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作者:人工智能产业链联盟 2024/09/05 21:16


 


【导读】终于等来了OpenAI首颗芯片!最新消息爆料,OpenAI将采用台积电最先进A16工艺制程,即1.6nm定制芯片,专为Sora打造。

就在刚刚,消息曝出——
OpenAI首款自研芯片,已经预定了台积电的A16工艺制程,用于制造AI芯片,专为Sora视频应用打造。
A16制程为埃米级,也即1.6纳米。
而OpenAI在苹果的AI发展中,也扮演着关键角色,因此此举也将提振苹果设备的销量。
如今,OpenAI正在投资专用集成芯片(application-specific integrated chips, ASIC)的设计,以满足AI模型不断增长的计算需求。
据《经济日报》报道,OpenAI可能会和美国的博通和Marvell合作开发芯片,并成为博通的四大客户之一。
根据规划,OpenAI的ASIC芯片预计将陆续在台积电3纳米和后续A16制程中投片生产。
据悉,A16制程预计将于2026年底开始量产,而OpenAI也已经预订了产能。
大家还记得,此前Sam Altman还有个大胆的提议,就是和台积电合作,建立专门的OpenAI芯片工厂。
目前,这项计划已被搁置。在台积电CEO看来,设施利用率仍不明朗,因此这项提议「过于激进」。

2024年1月,Sam Altman表示正在规划一个全球芯片制造网络,台积电正是潜在合作伙伴之一。而这个庞大项目的投资者之一,就是阿布扎比的MGX

当时,Altman还在和阿联酋政府进行谈判。

有传言称,此举需要筹集五到七万亿美元。据《华尔街日报》报道,这将是当今芯片行业规模的许多倍,预计到2030年芯片行业的年收入将达到1万亿美元。

根据Altman的设想,OpenAI、投资者、芯片制造商和公用事业公司之间会建立起合作伙伴关系,建起由现有芯片制造商运营的芯片工厂,而OpenAI是主要客户。

然而,此举仍然面临诸多障碍,尤其是在协调资助者、行业合作伙伴和政府的复杂网络上。

Altman的愿景是,从中东投资者那里筹集资金,并聘请台积电建设和运营芯片工厂,最好是在美国。然而,美国政府担心将战略芯片供应置于外国控制之下,或让阿布扎在AI市场上拥有过多权力。

A16制程,未量产先轰动

如今,台积电的客户名单中不仅有了大客户苹果,还加入了OpenAI,A16制程可以说是「未量产先轰动」了。
并且,OpenAI对于苹果设备的AI应用,也至关重要。
苹果今年6月发布的Apple Intelligence,已将ChatGPT融入其中。
随着OpenAI积极投入自家ASIC芯片设计开发,它在AI运算领域的话语权也会不断上涨。
此前,苹果成为了台积电的A16的首批客户,目的就是确保未来的iPhone能抢先使用台积电的A16工艺。
一家科技咨询公司的创始人Daniel Newman表示,「半导体正吞噬世界——OpenAI+苹果芯片」。
他继续分析道,我们都听过一个传闻,Sam Altman想要搭建自己的晶圆厂网络,并开发竞争性AI芯片,总投资额高达约7万亿美元(综合计算)。
然而,考虑到OpenAI每年亏损50亿美元,仍在融资筹集资金。同时,当前AI领域的竞争日新月异,也就是芯片设计+晶圆厂OpenAI自己掌管,绝对不可能实现。
由此,OpenAI最优选择策略,便是预定台积电的先进芯片。
Bernstein分析师Stacy Rasgon表示,根据2023年的数据,ChatGPT处理每个查询的花费是4美分;如果ChatGPT使用量持续增长,达到谷歌搜索规模的十分之一,每年就需要价值160亿美元的芯片。
这对于台积电而言,是一项非常有利可图的业务。
下面是Newman的另外一些猜测,OpenAI联手苹果,可能与Broadcom(最佳猜测),也有可能与Marvell合作开发XPU,然后再交由台积电代工。
这两家公司一直以来,都努力建立自己设计芯片的能力。尽管苹果拥有雄厚的资金实力,但在AI芯片专用领域,一直落后于竞争对手。另外,苹果也在一直采用谷歌的TPU。
再加上,近有传闻称,OpenAI在获取足够的GPU方面遇到问题,外部猜测认为,英伟达其他大客户抢走了产能配额。
基于GPU供应问题,OpenAI决定开发自己的AI芯片,才能减少对英伟达的依赖。而它自研芯片的野心,可能在某种程度上,加剧OpenAI与英伟达之间紧张关系。(也仅是猜测)
以上所有这些表明,像苹果、OpenAI这样的巨头,选择一条不同寻常的道路非常有趣。苹果在TPU上进行训练,并开发自己的芯片,用于进一步模型开发和微调/推理,以实现Apple Intelligence。
未来,随着对自研芯片的积极投入,OpenAI将持续在AI计算领域中掌握话语权。
而苹果、微软、OpenAI三者之间的联系,也会变得更加紧密。

