在過去一周,圣何塞似乎變成了芯片版的瞬息全宇宙。摩爾定律在其中一個(gè)宇宙已經(jīng)死了,而在另一個(gè)宇宙依然“健在且活的挺好”。
這兩個(gè)宇宙的主宰者分別是英偉達(dá)和英特爾。
9月28日,英特爾在和英偉達(dá)總部隔著一個(gè)圣何塞機(jī)場(chǎng)的麥克內(nèi)里會(huì)展中心,舉辦了Innovation線下大會(huì)。在主題演講中,英特爾CEO帕特·基辛格(Pat Gelsinger)發(fā)布了13代酷睿處理器Raptor Lake。其中i9-13900K款產(chǎn)品為24核心(8個(gè)性能核,16個(gè)能效核),32線程。它們采用的是Intel 7制程工藝和x86高性能混合架構(gòu)。而且,盡管此前曾提示會(huì)漲價(jià),但新一代的最終價(jià)格和上一代基本持平。
但外界對(duì)當(dāng)天演講的討論不只停留在新的CPU本身,在發(fā)布這款被基辛格稱為“史上最快最好的桌面處理器”之前,基辛格在演講里首先提到了摩爾定律。
“過去數(shù)十年我都處在一個(gè)爭(zhēng)論之中,就是摩爾定律已經(jīng)死了?!彼f?!暗鸢甘牵瑳]有!”
基辛格對(duì)著臺(tái)下略顯夸張的張開雙手,背后的PPT顯示出幾行大字:
Moore’s Law: Alive and Well(摩爾定律活的很好)。
“我們期待單一芯片封裝上集成的晶體管從今天的一千億個(gè),到這個(gè)十年的末尾達(dá)到一萬億個(gè)?!彼f。
“在元素周期表被窮盡前我們不會(huì)停止,我們會(huì)繼續(xù)做摩爾定律的守護(hù)者?!?/p>
這段發(fā)言被諸多媒體引用,且被認(rèn)為是對(duì)一周前英偉達(dá)CEO黃仁勛在GTC大會(huì)后的一段發(fā)言的隔空回?fù)簟?/p>
在此前9月21日的2022 GTC線上大會(huì)上,英偉達(dá)CEO黃仁勛發(fā)布了RTX 40 系列顯卡,公布了全新 GPU 架構(gòu) Ada Lovelace等產(chǎn)品技術(shù)和服務(wù)。在會(huì)后的媒體采訪中,當(dāng)被問到充滿爭(zhēng)議的定價(jià)問題時(shí),黃仁勛把其歸結(jié)于摩爾定律的死亡。
“今天一個(gè)12寸晶圓的價(jià)格不是貴了一點(diǎn)而是貴了超級(jí)多。摩爾定律死了,它結(jié)束了,結(jié)束的很徹底。芯片價(jià)格會(huì)隨時(shí)間降低的故事已經(jīng)是過去時(shí)了。計(jì)算已經(jīng)不再是個(gè)芯片問題,是軟件和芯片共同的問題?!秉S仁勛說。
這其實(shí)已經(jīng)不是黃仁勛第一次嘗試為摩爾定律送終。黃仁勛認(rèn)為替代摩爾定律的方案是“加速計(jì)算”。也就是依靠AI,服務(wù)AI,通過更好的AI技術(shù)和針對(duì)具體場(chǎng)景更定制化的設(shè)計(jì)來解決性能提升的問題。
摩爾定律由英特爾的創(chuàng)始人戈登·摩爾在上世紀(jì)60年代提出,基本要義是集成電路上可容納的晶體管數(shù)目,約每隔兩年便會(huì)增加一倍。但隨著制程的不停突破,相關(guān)技術(shù)開始觸碰到物理極限,摩爾定律對(duì)未來是否同樣適用,也開始被芯片行業(yè)質(zhì)疑。
人們都在尋找“續(xù)命”的方法,其中英偉達(dá)和英特爾的觀點(diǎn)鮮明而對(duì)立,而這種不同的態(tài)度已經(jīng)被業(yè)界熟悉。英偉達(dá)的芯片由制造企業(yè)代工,它不太要自己擔(dān)心制造方面的瓶頸,而英特爾除了自己設(shè)計(jì)芯片,依然堅(jiān)持投入龐大的資金在制造端。
這些不同的模式?jīng)Q定了兩者的分歧,但這場(chǎng)注定曠日持久的爭(zhēng)奪可不只是黃仁勛和基辛格什么單純的技術(shù)討論,它更重要的意義,是爭(zhēng)奪對(duì)芯片行業(yè)下個(gè)階段發(fā)展模式的定義權(quán)。
摩爾定律從來不是什么自然規(guī)律,不是什么物理定律,甚至用摩爾自己的話說,他最初投稿給《電子學(xué)》雜志(Electronics Magazine)時(shí)候,認(rèn)為這個(gè)雜志就是一個(gè)沒人看的刊物,而這個(gè)定律只是他根據(jù)自己的經(jīng)歷隨便推測(cè)的一個(gè)趨勢(shì)。
