英偉達要革“計算光刻”的命 CPU大廠尬�。耗俏易�？

　　全球AI行業(yè)計算技術(shù)盛會如期而至。當?shù)貢r間周二，在英偉達2023年春季GTC大會上，該公司CEO黃仁勛穿著標志性皮夾克，向開發(fā)者披露最新的硬件和AI應用軟件進展。

　　簡而言之，本次演講具有其“亮點”、“重點”和多個“看點”。其中“亮點”是英偉達秘密研發(fā)并向芯片制造業(yè)甩出的一枚技術(shù)“核彈”——光刻計算庫cuLitho，可以用500套DGX H100，取代4萬個用來驅(qū)動計算光刻的CPU服務器。“重點”是圍繞生成式AI發(fā)布的系列加速模型訓練和推理軟硬件產(chǎn)品及服務，而“看點”則是展示針對量子計算、云服務、元宇宙、汽車等領域的新進展。

　　值得注意，為了出口至中國市場，英偉達基于旗艦芯片H100開發(fā)出了H800芯片，并稱800系列產(chǎn)品完全符合出口管制法規(guī)，而且已被多家國內(nèi)科技企業(yè)采用。但業(yè)內(nèi)人士指出，H800的數(shù)據(jù)傳輸速率已被降低到旗艦H100速率的一半左右。

　　計算光刻提速40倍 獲半導體巨頭力挺

　　在黃仁勛本次主題演講中，最大的亮點莫過于英偉達秘密研發(fā)四年、向業(yè)界甩出的一枚技術(shù)“核彈”——通過突破性的光刻計算庫cuLitho，將計算光刻加速40倍以上�？梢哉f，計算光刻是提高光刻分辨率、推動芯片制造達到尖端工藝的關鍵手段。

　　據(jù)了解，作為芯片制造過程中最復雜、昂貴、關鍵的環(huán)節(jié)之一，光刻成本約占硅片加工成本的1/3以上。配合光刻計算EDA工具使用，其可以幫助晶圓廠縮短原型周期時間、提高產(chǎn)量，為2nm及以上先進工藝奠定基礎，并使得曲線掩模、High NA EUV、亞原子級光刻膠模型等新技術(shù)節(jié)點所需的新型解決方案和創(chuàng)新技術(shù)成為可能。

　　“計算光刻是芯片設計和制造領域中最大的計算工作負載，每年消耗數(shù)百億CPU小時。”黃仁勛稱，“大型數(shù)據(jù)中心24x7全天候運行，以便創(chuàng)建用于光刻系統(tǒng)的掩膜板。這些數(shù)據(jù)中心是芯片制造商每年投資近2000億美元資本支出的一部分。”

　　另據(jù)其介紹，英偉達H100 GPU需要89塊掩膜板，在CPU上運行時處理單個掩膜板需要兩周時間，而在GPU上運行cuLitho只需8小時。通過這項應用，臺積電可以把4萬個用來驅(qū)動計算光刻的CPU服務器，換成500套DGX H100，能耗將從35兆瓦降至5兆瓦。此外，使用cuLitho的晶圓廠，每天可以生產(chǎn)3-5倍多的光掩膜，僅使用當前配置電力的1/9。

　　實際上，在計算光刻庫研發(fā)過程中，英偉達已經(jīng)與三家全球頂頂尖芯片廠商開展了長達4年的合作，包括晶圓制造巨頭臺積電、光刻機制造商ASML，以及EDA巨頭新思科技。目前，這三家廠商均已開始將cuLitho技術(shù)引入芯片設計和制造流程。

　　對于這一“四年磨一劍”的技術(shù)，臺積電CEO魏哲家表示，cuLitho為臺積電在芯片制造中廣泛地部署光刻解決方案開辟了新的可能性;阿斯麥CEO彼得·溫寧克(Peter Wennink)稱ASML計劃將對GPU的支持集成到其所有的計算光刻軟件產(chǎn)品中;新思科技則表示，在cuLitho平臺上運行公司的光學鄰近校正(OPC)軟件將性能從幾周加速到幾天。