绕栅极晶体管+背面供电

根据台积电的介绍,A16结合了环绕栅极(GAAFET)纳米片晶体管和超级电轨(Super Power Rail, SPR)和技术。
其中,SPR将电源网络重定位到晶圆背面,能为前表面的信号网络释放更多空间,从而实现最佳密度和芯片性能。
因此,A16非常适合有复杂信号路由和密集电源网络的高性能计算 (HPC) 产品。
与上一代的N2P工艺相比,A16 在相同Vdd(工作电压)下速度可提升8%至10%,或在相同频率和晶体管数量下降低降低15%至20%的功耗,密度增加至原来的1.1倍。

背面供电

为什么要将供电传输转移到芯片背面?
由于晶体管面积越来越小、密度越来越高,同时堆叠层数也在增长,想要供电并传输数据信号,就需要穿过10~20层堆栈,大大提高了线路设计的复杂程度。
台积电并不是唯一一家正在研发背面供电技术的生产商,除了超级电源轨(SPR),思路类似的还有英特尔的PowerVia和比利时微电子研究中心(Imec)的埋入式电源轨(Buried Power Rail, BPR)。
BPR是最早出现的解决方案,先在晶圆的背面放置电源传输网络,然后通过纳米TSV(硅通孔)将逻辑单元的电源轨连接到与电源接触,既能对某些区域进行扩展,也不会给生产增加过多复杂性。
英特尔的PowerVia则是将电源连接到单元或晶体管的接触点,效果更好,但代价是生产更加复杂。
台积电所用的方案被称为BSPDN(backside power delivery network)将背面电源网络直接连接到每个晶体管的源极和漏极。他们表示,这是该领域最有效的技术,但生产过程也是最为昂贵且复杂的。
BSPDN原本计划首次搭载在N2P中,但可能是因为技术过于复杂,最终还是从N2P中移除,将在A16中首次亮相。
正因为搭载了BSPDN技术,A16将成为台积电2026/2027时间框架内的关键性能节点,不仅仅是N2P的更名,而是与其截然不同的技术。
N2P的下一代是A16,这种命名方式乍一看有点奇怪。
但其实英特尔的命名也一样让人摸不到头脑,20A之后是18A,紧接着就是14A。这也是晶圆制造行业的常见做法,主打一个随意命名。
从N2P转变为A16,这种命名范式的转变,正是标志着台积电超越了当前最先进的2nm工艺,正式迈入「埃米时代」。

预计2026年量产

作为目前披露的最先进制程,A16也是台积电迈向埃米级的第一步,预计2026年下半年开始量产,2027年上市。
相比之下,英特尔和三星的同级别工艺——14A和SF 1.4,预计要到2027年才能量产。
而且不同于英特尔,台积电曾表示,ASML最新的High-NA EUV光刻机并不是是生产A16工艺芯片所必需的。
顺提一句,High-NA EUV光刻机每台的成本达3.8亿美元以上
但值得注意的是,A16的BSPDN工艺较为复杂且被台积电宣称为「世界首创」,目前还没有人正在大规模生产,因此这份两年后的计划仍有很大的变化空间。
 

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