?半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的下個(gè)增長點(diǎn)，藏在ChatGPT里

「首先，人工智能技術(shù)的快速發(fā)展正在推動(dòng)芯片行業(yè)的創(chuàng)新。越來越多的企業(yè)正在研發(fā)專門用于加速人工智能工作負(fù)載的芯片，例如圖形處理器（GPU）、Tensor 處理器（TPU）和專用集成電路（ASIC）等。這些芯片可以顯著提高人工智能應(yīng)用的性能和效率，從而推動(dòng)了人工智能技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用。其次，芯片行業(yè)正在朝著更加節(jié)能和可持續(xù)的方向發(fā)展。隨著全球?qū)δ茉聪暮铜h(huán)境保護(hù)的關(guān)注不斷增加，芯片制造商正在研發(fā)能夠在更低的功耗下實(shí)現(xiàn)更高性能的芯片，同時(shí)也在優(yōu)化制造過程和材料，減少對環(huán)境的影響。最后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速普及也在推動(dòng)芯片行業(yè)的發(fā)展。越來越多的設(shè)備和傳感器需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，從而需要更多的芯片來支持這些應(yīng)用。這也催生了一些新的芯片設(shè)計(jì)和制造需求，例如低功耗、小型化和高度集成化等?？傊S著科技的不斷進(jìn)步，芯片行業(yè)也將繼續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新，為各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供更好的技術(shù)支持和解決方案。」

以上，是 ChatGPT 在面對「ChatGPT 會(huì)給芯片行業(yè)帶來怎樣的影響」時(shí)候的答案。自從 ChatGPT 出圈以來，AI 能給各行各業(yè)帶來怎樣的變化成為了大家都在好奇的問題。雖說 ChatGPT 是一個(gè)語言訓(xùn)練模型，但人們相信它能帶來深刻的改變。中科院《人工智能新近發(fā)展及其對經(jīng)濟(jì)學(xué)研究范式的影響》一文指出，因?yàn)?ChatGPT?可以在搜索信息、收集數(shù)據(jù)、撰寫文獻(xiàn)綜述、編寫代碼、檢查程序、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、翻譯文本等方面發(fā)揮作用，因此有助于學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域提高效率；同時(shí)基于人工智能或由人工智能輔助的經(jīng)濟(jì)決策可提供更有效的資源配置方案、改進(jìn)政策評估精準(zhǔn)性，以及提升經(jīng)濟(jì)決策的科學(xué)性等，因此也有可能對經(jīng)濟(jì)學(xué)乃至整個(gè)社會(huì)科學(xué)的研究范式產(chǎn)生影響。

ChatGPT 為芯片行業(yè)帶來新的增長動(dòng)力

ChatGPT 為許多公司提供了許多應(yīng)用場景。在之前消費(fèi)電子較為低迷的時(shí)候，一些 GPU、DPU 公司的產(chǎn)品可能找不到應(yīng)用場景。但隨著 ChatGPT 出現(xiàn)，相關(guān)芯片的應(yīng)用場景開始增加。

正如開頭所說，ChatGPT 未來可能為各個(gè)行業(yè)帶來無限的可能性，這意味著隨著越來越多的領(lǐng)域應(yīng)用，也就會(huì)有越來越多對芯片的需求。正是這樣的潛力，讓芯片巨頭（也是在 AI 領(lǐng)域最具代表性的公司）英偉達(dá)在不久前的 GTC 發(fā)布會(huì)上發(fā)布了為 ChatGPT 準(zhǔn)備的芯片。因?yàn)橐?ChatGPT 為代表的 AIGC 正在改變科技公司對于算力的需求。當(dāng)前唯一可以實(shí)際處理 ChatGPT 的 GPU 是英偉達(dá) HGX A100。為了 ChatGPT 市場，針對算力需求巨大的 ChatGPT，英偉達(dá)發(fā)布了 NVIDIA H100 NVL，這是一種具有 94GB 內(nèi)存和加速 Transformer Engine 的大語言模型（LLM）專用解決方案，配備了雙 GPU NVLINK 的 PCIE H100 GPU。

從芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)來看，AI 可能讓 EDA 工具運(yùn)行的更快，同時(shí)也可能幫助不同的公司定制不同的使用流程。人工智能驅(qū)動(dòng)的 EDA 設(shè)計(jì)套件提供了一條前進(jìn)的道路，補(bǔ)充和增強(qiáng)了工程團(tuán)隊(duì)的工作。根據(jù)德勤全球的數(shù)據(jù)，全球頂級(jí)半導(dǎo)體公司今年將在內(nèi)部和第三方 AI 工具上花費(fèi) 3 億美元來設(shè)計(jì)芯片，預(yù)計(jì)未來四年這一支出將每年增長 20%。將 AI 用于硅芯片設(shè)計(jì)的固有優(yōu)勢之一是，隨著工具從設(shè)計(jì)到設(shè)計(jì)不斷學(xué)習(xí)，它們會(huì)變得更好。AI 可以使工程師能夠?qū)⒕哂姓_規(guī)格的芯片更快地推向市場，并創(chuàng)建更復(fù)雜的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)。除了作為芯片公司產(chǎn)品的新市場，AI 技術(shù)也有可能為芯片制造帶來新的技術(shù)飛躍。據(jù)報(bào)道，英偉達(dá)、蘋果、AMD 正搶奪臺(tái)積電的 AI 芯片訂單，上述公司近期同步對臺(tái)積電下急單，相關(guān)芯片將在 4 月后逐步產(chǎn)出。

還有哪些芯片公司能借東風(fēng)？

ChatGPT 不只會(huì)帶動(dòng)三巨頭，也會(huì)給其他的半導(dǎo)體公司帶來新機(jī)遇。AI 芯片相關(guān)公司，Graphcore 的 IPU 是針對人工智能計(jì)算而設(shè)計(jì)，計(jì)算的特點(diǎn)主要是面向計(jì)算圖，是以圖來作為抽象構(gòu)建的處理器架構(gòu)。IPU 是一個(gè)大規(guī)模并行的多指令多數(shù)據(jù)架構(gòu)，采用能耗更低的片上 SRAM。這樣的架構(gòu)非常適合做一些精細(xì)化的高性能計(jì)算、人工智能以及圖計(jì)算。Graphcore 的產(chǎn)品也已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用，比如使用人工智能做健康方面研究的 LabGenius，使用 IPU 做股票預(yù)測的 Man，利用 IPU 做大語言模型剛剛發(fā)布新品的自然語言服務(wù)公司 pineso，美國國家實(shí)驗(yàn)室 Argonne。未來，以 Graphcore 為代表的 AI 芯片細(xì)分領(lǐng)域的公司將迎來極大的增長點(diǎn)。ChatGPT 執(zhí)行大算力的同時(shí)也需要大容量的內(nèi)存支撐，英偉達(dá) GPU 搭載了包括高帶寬存儲(chǔ)器（HBM）在內(nèi)的大量 DRAM。

新興 AI 產(chǎn)品對高性能存儲(chǔ)芯片的需求也在拉動(dòng)相關(guān)廠商的出貨量。據(jù)韓國經(jīng)濟(jì)日報(bào)報(bào)道，受惠于 ChatGPT，三星、SK 海力士高帶寬內(nèi)存（high bandwidth memory，HBM）接單量大增。

除了硬件，IP 核公司的業(yè)務(wù)也有望迎來增長。IP 核心公司可以開發(fā)針對 AI 推斷進(jìn)行優(yōu)化的 IP 核心，可以與 ChatGPT 模型集成，以加速其性能。同時(shí) IP 核心公司可以為 ChatGPT 設(shè)計(jì)定制產(chǎn)品，設(shè)計(jì)可以針對 AI 計(jì)算提升性能降低功耗的產(chǎn)品。IP 公司芯耀輝就表示，AI 應(yīng)用的增長可以為數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)冉涌?IP 業(yè)務(wù)帶來新的機(jī)遇。

