高端GPU“封路”背后

向治霖

9月的開始，美國芯片大廠英偉達，卷入了大麻煩。

據外媒9月1日報道，美國官員命令英偉達，停止對中國出口兩款頂級計算芯片，A100和H100。另外，英偉達的競爭對手AMD，也被要求停止對中國出口MI250芯片。

英偉達和AMD兩大巨頭，牢牢占據著全球獨立GPU的市場。這也意味著，美國對中國的前沿、高端領域，再一次升級“追殺令”。

長遠影響暫且不提，然而英偉達，率先繃不住了。

受到上述消息影響，一夜之間，英偉達的股價一度暴跌11%，股票市值蒸發了約400億美元。另有數據顯示，美國半導體公司的股價集體下挫，損失超過1000億美元。

美國推行的技術封鎖，由于逆全球化的趨勢而行，“損人不利己”并不奇怪。但是這一次，市場的波動為何如此之大？

原因至少有兩個方面：

一方面是，限制高端GPU（圖形處理器）對中國出口，直接影響到了英偉達等公司的業績。中國一直是英偉達、AMD等眾多芯片企業的排名前三大市場。英偉達透露，新的限制政策，讓公司可能在本季度損失4億美元的銷售額。

限制消息放出的當天，英偉達創始人黃仁勛“緊急公關”，第一時間發信稱“：將立即與中國客戶合作，以我們最好的替代品滿足客戶需求，或是以申請許可證方式協助?！?/p>

不過，黃仁勛也承認，替代品比起A100，表現會有明顯的差距。

另一方面，市場的震蕩也因為，美國的技術限制“超出了以往的打擊范圍，從消費電子開始，現在擴散到最前沿的領域”。這就造成不確定性的加強，市場信心被打擊。

或許是因為英偉達“跌得太慘”，9月2日，美國政府打了個“補丁”。

據英偉達9月2日公告稱，公司已經得到批準，可以繼續為中國出口A100芯片（明年3月前），也可以繼續履行A100和H100的訂單（明年9月1日前）。不過，時間受到了限制。

政策改過去、改回來，信心就能恢復嗎？

或者，我們更應該關注的是，朝令夕改的表象間，有什么東西永遠地變了？

美國“掐尖”

“我們也是（新聞發出的）這一天才知道的，其實也挺意外?！?月1日晚，董超告訴南風窗。

董超是AI領域的學者，曾就職于商湯科技。2021年，他被斯坦福大學評選為世界前2%頂尖科學家?，F在的他，是中國科學院深圳先進技術研究院數字所副研究員、博士生導師，同時，他也在上海人工智能實驗室擔任職務。

董超告訴南風窗，A100的“斷供”沒有先聲，發生得突然，“我們前一段時間，才剛到貨了一批，已經預計了還有多少要到。我們的規劃，是規劃到了2025年的，然后一下子停了”。

“這個（政策生效的話）影響將會很大?！倍寡?。

以他從事的AI領域為例，目前國際競爭主要在通用大模型上，這也是 AI領域中最頂級的一塊。董超說，一旦頂級的顯卡被限制了，我們再做大模型的競爭，可能就很困難，“相當于未來的通用人工智能的趨勢，可能就都掌握在他們手里了”。

被限制的3款GPU，無疑就是目前最新、最先進的3款。

3款GPU中，目前最多用到的是A100。董超介紹，A100的價格在一款8萬元左右，只有非常大型的公司和研究院用得起，他所服務的上海人工智能實驗室中，主流芯片基本換成了A100，這已經是最高級別的GPU了。

對GPU的評價指標是多樣的，僅以顯存為例，董超介紹，A100的顯存最高可達80個G，而上一代產品中，能達到40G的就非常高了，普通產品的顯存一般在20到40G之間。

A100這樣頂級的芯片，對尖端研發來說，屬于不可或缺的硬件。

頂級的性能只是一個方面，另外需要注意的是，高端GPU的迭代速度也很快。

仍然以AI中大模型的訓練為例，“這些模型的特點，就是它的規模非常大，是有億級以上的參數”，董超說。

十億級甚至百億級的數據量，對于顯存要求非常高，“即便是A100這樣的顯卡，可能都需要32塊同時進行計算”，董超說，如果說沒有這種頂級顯卡，那么我們可能要付出相當大的代價。

頂級的性能只是一個方面，另外需要注意的是，高端GPU的迭代速度也很快。

“大概半年多、一年間，GPU就會有一次升級。每出一款新的，相應的人工智能算法，也就會提升一大步。迭代方面，算法與顯卡是相關聯的?！倍榻B。

這意味著，在高端GPU徹底斷供后，只需要半年一年的時間，尖端領域的差距就會體現出來。

而這一次，美國官方所針對的，自然就是AI、超算等“主戰場”。

中國是美國在AI領域的主要競爭對手。早在2019年，聯合國下屬的世界知識產權組織（WIPO）公布了一份研究報告，認為在全球人工智能領域的競爭中，中國和美國處于領先地位。

到了2021年，斯坦福大學發布的《人工智能指數報告》顯示，中國在專利申請、會議出版物、期刊發表和期刊引用等四項指標上已經領先于美國，躋身世界第一。

對待激烈的競爭，美國給出了行政干預手段。董超告訴南風窗，禁掉高端的GPU，對消費級市場影響不大，普通人很難有感知，但是“對于AI的國際競爭，這相當于釜底抽薪”。

對此，外交部發言人汪文斌9月1日表示，美方的做法是典型的科技霸權主義，美方一再泛化國家安全概念，濫用國家力量，企圖利用自身科技優勢，遏制打壓新興市場和發展中國家發展，此舉違反市場經濟規則，破壞國際經貿秩序，中方對此堅決反對。

