《芯片法案》详细指导方针令韩芯片业恐慌;戴伟进:ChatGPT推动变革 芯原如何助力打造中国版AIGC?美将5家中企列入黑名单
来源:集微网发布时间:2023-03-302028浏览
询问 AI1.美国将5家中企列入黑名单 均为海康威视子公司
2.芯原戴伟进:ChatGPT推动生产力变革浪潮,芯原如何助力打造中国版AIGC?
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4.这个“iPhone时刻”到底是AI的还是英伟达的?
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1.美国将5家中企列入黑名单 均为海康威视子公司集微网消息,美国商务部28日将5家中国实体列入贸易黑名单,全部为海康威视的子公司。美国商务部周二将5家中国实体添加到贸易黑名单中,包括Luopu Haishi Dingxin Electronic Technology Co., Ltd.(洛浦海视鼎鑫电子技术有限公司), Moyu Haishi Electronic Technology Co., Ltd.(墨玉海视电子技术有限公司), Pishan Haishi Yong'an Electronic Technology Co., Ltd.(皮山海视永安电子技术有限公司), Urumqi Haishi Xin'an Electronic Technology Co., Ltd.(乌鲁木齐海视新安电子技术有限公司)以及Yutian Haishi Meitian Electronic Technology(于田海视美阗电子技术有限公司)。天眼查资料显示,这五家公司均为海康威视的子公司,董事长均为毛军湖。海康威视是全球最大的监控设备厂商,此前在2019年就被列入美国出口管制实体清单。被添加到实体清单意味着美国供应商必须获得特殊且难以获得的许可证才能将货物运送到目标公司,美国越来越多地使用实体清单来针对中国公司。据悉,杭州海康威视数字技术股份有限公司(海康威视),成立于2001年,位于浙江省杭州市,是一家以从事计算机、通信和其他电子设备制造业为主的企业。2月份,海康威视发布2022年业绩快报称,年度实现营收831.74亿元,同比增长2.15%;营业利润同比下降19.84%至148.09亿元。
ChatGPT的开发逻辑,是基于Transformer架构的语言模型,通过学习大量预先标注的文本数据(包括网络新闻、书籍、学术文献等),生成与人类语言相似的文本。通过数据中心、计算机硬件设备等进行模型的运行、文本数据的计算处理,以服务器、存储器、网络接口输入输出设备等硬件为基础。虽说ChatGPT可以初步用于提高生产力,但是基于GPT-3.5的ChatGPT仍存在缺点和瓶颈。“无论你问什么,它总会给你一个答案,不管是否准确,可能就是一些‘正确的废话’。”戴伟进表示,“包括ChatGPT在内的AIGC应用仍需技术迭代演进,首先是训练的数据量,其次就是算法模型的参数量。”比如最新发布的多模态GPT-4模型,其参数量更大,模型迭代时间更长,可识别图像,也能够给出更准确的结果,具有更广泛的常识和解决问题的能力。ChatGPT实质是对话式AI的应用,IDC数据显示,对话式AI市场规模在2022年达到54.6亿元人民币,其市场渗透率相对已经饱和。ChatGPT引发的浪潮促使主流厂商在其对话式AI应用中引入大模型,将带动对话AI相关市场新一轮增长。此外,在搜索、营销场景中,ChatGPT类型的应用则可能衍生出全新的产品形态。随着OpenAI开放了GPT-4的API,戴伟进预测它将成为老少咸宜的、提高生产力的工具,而智慧出行领域将是最先落地的应用场景之一。现阶段,作为市场主流的交互方式,智能语音是智能座舱的标配功能,然而当前车载语音系统的交互程度普遍较弱,用户体验一般,大多时候沦为“鸡肋”。“ChatGPT将极大地推动自然语言处理(NLP)AI的商业化应用,为汽车中语音交互系统带来新的可能。”