AMD公布瘋狂芯片計(jì)劃，用能效挑戰(zhàn)英偉達(dá)會(huì)成功嗎？

  ICC訊 近日，在比利時(shí)舉辦的ITF World 2024大會(huì)上，AMD董事長(zhǎng)兼CEO蘇姿豐獲得了IMEC創(chuàng)新大獎(jiǎng)，以此表彰其在行業(yè)創(chuàng)新與領(lǐng)導(dǎo)方面的成就，大家熟悉的戈登·摩爾（提出著名的摩爾定律）和比爾·蓋茨都曾經(jīng)獲得該大獎(jiǎng)。

圖源：tomshardware

  而在獲獎(jiǎng)后的演講中，蘇姿豐透露了AMD未來(lái)三年的計(jì)劃，一個(gè)充滿野心的計(jì)劃：AMD正在努力實(shí)現(xiàn)2025年將計(jì)算能效提高到2020年的30倍的計(jì)劃，而在這個(gè)計(jì)劃之后，還有在2027年將能效提高到100倍（相對(duì)于2020年）的目標(biāo)。

圖源：AMD

  計(jì)算能效，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行計(jì)算任務(wù)時(shí)，利用能源的有效程度，雖然在各種算力、核心數(shù)等性能參數(shù)面前，計(jì)算能效看起來(lái)不太起眼，實(shí)質(zhì)上卻是核心性能、功耗管理、制程工藝等技術(shù)的體現(xiàn)。

  更高的計(jì)算能效，能夠讓計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)有著更高的效率，早在2014年，AMD就曾經(jīng)設(shè)定過(guò)一個(gè)名為“25x20”的計(jì)劃，希望用6年時(shí)間將AMD的處理器、顯卡等產(chǎn)品的能效提高25倍。

  這個(gè)計(jì)劃的結(jié)果，就是我們現(xiàn)在所熟知的Zen架構(gòu)和RDNA架構(gòu)，憑借兩個(gè)架構(gòu)的出色表現(xiàn)，AMD在2020年不僅完成了既定的目標(biāo)，還超額做到了31.77倍的能效提升。

  AMD為何一直將計(jì)算能效提升作為核心目標(biāo)之一？首先，我們從目前的AI運(yùn)算需求出發(fā)，看看計(jì)算能效提升會(huì)帶來(lái)什么？

  狂奔的超級(jí)計(jì)算中心

  眾所周知，AI已經(jīng)成為當(dāng)前半導(dǎo)體業(yè)界最核心、最龐大的需求，這個(gè)需求正在驅(qū)動(dòng)著半導(dǎo)體戰(zhàn)車的車輪滾滾向前。前段時(shí)間，作為AI時(shí)代的領(lǐng)航者，半導(dǎo)體公司英偉達(dá)的市值就一度達(dá)到2.62萬(wàn)億美元，甚至超過(guò)了德國(guó)所有上市公司的市值總和。

  讓英偉達(dá)市值暴漲的唯一原因，就是其在AI計(jì)算硬件領(lǐng)域的統(tǒng)治級(jí)實(shí)力，目前全球最頂尖的專業(yè)計(jì)算卡均出自英偉達(dá)，除了主流的H100、H200等芯片外，英偉達(dá)前段時(shí)間又發(fā)布了GB100和GB200，僅單個(gè)芯片的算力就相當(dāng)于以前的一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)。

圖源：英偉達(dá)

  當(dāng)然，強(qiáng)大的算力背后并不是沒(méi)有代價(jià)的，H100的TDP高達(dá)700W，而最新的GB200的TDP更是高達(dá)2700W。而英偉達(dá)提供的官方方案中，單個(gè)GB200 NVL72服務(wù)器就可以搭載最高36個(gè)GB200芯片，僅芯片本身的功耗就最高可達(dá)97200W，并且不包括配套的其他硬件功耗。

  這還僅僅是開(kāi)始，一個(gè)超級(jí)計(jì)算中心往往由多個(gè)服務(wù)器單元組合而成，亞馬遜此前就公布了一項(xiàng)計(jì)劃，預(yù)計(jì)采購(gòu)2萬(wàn)個(gè)GB200用來(lái)組建一個(gè)全新的服務(wù)器集群。而走在AI研究最前沿的微軟和OpenAI，前段時(shí)間更是公布了一個(gè)雄心勃勃的計(jì)劃——星際之門(mén)。

  據(jù)悉，該計(jì)劃共分為五個(gè)階段，目的是建造一個(gè)人類歷史上最大的超級(jí)計(jì)算中心，預(yù)計(jì)整個(gè)計(jì)劃的投資將達(dá)到1150億美元，建成后將需要數(shù)十億瓦的電力支持。這座‘星際之門(mén)’建成后，僅以耗電量算就足以在全球各大城市中排名前20，更何況它還只是眾多計(jì)算中心的一員而已。

