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AI、5G推动高效能运算芯片发展 三大芯片商竞逐服务器、电信设备市场

Intel、NVIDIA与AMD在AI与网络传输场景的运算架构解决方案布局。数据来源:各厂商;DIGITIMES整理,2022/5。

尽管AI与5G两大技术的发展已是市场常见的话题之一,但面临疫情与诸多外部环境变动的影响下,大致上仍不改其成长态势。5G带动数据量的增加,而数据量的增加,也驱动AI模型精准度提升;5G的传输数据加大,也有助于AI模型与判读结果,在各个终端装置与服务器间传递,彼此之间形成闭锁型的良性循环。

也因此,不论数据中心、网通基础建设乃至于5G基站等所需要的服务器,除了处理器的性能必须大幅提升这个大前提要满足外,因应不同数据类型的处理、AI模型的训练、场景推论,亦或是动态处理频谱资源分配,让传输效益极大化等,都需要导入AI技术的协助来实现,所以也让相关的芯片业者投入此一相关技术的开发,借此在服务器领域能取得一席之地,或是能持续扩大市场领导地位。

CPU需一人分饰多角,但仍需仰赖多样运算架构奥援

以现今而言,不外乎是Intel、NVIDIA与AMD在服务器市场竞逐。宏观来说,服务器的主要核心仍是CPU,若有AI或是HPC等相关需求,就会透过绘图芯片、AI芯片或是FPGA加速卡来进一步处理其需求;但若未有这些芯片的奥援,CPU本身还是得有一人分饰多角的情况,所以CPU的性能提升或是导入相关的指令集,借此强化对AI运算的工作性能或是处理其他需求,也早已是Intel与AMD这几年的必经道路。

不过广泛来看,不同运算架构的存在,还是希望能卸载CPU的工作负载,借此让整体系统运作效率得以提升,所以未来CPU、GPU、FPGA与各种ASIC的协同合作场景只会愈加常见,从Intel早年收购了Altera,以及近年买下AI芯片新创业者Habana,以及AMD收购Xilinx与Pensando等,大致都能预期这样的场景将会更加普及。此外,像是Intel与AMD也先后表示,未来都要将FPGA与X86 CPU加以整合,提高更高整合度的解决方案给市场。

三大芯片商表现各异,然布局皆有一定完整度

但若进一步细观三大芯片商在AI与5G等服务器领域的布局,NVIDIA的运算架构虽然最少,但就布局完整度来看并不会少于Intel与AMD,甚至与AMD相较,NVIDIA更有过之而无不及。观其原因,还是因为NVIDIA较早投入AI发展,自Pascal架构时代开始,就积极布局AI模型训练与推论应用,而推出Volta架构之后,更是内建第一代的Tensor Core,进一步提升AI运算效率,一口气拉开与Intel与AMD的差距。而Turing架构时期,除了导入第二代Tensor Core,强化NVIDIA在AI领域的领导地位,也进一步与电信设备业者Ericsson在RAN架构合作,让NVIDIA成功在电信设备市场站稳脚步。

Intel在AI领域的布局大多是采取收购策略,希望借此赶上NVIDIA的脚步,同时内部也重启开发独立GPU的计划,从系统设计的思维,来满足市场需求。以运算架构的种类数量上,Intel虽然领先AMD与NVIDIA,但近年碍于制程转进不顺,造成新一代服务器CPU的出货延期,使得AMD不断蚕食Intel市占,对于Intel其他运算架构芯片的推广也会造成影响,使得Intel近期在服务器市场的表现不甚理想,但Intel近期在Vision Day 2022不断推出新一代产品,以力图充实AI服务器相关芯片的阵容。

同样的,Intel在电信设备领域的表现也颇为积极,由于布局较早的缘故,所以像是Intel在每代服务器处理器产品规划上,持续推出相当完整的产品锁定网通与电信服务器的需求,以第三代Xeon D处理器来说,单以处理器的数量上,就高达79款,再加上旗下的FPGA与eASIC等产品线的奥援,让Intel可以因应不同类型的网通基础建设需求,因此在5G电信设备领域,Intel的话语权、声量乃至于市场表现就较为出色许多。

至于AMD,不论是在AI或是5G相关服务器领域的进展上都较为牛步,究其原因是AMD早前在服务器市场的能见度极低,所以AMD也无力在CPU或是GPU的技术开发上能有较为突破性的进展。但拜Intel在先进制程落后台积电之赐,加上台积电在产能供应较为充足,使得AMD在服务器市场的市占率逐渐提升,所以也让AMD有较为充沛的资源向外进行并购,像是收购Xilinx后,有监于Xilinx近年来在电信设备领域拥有相当厚实的市场基础,AMD便能将触角向5G基站延伸,挟Xilinx之力,进一步分食Intel在电信服务器的市占率。

同样的,Xilinx的FPGA产品也能在边缘运算环境中,实现低延迟的AI推论运算能力,再加上AMD透过函式库的强化,让CPU与GPU也提升对AI运算的支持性,可说现阶段AMD在AI领域也开始急起直追,希望能赶上NVIDIA与Intel的脚步。但市场的竞争态势还取决于三家业者在函式库与开发工具上支持的成熟度,以现阶段而言,NVIDIA领先Intel与AMD许多,这也是NVIDIA在AI居于领先地位的主要原因之一。

总体来说,尽管三大芯片业者在AI与5G领域互有领先,但长期来说,芯片的开发仍要仰赖先进制程、先进封装如HBM、Chiplet以及运算架构等各环节的同时演进,如此才能大幅推进整个系统效能与能耗表现,对于其产业长期发展也将能有不小的助益。

Intel针对AI与服务器等领域规划一系列CPU、GPU与制程蓝图。Intel Investor Meeting 2022


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