他强调,“人人能用”很酷,这样一项非常实用的技术将会吸引更多人来开发需求,挖掘商业价值,使AI从研究项目真正成为可商业化大规模投资的产业,进而形成活跃的生态圈。ChatGPT引发AI算力告急观察GPT系列从1到3的发展过程,都是基于Transformer架构,并且探出一条路,就是可以通过海量数据,超强算力,让NLP产生质的变化。既然ChatGPT等AIGC应用的“智力”增长,建立在对海量数据的训练上,算法、数据、算力是生成式AI不可或缺的三大关键,算力做为硬件基础决定AI“智力”的上限。OpenAI发布的AI模型算力报告中指出,与2012年的模型相比,2020年提出的模型需要600万倍的计算能力;预计从2023到2028年,AI所需算力将再增加100万倍。IDC也预测,中国智能算力需求规模,到2026年将进入每秒十万亿亿次浮点计算(ZFLOPS)级别,达到1,271.4EFLOPS,从2021到2026年,年复合增长率将达52.3%。戴伟进表示,AI运算可以简单归纳为云端运算、边缘运算和移动边缘计算三个场景,对相关算力芯片的性能、功耗和延时等关键指标有着不同的需求。ChatGPT背后的算力支撑正是基于分布式运算的云端运算集群。据TrendForce估算,处理1800亿个参数的GPT-3.5大模型,需要的GPU数量高达2万枚,未来GPT大模型商业化所需的GPU数量甚至超过3万枚。而根据英伟达的公告,微软Azure上部署了数万枚A100/H100高性能芯片。这是第一个采用英伟达高端GPU构建的大规模AI算力集群。“以云端运算、数据中心为支撑的AI运算,需要的是GPU、GPGPU、以及TPU/NPU/VPU ASIC加速芯片等为代表的大算力芯片。”戴伟进指出,过去数据中心曾经用CPU,性能增长越来越难以跟上AI算力需求,而并行运算的GPU更适合用于高并发的深度学习任务。去掉或减弱GPU的图形显示能力的GPGPU,则将其余部分全部投入通用计算,实现处理人工智能、专业计算等加速应用。再辅以TPU/NPU等加速模块,这三大类芯片构成了AI算力的基石。另外,戴伟进还指出,由于AI运算需要对海量数据进行处理,数据存取能力也在很大程度上限制了AI运算速度,存储性能跟不上的话,会导致GPU在那里等待,无事可做,空转浪费算力,因此通用存储和缓存技术等数据存取架构的创新也越来越急迫。目前,ChatGPT已经令英伟达成为这场算力革命的最大赢家。部分业内人士认为,如果英伟达在其人工智能GPU业务中看到了机会,它可能会优先供应人工智能GPU,而不是游戏GPU。ChatGPT以及随后涌现的诸多AIGC应用必然会让供应已然十分紧缺的高性能GPU再次告急。如何打造中国版“ChatGPT”ChatGPT火爆全网之时,“背水一战”的百度也推出了中国版“ChatGPT”文心一言。李彦宏直言“大模型训练堪称暴力美学,需要有大算力、大数据和大模型,每一次训练任务都耗资巨大。”尽管文心一言收获了众多围观者褒贬不一的反馈,但不可否认其对算力基础设施的需求必将驱动AI芯片市场井喷。戴伟进指出,对于中国AIGC市场发展而言,数据、算力、算法是驱动力也是瓶颈所在。随着高端计算芯片在国内的发展一再受限,AI芯片领域的国产替代势在必行。要打造中国版“ChatGPT”,我们还需要突破哪些瓶颈?戴伟进认为,首先中文语料的训练量要比用英文训练的ChatGPT大得多,训练时间也还远远不够,需要进一步积累。比如文心一言中文语料占比约75-85%,与GPT3.5对比,量级是后者10倍以上。“这需要时间。”其次是算力挑战。虽然高性能GPU成为主流的AI算力芯片,但实际上在AI运算中,需要的核心模块更多是并行运算单元和神经网络加速单元,因此GPGPU被视为AI时代的算力核心。“对于AI芯片厂商来说,需要真正明白自己需要的是哪部分的功能,虽然国内在并行运算单元性能上与英伟达还有一定差距,但是通过NPU单元,以及数据存取方面的创新,有效解决芯片性能瓶颈问题,何乐而不为呢?”