圖源：AI Revolution

  實(shí)際上，早在去年開(kāi)始，就有多份報(bào)告指出計(jì)算中心的耗電量正在猛增，并且一度導(dǎo)致美國(guó)部分城市出現(xiàn)電力供應(yīng)不足的問(wèn)題。從能源角度來(lái)說(shuō)，一座發(fā)電廠從選址到建成運(yùn)行，往往需要數(shù)年的時(shí)間，如果遇到環(huán)保組織的抗議，還有可能拖延更久。

  在能源問(wèn)題短時(shí)間內(nèi)無(wú)法解決的情況下，提高計(jì)算能效就是唯一的方法，通過(guò)更高效地利用每瓦時(shí)電力來(lái)維持更大規(guī)模的AI模型訓(xùn)練。實(shí)際上，有人認(rèn)為OpenAI的ChatGPT-5進(jìn)展緩慢，很大程度上就是受限于算力規(guī)模無(wú)法大幅度提升。

  蘇姿豐在演講中也提到，提高計(jì)算能效可以更好地解決能源與算力之間的矛盾，并且讓超級(jí)計(jì)算中心可以被部署到更多的地方。在一些AI企業(yè)的構(gòu)想中，未來(lái)每一座城市都應(yīng)該擁有自己的超級(jí)AI中心，負(fù)責(zé)處理智能駕駛、城市安全等各方面的AI需求。

  想要達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，同時(shí)不顯著增加城市的能源負(fù)擔(dān)，更高計(jì)算能效的顯卡就是唯一的解決方案。而且，計(jì)算能效也直接關(guān)系到AI計(jì)算的成本，只有將AI計(jì)算的成本降到更低，大面積普及AI才可能成為現(xiàn)實(shí)。

  AMD的瘋狂計(jì)劃

  在英偉達(dá)的刺激下，作為在GPU領(lǐng)域唯一能夠與英偉達(dá)抗衡的企業(yè)，AMD一直在加速推進(jìn)旗下AI芯片的研發(fā)與上市進(jìn)度，并先后發(fā)布了MI300、V80等多款專業(yè)運(yùn)算卡。

  據(jù)報(bào)道，為了能夠加速AI芯片的進(jìn)度，蘇姿豐對(duì)GPU團(tuán)隊(duì)進(jìn)行重組，抽調(diào)大量人員支持AI芯片的研發(fā)，以至于下一代的AMD消費(fèi)級(jí)顯卡發(fā)布計(jì)劃受到嚴(yán)重影響，比如取消原定的旗艦產(chǎn)品發(fā)布計(jì)劃，僅保留中端顯卡的發(fā)布計(jì)劃等。

  在集中科研力量后，AMD目前的進(jìn)展速度飛快，最新的MI300X在性能上已經(jīng)超過(guò)英偉達(dá)的H100，大多42 petaFLOPs，并且擁有高達(dá)192GB的顯存，功耗卻與H100相當(dāng)，僅為750W。

圖源：AMD

  憑借優(yōu)異的計(jì)算能效，MI300X成功引起了市場(chǎng)的關(guān)注，微軟、OpenAI、亞馬遜等科技巨頭都提交了采購(gòu)需求，讓AMD在計(jì)算領(lǐng)域的芯片出貨量暴增。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2024年AMD的AI芯片出貨量可能達(dá)到英偉達(dá)出貨量的10%，并在明年增長(zhǎng)至30%。

  據(jù)蘇姿豐介紹，為了能夠提高芯片的計(jì)算能效，AMD研發(fā)了多項(xiàng)新的技術(shù)，比如2.5D/3D混合封裝技術(shù)。利用這項(xiàng)技術(shù)，AMD可以在封裝面積不變的前提下給芯片塞入更多的晶體管和內(nèi)存，降低芯片與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)的消耗，有效提升每瓦時(shí)的計(jì)算性能。

圖源：AMD

  此外，AMD還將改進(jìn)芯片架構(gòu)，推出能效更高的新一代架構(gòu)，預(yù)計(jì)最快將于2025年發(fā)布，并實(shí)現(xiàn)25x30（2025年計(jì)算能效提升30倍）的目標(biāo)。不過(guò)，想要實(shí)現(xiàn)27x100（2027年計(jì)算能效提升100倍）的目標(biāo)，還需要在諸多領(lǐng)域做出提升，僅靠制程工藝升級(jí)和架構(gòu)升級(jí)恐怕還不太夠。

  不得不說(shuō)，AMD的這個(gè)計(jì)劃非常瘋狂，一旦成功，那么AMD將有望再次與英偉達(dá)并肩而行。

  那么英偉達(dá)的反應(yīng)是什么？其實(shí)英偉達(dá)很早就給出了回應(yīng)，早前發(fā)布的GB200就是答案，這顆史無(wú)前例的算力怪物在計(jì)算能效方面的提升同樣矚目。據(jù)英偉達(dá)的介紹，GB200的推理性能是H100的30倍，計(jì)算能效是H100的25倍（綜合考慮算力、功耗等參數(shù)后的結(jié)果）。

  顯然，英偉達(dá)的腳步也并不慢，在接下來(lái)的3年時(shí)間里，不管AMD能否完成瘋狂的百倍計(jì)劃，AI芯片市場(chǎng)都會(huì)迎來(lái)一場(chǎng)革新。