　　發(fā)布ChatGPT專用GPU可提速達10倍

　　本次GTC開發(fā)者大會上另一大重點，無疑是當前大熱的生成式AI。在演講中，英偉達發(fā)布了一系列相關加速模型訓練和推理的軟硬件新品及服務。訓練方面，英偉達H100 GPU基于Hopper架構(gòu)及其內(nèi)置Transformer Engine，針對生成式AI、大型語言模型和推薦系統(tǒng)的開發(fā)、訓練和部署進行了優(yōu)化。

　　在DGX AI基建領域，自從英偉達向OpenAI交付首臺DGX超級計算機后，目前《財富》100強企業(yè)中已經(jīng)有一半用上這類產(chǎn)品。黃仁勛表示，“DGX(AI超級計算機)是大型語言模型實現(xiàn)突破背后的引擎，已成為AI領域的必備工具。”目前，NVIDIA DGX H100 AI超級計算機已全面投入生產(chǎn)，很快將面向全球企業(yè)。

　　值得注意，英偉達已基于H100芯片開發(fā)了H800版本出口到中國。英偉達發(fā)言人表示，“我們的800 系列產(chǎn)品完全符合出口管制法規(guī)”，阿里巴巴、百度和騰訊控股等中國科技公司的云計算部門正在使用這款新芯片。對于兩款芯片的不同之處，據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，H800主要將芯片到芯片的數(shù)據(jù)傳輸速率降低到H100速率的一半左右。

　　在推理硬件方面，英偉達也推出了全新GPU推理平臺，包括針對不同工作負載進行優(yōu)化的4種配置，分別用于AI視頻、圖像生成、大型語言模型(LLM)部署以及推薦系統(tǒng)，即L4 Tensor Core GPU、L40 GPU、H100 NVL GPU和Grace Hopper超級芯片。

　　其中，H100 NVL是專門為LLM設計的GPU，采用Transformer加速解決方案，可用于ChatGPT等大型語言模型的大規(guī)模部署。黃仁勛稱，目前在云上唯一可以實際處理ChatGPT的GPU是HGX A100。與適用于GPT-3處理的HGX A100相比，一臺搭載4對H100及雙GPU NVLink的標準服務器的速度要快10倍。

　　此外，L4是針對AI生成視頻的通用GPU，用于加速AI視頻，可以提供比CPU高120倍的性能，能效提升約99%;可以優(yōu)化視頻解碼與轉(zhuǎn)碼、視頻內(nèi)容審核、視頻通話等性能。因此，一臺8-GPU L4服務器將取代100多臺用于處理AI視頻的雙插槽CPU服務器。

　　L40則用于圖像生成，針對2D、3D圖像生成進行優(yōu)化，并可以結(jié)合Omniverse直接生成3D內(nèi)容、元宇宙等，推理性能是英偉達最受歡迎的云推理GPU T4的10倍。而Grace Hopper超級芯片是為推薦系統(tǒng)和大型語言模型AI數(shù)據(jù)庫設計，可以通過900GB/s的高速一致性芯片到芯片接口連接英偉達Grace CPU和Hopper GPU。

　　BlueField-3 DPU已投產(chǎn) 加碼量子計算布局

　　除了計算光刻和生成式AI，英偉達GTC大會上也公布了該公司多款最新升級的技術(shù)產(chǎn)品及服務。在DPU方面，黃仁勛宣布英偉達BlueField-3 DPU已投入生產(chǎn)，并被騰訊、百度、京東、微軟和甲骨文等多家領先的云服務提供商所采用，以加速其云計算平臺。而在算力生態(tài)以中，英偉達還想要通過云服務，把制造大模型的能力交給更多用戶。

　　在大會上，英偉達發(fā)布的DGX Cloud云服務，提供了專用的NVIDIA DGX AI超級計算集群。搭配NVIDIA AI軟件，其可使每個企業(yè)都可以使用簡單的網(wǎng)絡瀏覽器訪問AI超算，消除了獲取、部署和管理本地基礎設施的復雜性，進而為生成式AI和其他開創(chuàng)性應用訓練先進的模型。