“巨人”英偉達

美國官方的動作頻頻，今年7月，美國政府擴大了芯片制造設備的限制范圍，14nm以下的設備出口中國受到限制。8月，“芯片法案”出臺、限制高端EDA。再到這次限制高端GPU，動作一氣呵成，環環相扣。

受到影響的，自然不只有AI。

“（先進GPU）主要用在高性能計算領域，比如高端的AI訓練、數據中心、超級計算、智能計算?！毙局\研究分析師商君曼對南風窗表示。

在應用層面，受此影響的主要是科研、醫療、自動駕駛、AI等等。

GPU為何擁有如此之多的用途？我們不妨簡單了解一下它的發展。

其實，GPU早期最大的用途，只是作為電腦游戲的顯卡，用來對圖像進行渲染。

GPU相比CPU，在圖像處理上具備優勢。比如一張4k的圖像，如果用CPU來處理，是串行處理的，從第一個像素處理到最后一個像素，它的速度再快，也得處理完前一個才能處理后一個。

但是，GPU擁有并行處理的能力，這相當于，GPU在工作時要開非常多的計算單元，每一個計算單元，相當于一個很小型的CPU。然后，GPU就可以把這些像素同時處理。

并行計算的特點，使得GPU能夠快速處理和響應。這一時期，GPU為CPU“打下手”，處理一些特定的工作。

2012年，深度學習成為火熱的賽道。在原理上，深度學習與渲染很類似，這迅速帶動了GPU的發展。

董超回憶說，2012年，他還在香港中文大學?！澳莻€時候，我們決定進入深度學習領域，第一件事情就是要開始買顯卡（GPU）?！?/p>

隨著深度學習越來越火，董超發現，做人工智能算法的實驗室，如果不用深度學習來做，可能就達不到最好的性能。這再一次助推了GPU發展。

而英偉達瞄準了這股趨勢，“英偉達很聰明的一點就是，瞄準了計算能力、做計算卡，一下子就起來了”。

英偉達的奇跡，造就了“黃氏定律”。英偉達首席科學家Bill Dally 曾總結說，從2012年的K20X到2020年的A100，GPU的推理性能提高到原來的 317倍。這就是“黃氏定律”，發展速度比“摩爾定律”還快。

董超回憶說，十年前的GPU賽道上，產品很多，然而GPU成為通用芯片的時代到來，英偉達崛起，很少聽到別的廠商了。

競爭對手少了，但市場“蛋糕”越來越大。商君曼表示，隨著大數據時代、AI時代的來臨，我們需要處理的這種圖形信息、數據信息，增長的速度非?？?，“順勢而為地，GPU受到越來越多的關注”。

在講求“厚積薄發”的芯片領域，“巨人”的斷供，無疑也帶來巨大壓力。

壁壘與突破

GPU賽道的火熱，自然也引起了各國重視。

董超表示，在中國，不是沒有自己的GPU，也不是沒有自己的高端顯卡，但是，我們沒有一個完整的生態。

“中國現在已經有很多企業進入了GPU賽道，目前來說，國產GPU還處在一個發展比較初期的階段?！鄙叹Q，其中的差距是比較明顯的。

而在董超看來，美國此次的技術限制，最“誅心”的是，一方面，它針對尖端科技進行打壓，另一方面，它依然“壓著”國產GPU的發展。

董超解釋，美國只禁了高端、不禁低端，這就意味著，你還可以買它的低端顯卡，這就不影響它的整個銷量。

而且，這在中國市場的占有量其實仍然很大。因為在A100之外，英偉達和AMD的低端顯卡，在中國仍然很難有國產顯卡替代。

“如果說，政策是對全部的GPU進行限制，那反而是件好事?！倍f。

這就意味著，我們必須選擇國產GPU。董超表示，在中國，不是沒有自己的GPU，也不是沒有自己的高端顯卡，但是，我們沒有一個完整的生態。

對于顯卡，除了要有計算能力，其實還要有配套的一些軟件，相應的一些代碼庫等等。這些配套的東西，會形成一個生態。

一個成熟的生態，意味著使用的人很多、教程很多，解決方案都是現成的。

如同擁有“蘋果全家桶”的人，在轉向安卓手機后，學習和使用的成本就會上升。這正是國產GPU面臨的桎梏。

這些成本包括，“它的使用非常麻煩，要求用戶重新學習，而且它的里面的那些流程一旦出了問題，沒有人幫你解決”，董超解釋。

因此，假如我們不得不用國產GPU，那就意味著，國產的生態就可以建立起來，大家強制性地進行學習。這樣，國內的GPU可以借機發展起來，國內的生態也可以發展起來。

“如果大家都用起來的話，我覺得，其實也挺有希望（突破）?！倍f。

然而，美國官方的政策“只限高端，不限低端”。在技術的壁壘和生態的加持下，哪怕是最高端的國產GPU，在對標別人的次旗艦產品時，仍然缺乏優勢。

不過，層層推進的美國政策下，不切實際的幻想早該拋棄。

董超告訴南風窗，科技水平的評價，標準在于最尖端領域。國際競爭當中，如果人家已經穩操勝券、穩居第一，這個對我們是很危險的。

“相當于倒逼了，我們的國產化，技術要繼續往上提升?！鄙叹硎?。一個中國版的“英偉達”出現，并非不可能。只不過，這一切還需要時間。