在過去半個月的時間里，GPU領(lǐng)域遭遇了兩大主要挑戰(zhàn)。首先，美國政府出臺了新的禁令措施，對GPU的發(fā)展構(gòu)成了直接限制。其次，ASIC等定制芯片的迅速崛起，給GPU市場帶來了顯著的沖擊與競爭壓力。

　　接下來，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫將深入探討這兩大因素如何具體影響著GPU市場。

　　挑戰(zhàn)一：美國進(jìn)一步收緊AI芯片出口

　　首先來看GPU面臨的第一個挑戰(zhàn)。

　　1月13日晚，拜登政府正式宣布加碼對AI芯片及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的出口管制，限制中國等競爭對手獲取先進(jìn)GPU的能力。

　　根據(jù)已公布的信息，新規(guī)按照受管制程度高低，將世界各國和地區(qū)劃分為三大類別。日本、英國、韓國和荷蘭、加拿大等18個美國親密盟友和合作伙伴得到豁免，可以自由采購先進(jìn)AI芯片;新加坡、以色列、沙特阿拉伯、印度、巴西和波蘭等120多個國家和地區(qū)，將被施加AI芯片出口的配額限制;中國、俄羅斯、伊朗和朝鮮等，則被完全禁止獲取高端AI芯片和先進(jìn)的封閉權(quán)重模型(Closed-weight models)。

　　管制新規(guī)進(jìn)一步明確，小批量訂單不受配額影響：如果芯片訂單的總算力未超過大約1700個先進(jìn)GPU，那么就不需要獲取美國的許可，并且不會計入特定國家或地區(qū)進(jìn)口芯片的限額，以使得來自大學(xué)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)和研究組織的AI芯片訂單可以繼續(xù)進(jìn)行。

　　另據(jù)美國商務(wù)部工業(yè)與安全局 (BIS) 官網(wǎng)披露，美國企業(yè)的海外數(shù)據(jù)中心建設(shè)亦將受到限制。新規(guī)要求像亞馬遜、微軟、谷歌這樣的云服務(wù)提供商，必須在美國境內(nèi)部署一半的受管制AI芯片;部署在美國親密盟友和合作伙伴之外的受管制芯片規(guī)模，則不得超過25%;而且，在美國親密盟友和合作伙伴以外的任何單一國家和地區(qū)部署的受管制芯片規(guī)模，不得超過7%。

　　美國商務(wù)部長雷蒙多稱：“美國當(dāng)前在AI開發(fā)和AI芯片設(shè)計領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，維持這種局面至關(guān)重要?！彼€稱，管制新規(guī)無意切斷世界與AI創(chuàng)新的聯(lián)系，而是專門限制海外最先進(jìn)AI技術(shù)的發(fā)展。

　　這份AI出口管制新規(guī)設(shè)置了120天的意見征詢期，并且內(nèi)容可以修改，意味著后續(xù)將由特朗普政府最終決定先進(jìn)AI芯片的出口規(guī)則。

　　眾所周知，美國已多輪出擊，對中國大陸獲取 GPU 芯片實(shí)施管制。這一做法，一方面拖累了中國大陸 AI 能力的發(fā)展進(jìn)程，另一方面，也悄然改寫著 GPU 的市場格局。

　　受此影響，GPU 市場呈現(xiàn)兩大變化。

　　GPU市場的兩大變化

　　第一點(diǎn)，中國大陸本土 GPU 制造能力增強(qiáng)。

　　近年來，中國國內(nèi)的許多GPU企業(yè)開始嶄露頭角。通過持續(xù)的投入和努力，國產(chǎn)GPU在性能、功能和應(yīng)用領(lǐng)域等方面都有了提升，逐漸贏得了市場的認(rèn)可和用戶的信任。國產(chǎn)GPU不僅在傳統(tǒng)圖形處理領(lǐng)域取得了進(jìn)展，也能夠在人工智能、高性能計算等新興領(lǐng)域展現(xiàn)出一定的競爭力。

　　主要廠商包括景嘉微、寒武紀(jì)、海光信息、天數(shù)智芯等。

　　雖然國產(chǎn)GPU芯片在技術(shù)上取得了顯著進(jìn)步，但與國際巨頭如英偉達(dá)相比，仍存在性能差距。

　　未來隨著計算需求的不斷增長和算法的不斷優(yōu)化，國產(chǎn)GPU芯片需要不斷提升其性能以滿足更廣泛的應(yīng)用場景。通過加大研發(fā)投入，引入更先進(jìn)的制造工藝和設(shè)計理念，國產(chǎn)GPU芯片有望在未來實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