摩爾定律后來真正成為芯片行業(yè)的“定律”,其實(shí)是因?yàn)樗x了這個(gè)行業(yè)的商業(yè)成功與技術(shù)進(jìn)步之間的關(guān)系——取得巨大的技術(shù)領(lǐng)先從此一勞永逸躺平賺錢在這個(gè)行業(yè)是不行的,因?yàn)槊扛魩啄昴愕漠a(chǎn)品就會(huì)打?qū)φ?;只有不停的維持高頻的技術(shù)突破和創(chuàng)新,才能存活;而這樣的技術(shù)創(chuàng)新是可能的,誰做到極致,誰就不只是存活下來,更能獲得人類商業(yè)社會(huì)最有誘惑力的回報(bào)。
所以從根本上否定摩爾定律的嘗試,其實(shí)是一種希望改變整個(gè)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)與合作規(guī)則的嘗試。
與不停的突破工藝來改造最底層的芯片工藝相比,加速計(jì)算的路線顯然沒那么“普適”。黃仁勛稱加速計(jì)算就是靠AI,而今天我們還沒有一個(gè)全能的AI,只有適合不同場(chǎng)景的AI算法,那么加速計(jì)算提升的性能就更加具體。用黃仁勛的話說,就是“看起來英偉達(dá)的架構(gòu)給所有東西提供加速,但其實(shí)我們只是碰巧用同一個(gè)架構(gòu)加速了3000個(gè)東西,這是因?yàn)槲覀冇昧?5年一個(gè)一個(gè)搞定的。”
而這意味著要獲得這些性能提升就要能支持對(duì)應(yīng)的AI算法模型,而今天,英偉達(dá)的CUDA能服務(wù)的算法比誰都多,同時(shí)它也無比封閉,并試圖變得更有統(tǒng)治力:“我們要繼續(xù)做的事情就是用一切可能的方法把CUDA塞到世界每個(gè)角落,讓人們可以用它開發(fā)應(yīng)用。”
而按照黃仁勛的說法,英偉達(dá)是這個(gè)世界上唯一的全棧加速計(jì)算公司:“一個(gè)加速計(jì)算公司必須是全棧的,因?yàn)榧铀儆?jì)算需要你理解應(yīng)用,然后重新加工所有的棧來讓它跑得更快?!?/p>
說白了,黃仁勛希望大家都到它的規(guī)則里來競(jìng)爭(zhēng)。就像英特爾過去50年做到的那樣,他希望從摩爾定律,改為黃氏定律。
而英特爾顯然不希望事情就這樣扭轉(zhuǎn)了。
與黃仁勛說自己“全?!币粯?,基辛格也在全力重塑英特爾唯一正統(tǒng)摩爾門徒的身份,他在此前的一次采訪中稱,英特爾是唯一有全方位能力來保證摩爾定律存活的公司。
在演講中他也再次強(qiáng)調(diào)了讓英特爾如此有底氣的新的技術(shù),并透露了其中一些進(jìn)展。
“晶體管上的技術(shù)突破—— RibbonFET,能量傳遞技術(shù)上的突破——PowerVia,半導(dǎo)體制造的核心技術(shù)光刻上的突破—— High-NA 光刻機(jī),以及封裝技術(shù)上的先進(jìn)技術(shù)。這些都讓我們期待在2030年前,一個(gè)芯片上可以封裝1萬億個(gè)晶體管。”
“我們制定了4年交付5個(gè)制程節(jié)點(diǎn)的大膽計(jì)劃,一般需要兩年突破一個(gè)節(jié)點(diǎn),但我們4年就要完成5次突破。”他說?!耙磺卸荚诎从?jì)劃,甚至比計(jì)劃更超前的進(jìn)行中。”
這五個(gè)節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A和Intel 18A,明年首次使用EUV工藝的Intel 4將會(huì)進(jìn)入量產(chǎn)階段,而基辛格也透露,Intel 18A(相當(dāng)于臺(tái)積電1.8nm)制程的PDK 0.3版本已經(jīng)在開發(fā)者手中了。
“我們期待第一批測(cè)試芯片在年底前完成流片?!?/p>
此外,英特爾還介紹了在繞開電子的物理限制,從光的角度來延續(xù)摩爾定律的技術(shù)進(jìn)展,簡單介紹了一個(gè)名為可插拔式光電共封裝(pluggable co-package photonics)解決方案上的突破。
光互連理論上能解決很多卡住摩爾定律的問題,但制造難度帶來的成本讓它無法被產(chǎn)業(yè)界真正使用。基辛格邀請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室的研究人員展示了“一種堅(jiān)固的、高良率的(high-yielding)、玻璃材質(zhì)的解決方案”。它通過一個(gè)可插拔的連接器簡化了制造過程,有望降低成本。
守住摩爾定律在行業(yè)的地位就是他回歸的最重要任務(wù),這些年對(duì)于摩爾定律有很多發(fā)散的解讀,從晶圓到整個(gè)產(chǎn)業(yè)的合作模式等,都被框入摩爾定律的架子里,但基辛格顯然是個(gè)摩爾定律“原教旨主義者”。在此前的一次采訪中,他明確表示,今天他所說的摩爾定律和摩爾沒有任何區(qū)別:
“我就是用晶體管數(shù)量翻倍來定義它?!?/p>
甚至對(duì)于這些新的超越芯片設(shè)計(jì)本身的技術(shù),他也強(qiáng)調(diào)了這些路線都是摩爾在當(dāng)年就預(yù)見到的。
“摩爾最初的論文里就預(yù)見了這個(gè)清算日(day of reckoning),到這時(shí)候我們就需要用各種異構(gòu)的和定制化的小的技術(shù)來構(gòu)建更大的系統(tǒng)?!?/p>
對(duì)于先驅(qū)摩爾的極端忠誠也要體現(xiàn)在對(duì)“異教”的應(yīng)對(duì)上。在發(fā)布會(huì)演講前還在后臺(tái)俯臥撐蹲跳起的基辛格似乎比任何時(shí)候都更有進(jìn)攻欲。
在這場(chǎng)發(fā)布會(huì)上,在拿出酷睿13系列芯片前,基辛格第一個(gè)發(fā)布的產(chǎn)品,是GPU?!安皇且豢?,是很多款GPU?!彼f?!皥D形計(jì)算一直是我的一個(gè)激情所在,12年前當(dāng)我離開英特爾時(shí),它是我唯一沒有完成的目標(biāo),現(xiàn)在我回來了我們也要完成它?!?/p>
這些GPU包括此前公布的代號(hào)為 Ponte Vecchio 的英特爾數(shù)據(jù)中心GPU的刀片式服務(wù)器,基辛格表示它已出貨給阿貢國家實(shí)驗(yàn)室,服務(wù)極光超級(jí)計(jì)算機(jī)。而更受關(guān)注的是面向高性能游戲市場(chǎng)的Arc系列的最高端獨(dú)立顯卡Arc A770。
按照英特爾的思路,這款為游戲玩家提供的GPU,瞄準(zhǔn)的就是黃仁勛希望用摩爾定律已死來解釋的GPU高定價(jià)問題。
“過去數(shù)年游戲GPU變得超級(jí)貴,你們作為游戲玩家卻是應(yīng)該感到困擾,因?yàn)橛螒蛉后w遭受了損失。今天我們要解決這個(gè)問題。”
英特爾的展示中可以看出,這款顯卡對(duì)標(biāo)英偉達(dá)上一代的RTX 3060顯卡,它的定價(jià)為329美元。
此外,數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的變化也是決定摩爾定律生死之爭(zhēng)的重要指標(biāo)。
2021年英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)首次超過游戲業(yè)務(wù),當(dāng)時(shí)的營收為17.52億美元,但最新的2023財(cái)年第一季度財(cái)報(bào)里,數(shù)據(jù)中心收入占比已提升至45.2%,營收達(dá)37.5億美元,同比增長83%。而英特爾2022財(cái)年第二季度財(cái)報(bào)顯示,其數(shù)據(jù)中心和人工智能業(yè)務(wù)(DCAI)同比下滑16%,營收為46億美元。
面對(duì)這樣的追趕,英特爾也在大會(huì)上更新了數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品和技術(shù)的進(jìn)展,為第四代英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器內(nèi)置了一系列加速器,可以通過按需激活模式,可以在原始SKU的基本配置之外,給人工智能、數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和其他高需求的工作負(fù)載開啟額外的加速器組合。同時(shí)Agilex FPGA 的產(chǎn)品線也更新了路線圖,從邏輯結(jié)構(gòu)性能到功率效率都做了提升。這些更新都是對(duì)黃仁勛“加速計(jì)算”路線的回應(yīng),它們會(huì)用來爭(zhēng)奪同一批用戶。
一個(gè)越來越明顯的趨勢(shì)是,芯片大廠的競(jìng)爭(zhēng)變得犬牙交錯(cuò),伸向各自腹地,正在成為一場(chǎng)新的全面戰(zhàn)爭(zhēng)。在快速鋪開的戰(zhàn)斗里,沒人能夠大意——哪怕是在自己的優(yōu)勢(shì)技術(shù)領(lǐng)域。而至少在這個(gè)層面上,摩爾定律依然籠罩著每個(gè)人。
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