人工智能改變世界，還要時(shí)間

人們對 AI 技術(shù)的期待不僅僅是能帶來多大的市場，也包括 AI 技術(shù)如何改變半導(dǎo)體行業(yè)。產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)也都在探索如何利用 AI 技術(shù) EDA 公司和芯片制造公司都在探索如何通過 AI 技術(shù)提高產(chǎn)品。計(jì)算光刻模擬了光通過原件與光刻膠相互作用時(shí)的行為，這些行為是根據(jù)麥克斯韋方程描述的，這是芯片設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中需要算力最多的任務(wù)。通過 CuLitho 技術(shù)，可以加速基于軟件的芯片設(shè)計(jì)，并加速用于在芯片上打印該設(shè)計(jì)的光刻掩模的物理制造之間的步驟。除了英偉達(dá)，這一技術(shù)已經(jīng)吸引了 ASML、Synopsys 和臺(tái)積電的合作。

德勤指出，「人工智能設(shè)計(jì)工具使芯片制造商能夠突破摩爾定律的界限，節(jié)省時(shí)間和金錢，緩解人才短缺，甚至將舊芯片設(shè)計(jì)帶入現(xiàn)代時(shí)代。同時(shí)，這些工具可以提高供應(yīng)鏈的安全性，并有助于緩解下一次芯片短缺。」

除了硬件，由于 AI 可以使用大量的文本數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，因此 AI 也可以進(jìn)行芯片訓(xùn)練。

不過要訓(xùn)練出這樣的 AI 仍需要大量時(shí)間。雖然人工智能在復(fù)雜任務(wù)（例如國際象棋和圍棋等棋盤游戲）中可以勝過人類表明 AI 在開發(fā)半導(dǎo)體領(lǐng)域的潛力。然而，為了在棋盤游戲中打敗人，計(jì)算機(jī)接受了大量廉價(jià)數(shù)據(jù)的訓(xùn)練。相比之下，生成半導(dǎo)體工藝數(shù)據(jù)的成本很高。由于材料、設(shè)備和分析工具的成本，單個(gè)實(shí)驗(yàn)的成本可能超過 1000 美元。

半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)的高成本意味著工程師通常通過測試制造設(shè)備的機(jī)器的一百種不同參數(shù)組合或「方法」來開發(fā)半導(dǎo)體工藝，例如等離子體壓力和晶圓溫度。這種有限的數(shù)據(jù)使得很難創(chuàng)建精確到原子尺度的預(yù)測模型。在 3D NAND 器件中創(chuàng)建內(nèi)存孔或蝕刻其他器件特征時(shí)，工藝工程師面臨著超過一千萬億種不同的高縱橫比蝕刻方法，這個(gè)數(shù)字簡直是壓倒性的。從這一角度來看，在 AI 改變世界之前，AI 技術(shù)對于芯片相關(guān)公司來說還是一個(gè)巨大的市場，并不會(huì)在一夜之間改變行業(yè)。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的下一個(gè)增長點(diǎn)是什么呢？

ChatGPT 是這么說的：

「作為一名 AI 模型，我不能預(yù)測未來或提供投資建議。但是，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一直在不斷發(fā)展和變化。以下是一些可能成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)下一個(gè)增長點(diǎn)的趨勢：

5G 技術(shù)：隨著 5G 技術(shù)的普及，對高速數(shù)據(jù)傳輸和處理的需求也將增加，這可能會(huì)促使半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)：隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及，將需要大量的傳感器和處理器來收集、處理和傳輸數(shù)據(jù)，這也將促進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

人工智能：人工智能需要大量的計(jì)算資源和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，因此需要高性能的芯片和處理器來實(shí)現(xiàn)。這也可能成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一個(gè)增長點(diǎn)。

電動(dòng)汽車：隨著對可持續(xù)能源的需求和對環(huán)境友好的汽車的要求不斷增加，電動(dòng)汽車市場也將繼續(xù)增長。這將需要更多的電池和電力管理芯片，這也可能成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一個(gè)增長點(diǎn)。

總之，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的下一個(gè)增長點(diǎn)將取決于市場需求和技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展?！?/p>