　　第二點(diǎn)，英偉達(dá)等 GPU 行業(yè)龍頭的出貨能力受到拖累。

　　早在2022年10月、2023年10月，美國商務(wù)部工業(yè)和安全局(BIS)兩次更新對中國的先進(jìn)半導(dǎo)體和計算設(shè)備的出口管制，英偉達(dá)中國特供版GPU產(chǎn)品A800、H800芯片均已受到管制。與此同時，AMD發(fā)布的性能最強(qiáng)的MI300X、MI300A、MI250X、MI250等多款 AI 芯片也不再能出口到中國了。

　　美國的出口管制政策使得英偉達(dá)無法向中國市場提供最先進(jìn)、性能最強(qiáng)的 GPU 產(chǎn)品，這限制了其在華業(yè)務(wù)的拓展，特別是在人工智能、云計算等對高性能 GPU 需求旺盛的領(lǐng)域。中國作為全球最大的半導(dǎo)體市場之一，失去了這部分市場份額，對英偉達(dá)的營收增長帶來了一定壓力。

　　盡管英偉達(dá)之后試圖通過推出一些替代產(chǎn)品來維持在中國市場的份額，如 HGX H20 GPU，但整體出貨能力仍受到較大影響。

　　同時，這也可能引發(fā)全球 GPU 市場格局的調(diào)整，其他國際競爭對手可能會趁機(jī)搶占英偉達(dá)和 AMD 在中國市場留下的空白，進(jìn)一步加劇全球 GPU 市場的競爭態(tài)勢。

　　AI芯片出口管制新規(guī)的發(fā)布也引發(fā)了英偉達(dá)的批評。

　　英偉達(dá)政府事務(wù)副總裁Ned Finkle在1月13日一篇博文中指出，基于美國的技術(shù)，AI得以在世界各地廣泛應(yīng)用，推動了國內(nèi)外各行各業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。但拜登政府試圖推行的“人工智能擴(kuò)散”(AI Diffusion)規(guī)則，是前所未有和具有誤導(dǎo)性的，這可能會破壞全球創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)增長。

　　Ned Finkle批評稱，管制新規(guī)不會緩解任何威脅，只會削弱美國的全球競爭力，動搖那種使美國保持領(lǐng)先的創(chuàng)新能力。

　　挑戰(zhàn)二：定制芯片ASIC的興起，沖擊GPU

　　年初，一股ASIC熱席卷全球。

　　ASIC熱潮興起的原因主要有三點(diǎn)：

　　其一，GPU已成為AI芯片領(lǐng)域競爭的核心焦點(diǎn)。目前，英偉達(dá)所產(chǎn)出的GPU主要被各大科技巨頭所壟斷。

　　第二點(diǎn)，GPU價格的飆升使得這些科技巨頭在采購芯片時需要支付更高的成本。

　　第三點(diǎn)，從另一角度來看，即便科技巨頭暫且將成本因素置于次要地位，英偉達(dá)本身的供應(yīng)不足狀況仍使這些科技巨頭憂心不已。

　　彼時尋找價格更為親民、供應(yīng)更具穩(wěn)定性且能滿足自身 AI 運(yùn)算需求的芯片，成為了眾多科技巨頭的當(dāng)務(wù)之急，而 ASIC 芯片的出現(xiàn)，恰到好處地契合了這些需求。

　　ASIC 熱潮突如其來，追根溯源，去年 12 月是關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。彼時，作為 ASIC 領(lǐng)域極為重要的概念股，博通的股價強(qiáng)勢上揚(yáng)，從 180 美元一路飆升至 250 美元，市值一舉突破萬億美元大關(guān)。與之形成鮮明對比的是，英偉達(dá)風(fēng)光不再，股價一路下行，甚至跌破 130 美元。

　　Google 公司大名鼎鼎的TPU(Tensor Processing Unit，張量處理單元)，還有前幾年很火的比特幣礦機(jī)，英特爾的 Gaudi 2 ASIC 芯片，IBM 的 AIU，AWS 的 Trainium，都屬于 ASIC 芯片。此外，這幾年非常火的 DPU(Data Processing Unit，數(shù)據(jù)處理單元)和 NPU(Neural Processing Unit，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元)，也是 ASIC 芯片。