“作为中国排名第一,全球排名第七的半导体IP提供商,芯原已拥有六类自主处理器IP。针对AI芯片,芯原基于超过20年Vivante GPU的研发经验,推出了GPU、GPGPU、NPU等AI芯片所需的系列IP组合,可提供从边缘AI运算低功耗嵌入式设备,到云端AI运算高性能服务器,再到智能驾驶等应用所需的计算能力,满足广泛的人工智能计算需求。”他表示,“如今芯原的NPU IP已被全球60余家客户用于其110余款人工智能芯片中,这些芯片应用于物联网、可穿戴设备、安防监控、汽车电子、服务器、智慧电视、智慧家居、智能手机、平板电脑、智慧医疗等众多场景。未来,公司将在AIoT、可穿戴设备、汽车电子、数据中心这四个领域专注半导体IP的研发与平台化升级。”他解释,针对客户不同的应用场景需求,芯原的处理器IP可通过对图像处理单元、并行计算单元和神经网络加速单元的差异化“配比”来实现不同芯片尺寸和功耗预算的定制化设计,并提供完整的软件栈和SDK,支持主流的深度学习框架,包含Tensorflow、PyTorch、ONNX、TVM、IREE等,支持OpenCL和OpenVX等编程API。据悉,目前芯原多家车载领域的客户,已经将基于芯原IP打造的GPGPU、NPU用于训练Transformer模型。“随着基于大模型的AI迅速展现强大的商业价值,芯原的相关IP也越来越受欢迎。部分客户开始在此基础上开发第二代芯片产品,也有更多客户将芯原的NPU IP部署到他们的GPU中,以提高运算性能。”戴伟进透露,“除了智能驾驶领域,数据中心和服务器领域也是芯原持续关注的重点研发方向,结合自身技术优势努力挖掘新的市场机会。”最后,戴伟进还重点强调了数据存取技术领域的创新。“以往行业关注的重点大多在于处理器的创新,存储领域已经20年没有出现重大的技术突破了,行业龙头和初创企业都在努力解决,国内在这个领域还是有机会的。”结语尽管越来越多“大神”加入到AIGC的大潮中,但这种大语言模型离真正掌握做类比推理的能力还有一定的距离。而各路“ChatGPT”的破圈成长还需不断以模型的优化,训练规模的提速以及算力资源的扩充来支撑。无论是为了实现技术的安全可控,还是为了应对AI算力性能和数量均“告急”的瓶颈,都驱动着国内AI芯片厂商另辟蹊径。芯原的GPGPU+NPU的DSA异构设计思想,为广大国产算力芯片设计者提供了一个从“能用”到“好用”的多元算力解决方案。
同时,除了直接售卖硬件,英伟达也推出了NVIDIA DGXCloud,让企业以按月订阅的方式租用为AI或者其他训练模型所需要的计算基础设施和软件。当然,整场发布会最大的“王炸”则是NVIDIA拉着ASML、TSMC和Synopsys,将GPU的加速计算引入光刻领域。通过在GPU上运行用于计算光刻的NVIDIA cuLitho软件库,比当前光刻技术提供高达40倍的性能飞跃,也就是说,仅需500个NVIDIA DGXH100系统即可完成以往需要4万个CPU的系统才能完成工作。
为了证明英伟达 Al in AI的决心,黄仁勋甚至不惜拿智能手机行业里的iPhone举例子在演讲中反复强调,现在我们正处于AI的“iPhone时刻”。也许算力基础设施才是英伟达的目标但我们认为,对英伟达来说,处于“iPhone时刻”的是AI还是元宇宙并不重要,他们真正的目标其实是在它们背后作为基础设施提供算力支持的数据中心。因为无论是转战工业生产力领域的“元宇宙”,还是最近大火的生成式AI和对话式AI,甚至是在演讲中堪称“技术核弹”的计算光刻技术,它们都有一个共同点:它们都需要比以往更大或者不同的算力,所以这些服务提供商或者这些用例的潜在客户若是不想在今后的浪潮中掉队,那么他们将不得不升级自己的数据中心。例如根据semianalysis的测算,如果Google将ChatGPT直接部署到每次搜索中,那么需要大约512820.51台A100HGX服务器,总共4102568枚A100GPU。光是这些服务器和网络的成本支出就能超过1000亿美元。要知道,原先Google完成一次传统的搜索请求,总花销仅约为1.06美分,而引入ChatGPT单次对话成本则需要增加1.42美分,其中硬件花销就占了0.36美分。
虽然,我们无法断定AI是达到iPhone时刻还是另一个“噱头”,但是我们能确定的是无论AI还是元宇宙,都不是英伟达的终点,而是它实现数据中心霸主地位的跳板。
