阿斯麦、台积电、英伟达,该睡不着了。7 月 13 日,上海,一家成立不到三年的公司用 14nm 工艺造出了一颗 520TFLOPS 的 AI 芯片,没用 EUV,没用 HBM。
这家公司 2024 年 5 月才在上海张江注册成立,满打满算也就两年出头,团队五百多号人。
创始人魏少军是清华大学教授,在可重构计算领域扎了二十年,不是凭空冒出来的创业黑马,更不是玩 PPT 的概念公司。
这颗芯片已经完成完整流片验证,128 卡的大规模集群也已经稳定运行,从设计、制造到封装全链路走国产供应链。
晶圆是中芯国际的 14nm 工艺,封装由长电、通富微电承接,EDA 工具来自华大九天、概伦电子,从头到尾没碰 EUV,也没用到一颗 HBM 显存。
最炸的还是实打实的参数。BF16 精度下 520TFLOPS 的算力,6.4TB/s 的访存带宽。
拿大家熟悉的英伟达产品做参照,A100 的 BF16 算力是 312TFLOPS,H100 大概是 990TFLOPS。
也就是说,用 14nm 的成熟工艺,这颗芯片的算力摸到了 4nm 工艺 H100 的一半还多,比上一代旗舰 A100 强了六成多。
更夸张的是访存带宽,H100 的显存带宽约 2TB/s,DF1000 直接做到了 6.4TB/s,是前者的三倍有余。
很多人第一反应是,这怎么可能?14nm 的晶体管密度摆在那里,凭什么能跑出这么高的性能?
答案其实不复杂,它没跟着别人的路卷制程,而是换了个方向卷架构。核心就是两套技术组合拳:软件定义芯片,加上三维近存计算。
先讲软件定义芯片。传统的 AI 芯片,计算单元的电路是固定死的,跑不同的任务,总有一部分晶体管在摸鱼空转。
就像一间格局固定的厂房,生产不同产品,总有工位用不上。
而软件定义芯片,相当于可以根据订单随时调整厂房布局,哪块电路做计算、哪块做调度,全跟着当前任务动态重构,空间上并行,时间上复用,把每一颗晶体管的利用率拉到最高。
说白了,别人用 4nm 工艺干的活,它靠把 14nm 的潜力榨干,也能追上一大截。
再讲三维近存计算,这也是它不用 HBM 的底气。过去的芯片,计算单元和显存是分开的,数据要在两者之间来回搬运,路远、速度慢、还费电,这就是行业常说的 “存储墙” 瓶颈。
AI 大模型参数越来越大,这个瓶颈就越明显,所以大家才疯狂堆 HBM,靠加宽 “马路” 来缓解拥堵。
而 DF1000 直接把存储晶圆和逻辑计算晶圆,用 3D 混合键合技术垂直堆在了一起,计算层和存储层挨得极近,互连间距压到了亚微米级别。
相当于把仓库直接建在了生产线旁边,不用再长途运货,数据搬运的速度和效率直接提了一个量级。同等容量下,它的带宽是 HBM 的五倍以上,自然也就不用再依赖 HBM 了。
看懂了这两点,就能明白为什么说阿斯麦、台积电、英伟达该睡不着了。
先说阿斯麦。EUV 光刻机为什么卖得贵、还能卡脖子?本质上是因为所有人都认定,要做高端芯片就必须用 EUV,这是唯一的路。
现在突然有人告诉你,不用 EUV,用成熟制程靠架构创新,也能做出接近高端水平的 AI 芯片。那 EUV 的不可替代性,就第一次出现了松动。
以后不只是中国公司,全球的芯片设计公司,都会开始琢磨,是不是还有别的路可以走,不用非得挤 EUV 这根独木桥。
再说说台积电。台积电的核心利润,来自先进制程的高溢价。3nm、2nm 的工艺,代工费贵得离谱,但客户没得选。
可如果成熟制程靠架构优化就能撑起高端算力,那客户的选择就多了。
国内 14nm 产能充足、价格便宜,供应链还稳定,原本要交给台积电先进制程的订单,说不定就会分流一部分到成熟制程里。台积电靠制程领先躺着赚钱的日子,自然也就没那么安稳了。
这条路现在还不宽,也还没完全修通,但它的方向是对的。沿着这条路走下去,未来的芯片行业,就不再只有一种标准答案。
而那些守着旧规则吃饭的巨头们,确实该好好想一想,接下来的觉该怎么睡了。
