著提升低成本設(shè)備下可以支持的Token質(zhì)量。

今天很多人講7B模型已經(jīng)夠用了，或者努力讓7B或者更小的模型變得夠用，其實也是一種無奈，如果能在同樣的成本下買到規(guī)格大得多的芯片，跑一個百億千億模型，支持超長上下文，商業(yè)化的空間會比今天大得多，就像曾經(jīng)的顯卡和游戲行業(yè)一樣，當(dāng)足夠便宜的顯卡已經(jīng)可以流程跑4k畫質(zhì)的時候，誰還會覺得1080p的畫質(zhì)也夠用了呢？

兩三年后，隨著芯片行業(yè)的發(fā)展，不會再有人需要小模型，大模型長文本的高質(zhì)量Token會變得足夠便宜。

往更長遠(yuǎn)看，大模型的成本模型對于商業(yè)形態(tài)都會產(chǎn)生巨大的變革。很多傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)具有巨大的固定成本，而邊際成本非常低，一個集中式的云往往就是最經(jīng)濟的商業(yè)形態(tài)。

今天大模型實際上把信息高度壓縮到一個足夠小的系統(tǒng)中，甚至是單個用戶在未來可能承受的。同時，今天大模型服務(wù)的邊際成本相比固定成本占比已經(jīng)非常高，短期內(nèi)仍然在云端更多是因為邊際成本對于用戶來講還是太高了，并且商業(yè)模式也還未大規(guī)模爆發(fā)，用戶也不會愿意為一個尚未大規(guī)模商業(yè)化的需求承擔(dān)這部分邊際成本。

因此未來兩三年內(nèi)仍然是云端承擔(dān)大量的邊際成本來探索商業(yè)化的可能性，芯片行業(yè)幫助降低成本加速商業(yè)化。

但隨著大模型大規(guī)模商業(yè)化爆發(fā)，這種成本模型實際上會造成巨大的浪費。試想一下以后我們常用的幾十種不同的應(yīng)用都獨自提供大模型服務(wù)，這些邊際成本對于所有廠商都是巨大的，而羊毛出在羊身上，最終還是會轉(zhuǎn)嫁到消費者身上，就像今天需要付費訂閱各種大模型廠商。

隨著芯片行業(yè)進一步降低成本，大模型落到端側(cè)會變成總體更加經(jīng)濟的成本模型。就像今天的游戲市場，游戲畫質(zhì)的成本是游戲玩家自己買的顯卡來承擔(dān)，游戲玩家也無需為想玩的不同游戲單獨為畫質(zhì)付費，游戲廠商也無需承擔(dān)這部分成本。

大模型也是類似的，未來芯片的Scaling讓用戶可以在端側(cè)低成本跑極高質(zhì)量的大模型，無需為不同的云端服務(wù)承擔(dān)獨立的大模型訂閱費用，大模型的高度智能也能更容易打破不同應(yīng)用之間的壁壘，還能在端側(cè)更好地協(xié)同起來，實現(xiàn)更好的體驗。當(dāng)然這和今天AI PC這一類在端側(cè)跑低成本的小模型還是有本質(zhì)區(qū)別的，還有待于芯片行業(yè)的迭代，讓大家能在比今天更低的成本下跑起來未來的旗艦?zāi)Ｐ汀?/p>

我們相信大模型能隨著芯片行業(yè)的Scaling逐漸低成本走進千行百業(yè)，也走進大家的生活。我們也相信在大模型時代，AI芯片迎來了真正商業(yè)化的機會，可以把產(chǎn)品定義和供應(yīng)鏈的問題解決好，也在更多維度創(chuàng)造出更有競爭力的芯片產(chǎn)品。我們行云也希望在未來努力把這些都變成現(xiàn)實。