固态测距有限?从探测层面突破是“正解”可以说,固态激光雷达的“未来已来”。去年,禾赛、速腾、亮道等相继发布纯固态补盲激光雷达新品或新进展,且预计最早2023年下半年就能进入量产。与大陆集团以及Ibeo量产的固态方案类似,禾赛、速腾、亮道的固态补盲方案也几乎沿用Flash纯固态VCSEL+SPAD架构,且能借助成熟的标准CMOS工艺快速实现规模量产,持续降本,另外集成度高,尺寸小,可与车身融为一体,提升整车的美观性。
但美中不足的是,探测距离十分有限,在30m左右,因此现主要用于侧向补盲雷达。未来,固态激光雷达要作为前向雷达,测距瓶颈还有待突破。追根溯源,飞芯电子CEO雷述宇认为探测不够远有两大根本的原因。一方面,传统Flash方式脱胎于CMOS传感器,但CMOS传感器跟激光雷达有本质的区别:CMOS传感器不在乎接收的光源,只希望接收的光越多越好,灵敏度就会越高;但激光雷达有一个强烈的诉求,想要接收的是自身发射打到物体反射回来的光,而事实上,传统Flash方式没有信号区分的能力,所有的光都要接收,但在物体比较远的情况下,有效功率在总功率中占比极低,传感器就会被“非我”信号占用,显而易见灵敏度会大大受限,并影响到测量距离的能力。另一方面,Flash是一个成像的方案,由于成像要同时测近和测远,而激光雷达自身发光的信号与距离平方成反比,如果传感器没有足够大的动态范围,近端物体饱和了,从远端物体收来的能量却还不足以读出电路噪声,也会限制激光雷达测远的能力。这也反映出,现有固态激光雷达测距有限的根源在Flash扫描方式的原理中。因此,雷述宇指出,必须要进行原理性的突破,换一个方向切入,即从探测机理层面去解决测距不够远的问题,实现接收阵列芯片尽可能在多个干扰光中接收到其所需要的光,而非接收所有的光,并形成有效探测。同样坚定看好从探测方面寻找出路的还有洛微科技。“早前,业界有几家企业在做全固态激光雷达扫描方案,在技术研发、降本、量产等方面确实走在了最前沿。但也碰到不同的问题,包括产业链不完善、技术过早、测距有限等,经过这几年的发展,业内逐渐意识到,第一步真正需要解决的并不是扫描的问题,而是探测的问题。”洛微科技CEO冯宁宁告诉集微网。那么,从探测入手,固态纯芯片方案之路又该如何走呢?路线尚无定论?Flash与OPA,ToF与FMCW各有选择从探测机理深入解决问题或是正解,但具体到采用何种探测方式也还没有统一路线。在固态技术的大方向下,Flash和OPA的扫描方式各有利弊。全固态Flash系统发射面阵光,一次性成像、系统简洁、可靠性更高,更易达到车规标准,但如上文提及其很难区分其他激光雷达的信号。OPA是能实现一种无任何机械(含MEMS)元件的光束扫描,优点是扫描速度快、易于控制视场角,但其在芯片材料、光源选择、制造工艺等方面也存在难点。而ToF和FMCW的测距方式也各有优劣。目前,市面上的固态激光雷达多数采用ToF(飞行时间)方式测距。ToF的技术发展多年、比较成熟,且对应激光器以905nm为主,近外红激光器体系,采用GaAs材料,产业十分成熟,成本已经很低,但容易受到激光信号干扰,且接近可见光光谱,人眼的视网膜对其更敏感,考虑到人眼安全,其最大激光功率受到限制,当然探测距离存在瓶颈。FMCW则是通过发射频率调制的连续波,并接收目标物反射信号的方式,对于目标物体进行距离探测,这个过程会用到多普勒效应,进而还可以直接测量目标物的精确速度。在车载应用方面,为了满足其对点频和距离的需求,必须使用多通道的解决方案,系统由此变得非常复杂。此外,与FMCW搭配的通常是基于1550nm波段的激光器,可以把光功率做得很高,探测距离自然更远,但1550nm激光器使用的材料不是硅基,而是化合物半导体材料InGaAs,还需要外部电源和复杂的电子控制装置,成本方面具有非常大的挑战。目前车载激光雷达尚处于发展初期,固态里选哪个方案尚无定论,如何选择还是取决于公司对市场的理解,以及自身的技术积淀。雷述宇曾在红外探测器芯片领域深耕超过10年,在充分考虑生产端的成熟度、市场需求,以及技术可行性后确定走Flash+ ToF的技术路线。而这一技术路线上车最难解决的问题上文也有所提及,即如何解决雷达间的强干扰问题。