　　倘若一定要知道兩者各自有哪些優(yōu)勢，本文將在這里將ASIC與GPU做一個詳細(xì)對比。

　　ASIC 專為特定 AI 算法定制，在執(zhí)行特定任務(wù)時性能卓越，像 Google 的 TPU 針對深度學(xué)習(xí)矩陣運(yùn)算優(yōu)化，計算效率極高。它能效比出色，能降低能耗成本，且大規(guī)模處理數(shù)據(jù)時吞吐量高、延遲低。大規(guī)模使用時，其單位算力成本遠(yuǎn)低于 GPU，如谷歌的 TPUv5、亞馬遜的 Trainium2 單位算力成本僅為英偉達(dá) H100 的 70% 和 60%。不過，ASIC 靈活性差，功能固定，算法改變就需重新設(shè)計，開發(fā)難度大，軟件生態(tài)單一。

　　GPU 通用性強(qiáng)，能應(yīng)對多種計算任務(wù)，在科學(xué)計算、游戲渲染等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。其并行計算能力強(qiáng)大，適合處理復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。而且，它擁有成熟豐富的軟件生態(tài)，借助 CUDA 等，開發(fā)者易于上手。然而，GPU 在特定任務(wù)上效率遜于 ASIC，功耗較高，會增加能耗成本。高端 GPU 價格高昂，如英偉達(dá) H100 售價 2.5 萬至 3 萬美元，獲取難度大，且存在時延較高的問題。

　　GPU，會迎來淘汰嗎?

　　那么有了ASIC，會很快就淘汰GPU嗎?

　　筆者認(rèn)為，非也。

　　綜合多家第三方機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計可見，在GPU市場，英偉達(dá)目前占據(jù)了大約90%份額，AMD雖然也在積極發(fā)布GPU產(chǎn)品，但因?yàn)樵谲浖鷳B(tài)建設(shè)方面不夠完善，到目前為止僅個位數(shù)百分比市場份額。

　　憑借性能、生態(tài)、集成能力等方面的優(yōu)勢，英偉達(dá)的 GPU 仍然會是中短期內(nèi)的 AI 芯片首選。英偉達(dá)的軟硬件網(wǎng)絡(luò)整套方案都很成熟，技術(shù)和資金實(shí)力太強(qiáng)，GPU 的存量和出貨量依然很大，市場地位難以撼動。

　　ASIC 的崛起速度雖然很快，但仍需要一定的時間走向成熟。AI ASIC 芯片的研發(fā)，也具有很高的風(fēng)險。即使研發(fā)成功，也需要時間被用戶所接受。

　　這就意味著，在很長的一段時間內(nèi)，GPU 和 ASIC 都將處于共存狀態(tài)。基于不同的場景，用戶會選擇最適合自己的芯片。發(fā)展自研 ASIC，更多是有利于廠商們和英偉達(dá)進(jìn)行談判砍價。

　　AMD首席執(zhí)行官蘇姿豐也曾對這一問題發(fā)表過觀點(diǎn)，蘇姿豐表示：“目前，GPU是大語言模型的首選架構(gòu)，因?yàn)镚PU在并行處理方面非常高效，但在可編程性方面有所欠缺。五年多后它還會是首選架構(gòu)嗎?我認(rèn)為情況會發(fā)生變化?！?/p>

　　蘇姿豐預(yù)計，五年或七年時間內(nèi)GPU還不會失勢，但會出現(xiàn)GPU以外的新勢力。

　　如此來看ASIC或許會是最優(yōu)選之一。在未來一段時間內(nèi)，ASIC芯片將處于快速發(fā)展階段，摩根士丹利預(yù)計，AI ASIC市場規(guī)模將從2024年的120億美元增長至2027年的300億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到34%。

　　當(dāng)然，除了 ASIC 之外，像 FPGA 等其他類型的 AI 芯片也可能嶄露頭角，共同改變未來 AI 芯片的市場格局。GPU 雖然當(dāng)前在 AI 領(lǐng)域占據(jù)重要地位，但隨著技術(shù)的不斷革新，其面臨的挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻，未來的 AI 芯片架構(gòu)領(lǐng)域?qū)⒊錆M更多變數(shù)與可能性。