這塊比iPad還大的芯片是干嘛的

iPhone 的芯片比一半硬幣小，云服務(wù)器中的芯片比一角紙幣小，但現(xiàn)在，一個(gè)比 iPad 還大的芯片制造出來了。

它也成了目前史上最大的計(jì)算機(jī)芯片。

這個(gè)芯片名為 Cerebras Wafer Scale Engine ，由加利福尼亞一家名為 Cerebras 的初創(chuàng)公司制造，尺寸約為 8 英寸 ×8 英寸。

我們先來看看它「驚人」的性能參數(shù)：

12，000 億個(gè)晶體管

46，225 平方毫米的芯片面積

400，000 個(gè) AI 可編程內(nèi)核

18 GB 超快速片上存儲(chǔ)器（SRAM）

9 PB /s 內(nèi)存帶寬

100 Petabits /s 結(jié)構(gòu)帶寬

稀疏性的原生優(yōu)化

軟件與標(biāo)準(zhǔn) AI 框架（如 和 ）的兼容性

如果你對(duì)這些參數(shù)的程度不熟悉的話，要知道，世界上功能最強(qiáng)大的 Epyc 芯片，也只擁有 320 億個(gè)晶體管和 64 個(gè)內(nèi)核。

比起世界上領(lǐng)先的圖形處理單元，Cerebras Wafer Scale Engine 的高速片上存儲(chǔ)器大了 3，000 倍，內(nèi)存帶寬大了 10，000 倍，它比最大的 Nvidia GPU 芯片面積也大了 56.7 倍。

按理說，在半導(dǎo)體行業(yè)中，其實(shí)更大的不代表就是更好。

但其創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官，更大的芯片，就是為了滿足更與時(shí)俱進(jìn)的人工智能。

這：AI 對(duì)我們的生活影響越來越大，數(shù)據(jù)庫(kù)也越來越大，但現(xiàn)在人工智能行業(yè)進(jìn)步的主要瓶頸，就是培訓(xùn)模型需要極長(zhǎng)時(shí)間。

高性能 AI 的深度學(xué)習(xí)，需要通過大量的計(jì)算和頻繁的數(shù)據(jù)訪問進(jìn)行訓(xùn)練，才能不斷改進(jìn)和升級(jí)，一個(gè)更強(qiáng)大的處理器，才能盡可能快地處理海量增長(zhǎng)的新數(shù)據(jù)。

▲ Andrew Feldman 和原始的 SeaMicro 盒子

該芯片使用臺(tái)積電的 16 納米工藝制造的 300 毫米晶圓切割而成，這是單個(gè)晶圓級(jí)的解決方案，比起以往大多數(shù)芯片都是數(shù)十上百個(gè)集合起來，它能通過 84 個(gè)互連芯片組成的晶圓直接聯(lián)動(dòng)工作。

這不僅克服了數(shù) 10 年前芯片尺寸的技術(shù)限制，而且這個(gè)芯片還具有 400000 個(gè) AI 優(yōu)化的內(nèi)核，具有靈活性、可編程性。

▲典型的硅片包含大約 100 個(gè)計(jì)算機(jī)芯片。

再加上比 GPU 大 3000 倍的片上內(nèi)存，解決了以往需要跨多個(gè)設(shè)備和內(nèi)存層并行計(jì)算的問題，現(xiàn)在只用一個(gè)設(shè)備就能存儲(chǔ)和處理整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

等于就是在一個(gè)芯片上，構(gòu)建了帶有內(nèi)存的一整個(gè)計(jì)算機(jī)集群。

最后，與具有數(shù)百個(gè)傳統(tǒng)加速器的機(jī)架式服務(wù)器相比，Cerebras 具有帶寬高、延遲低的獨(dú)特通信結(jié)構(gòu)，比現(xiàn)有的解決方案性能速度快數(shù)千倍，可以用以往無法想象的高效率來工作。

更多的內(nèi)核、更大的本地內(nèi)存、低延遲高帶寬結(jié)構(gòu)，共同構(gòu)成了加速 AI 工作的絕佳環(huán)境。

Cerebras 表示，該芯片可以驅(qū)動(dòng)復(fù)雜的人工智能（AI）系統(tǒng)，帶來 AI 技術(shù)的巨大飛躍，應(yīng)用在未來的無人駕駛汽車、監(jiān)控軟件市場(chǎng)等各個(gè)領(lǐng)域。

但是，芯片制造商通常不會(huì)制造這么大的芯片，因?yàn)檫@種大膽的設(shè)計(jì)，必須克服重大的技術(shù)障礙，包括互連、制造、封裝、冷卻等等。

即便是用了再精細(xì)的制造技術(shù)，這么一大塊芯片也不可能沒有任何缺陷。雖然該公司打算使用「冗余處理核心」技術(shù)，拋棄制造過程中一定數(shù)量的「壞」芯片，但量產(chǎn)良品率過低，也定會(huì)是個(gè)難越的坎。

▲ Cerebras 正在設(shè)計(jì)自己的測(cè)試和包裝系統(tǒng)

另外，冷卻芯片也是個(gè)問題。小型計(jì)算機(jī)芯片使用的功率低，很容易冷卻，而 Cerebras 龐大的芯片不僅僅是散熱器和風(fēng)扇就能冷卻，而是需更專業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施來協(xié)助。

此外，芯片由于太大而無法放入任何傳統(tǒng)封裝中，Cerebras 必須發(fā)明定制包裝技術(shù)和工具來應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。

Ian Cutress 博士說道：

這也是為什么它適合人工智能領(lǐng)域，因?yàn)槟且彩乾F(xiàn)在大筆資金流向的地方。

總而言之，Cerebras 芯片的規(guī)模和雄心是瘋狂的。但因?yàn)槿狈π阅芎凸牡募?xì)節(jié)，現(xiàn)在很難評(píng)估 Cerebras 芯片在未來的影響力。

Cerebras 表示，它目前正在幾家大型潛在客戶中開展測(cè)試系統(tǒng)，并將于 10 月份開始商用。但它不會(huì)單獨(dú)銷售或作為擴(kuò)展卡銷售，Cerebras 希望在 2020 年中期推出圍繞此類芯片構(gòu)建的完整服務(wù)器。

預(yù)計(jì)未來幾個(gè)月，Cerebras 芯片還會(huì)公布更多技術(shù)的細(xì)節(jié)，這項(xiàng)技術(shù)，也必會(huì)隨著 AI 日新月異的進(jìn)程而持續(xù)升溫。