雷述宇指出:“现在布局全固态激光雷达的企业不少,但关键在于原理性没有突破,只相当于对传统的CMOS传感器做了一些改进而形成ToF,但这不能满足车载Flash的要求。因此,我们要设计具有强抗干扰能力的Flash方式的芯片,这充分考验一个团队的积累和设计能力,因为它没有借鉴,不像其他芯片有国际方案作为参考。”如今,飞芯电子团队在探测机理层面解决了传统全固态Flash的抗干扰难及测距短等问题:用独有专利实现了一种基于伪随机序列的Flash体制长距离、抗干扰激光雷达技术。且雷述宇认为越简洁的系统才能越可靠,飞芯的类摄像头的激光雷达,不需扫描,系统只用5个组件,即3个电学芯片:发射端的激光驱动芯片、激光器芯片、接收探测阵列芯片,2个光学组件:收、发两套光学组件。目前,飞芯电子的车载产品已进入客户试样阶段。洛微科技团队则因具备15年以上的硅光芯片研发和产品化经验,以及全栈的光电产品开发经验积累,因此选择了OPA+FMCW技术。但如上所言,该方案落地难度不小。洛微科技另辟蹊径,从擅长的硅光平台入手来解决成本、可制造性和可靠性等问题。冯宁宁表示:“对于激光雷达这样一个光电系统来说,芯片是最大成本,所以需要一定的‘第一性原理思考’,开始就要全盘考虑芯片的材料、工艺和尺寸。因此,我们选择采用硅光技术,使用生态成熟的硅基材料和CMOS工艺体系。同时,整个系统也应越简单越好,而系统的简化需要芯片的集成度越高越好,而对于光电系统,只有硅光的平台可以提供如此高和复杂的集成度,这就是我们方案选择的基本逻辑。”今年,洛微科技的硅光FMCW 4D激光雷达 F系列也将正式给客户送样。难被“卡脖子”?产业链成熟下技术迭代是关键备受业内关注的是,这一固态激光雷达产业链中是否有“卡脖子”的环节?可以看出,在纯固态方案上,飞芯电子和洛微科技都选择采用类摄像头的成熟产业链,供应链方面的困难可以减小。在雷述宇看来,目前国内上游的代工厂商及下游的光电模组厂商都十分成熟和完备,唯一备受考验和挑战的就是芯片设计环节。冯宁宁也指出,洛微的产品方案很多设计比较接近摄像头,国内能提供车规级的摄像头模组的代工厂相对比较成熟,可以保证产品快速进入量产。“洛微的激光雷达产品中跟光相关的芯片不论是扫描还是测距的FMCW芯片都是自己设计,目前使用的CMOS工艺比较成熟,会暂时选择海外的代工厂,短期利用成熟的供应链来进行量产,长期来看也会考虑自主产线。”冯宁宁说。当然,技术要真的实现大规模上车也不乏挑战。雷述宇认为,技术端未来如何获得更好的抗干扰或者说匹配滤波的能力,还需要不断地迭代;产业端,做新型的传感器一定要与代工厂有良好的合作,新型传感器并不能直接使用代工厂的标准工艺,很多方面需要代工厂使用更好的工艺设计,生产更好的器件来满足激光雷达芯片的基本要求;应用端需要和客户沟通他们到底需要什么,用什么的方案更能满足他们的需求,这样他们对新的方案也有更多的理解和宽容,这是市场培育的一个工作。对于洛微科技而言,OPA+FMCW无疑是一条高壁垒且难走的路,但他们认为这是正确的路且坚定走下去。冯宁宁认为:“目前的硅光芯片方案是比较新的技术,在激光雷达领域芯片迭代还需要足够长的时间。除此之外,激光雷达本身也是一个比较复杂的系统,想做成一个完整符合车规要求,成本可控的产品,在工程上还有许多坑需要迈过去。可能还需要一两年,FMCW激光雷达才会达到符合车规量产化的程度。”但上述受访厂商对固态激光雷达这一赛道的前景及国内供应商的发展充满期待,他们认为现在的半固态方案只是“过渡方案”,固态方案将在2025年左右落地,且在该领域国内外厂商的起跑线基本相同,并表示跟已经比较成熟的毫米波雷达产品相比,在中国产业链的研发速度和迭代速度助力下,在固态激光雷达这个新的领域上有信心超越国际上的其他对手。
写在最后产业界虽对固态激光雷达大方向已达成共识,但从芯片设计、制造成本到系统集成,落地应用仍面临不少挑战。当然,中国的供应商已在这些领域布局并有所成果。米磊指出,“激光雷达与芯片行业的发展情况类似,自20 世纪60年代发明以来,曾经昂贵、笨重的激光雷达,体积正不断缩小,价格也逐渐趋于稳定。”中国有广阔的市场机会,但还需要努力去把这些优势真正转化成为胜势。
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