　　緊接著，黃仁勛帶來的另一項關于云的重磅發(fā)布是NVIDIA AI Foundations，包括語言模型NEMO、視覺模型PICASSO和生物學模型BIONEMO，以為用戶提供定制化LLM和生成式AI解決方案。其中，NEMO可提供80億、430億、5300億參數(shù)模型;PICASSO可用于訓練圖像、視頻和3D應用等生成式AI模型;PICASSO可以通過高文本提示和元數(shù)據(jù)用DGX Cloud上的模型創(chuàng)造AI模型。

　　值得注意，英偉達還在量子計算等前沿科技領域取得了突破。在演講中，黃仁勛宣布的第一個全新產(chǎn)品就是與Quantum Machines合作的NVIDIA DGX Quantum。該產(chǎn)品結(jié)合了通用量子控制系統(tǒng)Quantum Machines OPX+和NVIDIA Grace Hopper超級芯片，可為高性能和低延遲量子經(jīng)典計算的研究人員提供革命性的新架構(gòu)。

　　據(jù)他介紹，“NVIDIA DGX Quantum是全球首個GPU加速的量子計算系統(tǒng)，可以實現(xiàn)GPU和量子處理單元(QPU)之間的亞微秒級延遲。”這種組合使研究人員能夠建立強大的應用，實現(xiàn)校準、控制、量子糾錯和混合算法，將量子計算與最先進的經(jīng)典計算相結(jié)合。

　　另外，英偉達也發(fā)布了一系列面向元宇宙、汽車和工業(yè)等領域的新進展，包括推出第三代OVX計算系統(tǒng)和新一代工作站，PaaS服務NVIDIA Omniverse Cloud現(xiàn)已向特定企業(yè)開放，與寶馬集團擴大合作建設虛擬工廠、比亞迪更多車型將采用NVIDIA DRIVE Orin平臺等。在GTC發(fā)布會上，最后登場的是“數(shù)字孿生”工業(yè)模擬應用Omniverse，主要的用處是讓企業(yè)在實際建設工廠、生產(chǎn)產(chǎn)品前，通過數(shù)字化模擬“預覽”實際的成品。

　　結(jié)語

　　“生成式AI正在推動AI的快速應用，并將重塑幾乎所有行業(yè)。”黃仁勛數(shù)次表示，如今整個AI產(chǎn)業(yè)正處于“iPhone時刻”——創(chuàng)業(yè)公司正在競相建立顛覆式的商業(yè)模型，而業(yè)界巨頭也在尋找應對之道。由此，AIGC已在全球商業(yè)界掀起了開發(fā)AI策略的緊迫性。

　　可以看出，圍繞AI、計算光刻、量子計算、芯片等前沿科技發(fā)布一系列前沿技術(shù)和產(chǎn)品，英偉達已構(gòu)建了一套圍繞產(chǎn)業(yè)上下游運轉(zhuǎn)的應用開發(fā)生態(tài)，覆蓋從GPU、DPU等硬件到幫助企業(yè)加速構(gòu)建定制生成式AI模型的云服務以及升級數(shù)據(jù)中心、芯片制造工藝等等，因而在自然科學、視覺解析、數(shù)據(jù)處理、機器學習和AI等領域成為不可或缺的一環(huán)。

　　顯而易見，黃仁勛正在帶領英偉達走向一個新階段，乃至進一步推動產(chǎn)業(yè)界釋放新的創(chuàng)造力。近十年來，人工智能的飛速發(fā)展背后其實都離不開英偉達的軟硬件支持。而如今，在生成式AI幾乎激勵著每個行業(yè)重新設想其商業(yè)戰(zhàn)略和技術(shù)路線的發(fā)展前景下，英偉達正在讓行業(yè)伙伴受益AI等前沿應用的變革性力量過程中變得越發(fā)強大，甚至不可替代。