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AI時代 半導體板塊大挪移

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AI時代 半導體板塊大挪移

圖片來源:GettyImages提供

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AI時代 半導體板塊大挪移

天下雜誌617期

後摩爾定律時代,CPU已無法應付機器學習和人工智慧應用,英特爾獨霸的世界開始崩解。Nvidia的GPU(繪圖處理器)大受歡迎,股價一年內翻了快四倍。

企業創辦人通常不愛談論公司的「瀕死」經驗,但捷報連連的輝達(Nvidia)創辦人黃仁勳卻放心直言,「我們公司曾經數度瀕臨倒閉。」因為過去12個月,研發微處理器相關軟體的輝達,股價已翻了近四倍。

輝達成功的最大原因是:繪圖處理器(GPU)晶片需求的快速成長。GPU的出現,將個人電腦變成電競產品,新的目標則是資料中心的人工智慧程式將產生大量運算需求。

晶片銷售的巨幅成長,象徵資訊科技的轉變。摩爾定律趨緩,運算能力大約每兩年翻一倍,加上近年雲端運算和人工智慧(AI)的快速崛起,使得運算架構變得碎片化。這對半導體產業主導者英特爾的影響很大。

在摩爾定律的時代,無論是個人電腦或伺服器,中央處理器(CPU)就能處理所有的運算工作。當時,英特爾生產的CPU,不只主宰了個人電腦處理器的市場,在伺服器市場更是寡佔。2016年,英特爾的營收大約是600億美元。

但英特爾獨霸的世界已經在崩解。因為其CPU進化的速度不夠快,英特爾的客戶,如Google、微軟和其他大型資料中心的運營者,開始找其他公司為自己設計特殊的處理器。

超過3000顆核心 vs.28顆核心

輝達的GPU就是其中一個例子,有強大、複雜運算功能,能夠跑互動式影音遊戲。GPU有上百顆特殊設計的「核心」(這是處理器的腦),全部同步進行平行運算,相比之下,CPU只能進行單一序列的運算。輝達炫耀其最新的處理器有超過3000顆核心,但英特爾伺服器的CPU最多只有28顆。

2008、2009年全球金融風暴,輝達差一點掛掉。但也就是在此「瀕死」時刻,輝達發現,許多對沖基金和研究機構使用它的晶片計算投資組合,或用來分析氣候模型。輝達研發出一個程式語言「CUDA」,協助客戶應對不同的業務需求。當雲端運算、大數據和人工智慧大潮幾年前來臨時,輝達的晶片恰好符合需求。

幾乎所有網路大咖都使用輝達的GPU,提供人工智慧服務,譬如分析醫療影像、人類的演說等。

不過,GPU只是其中一種「加速器」。雲端企業為提高運算效能,維持競爭力,會混用各種晶片。這使得晶片的種類愈來愈多。

譬如另一種「特殊規格邏輯IC」(ASIC),能快速支應某個高速運算需求,同時耗能很少。許多新創公司都在研發這類晶片內建人工智慧運算能力。Google就已經在它的語音辨識服務中內建一款ASIC,並命名為「TPU」處理器。

另外一個面向則是「現場可編程門陣列」(FPGAs),一種可以重複設計程式的晶片,幫助使用者建立自己需要的系統,擁有更高的彈性,能提高產品上市的速度。微軟就將FPGAs內建到許多服務中。

這些崛起的加速器,對英特爾來說是個壞消息,因為這代表愈來愈多運算不再倚靠英特爾的CPU處理器。

CPU式微 英特爾怎麼辦?

英特爾則透過併購來追趕。2015年,英特爾買了Altera,一家研發FPGAs的公司。之後又併購新創公司Nervana,這家公司專長在研發AI系統軟體和晶片。

如果整合和投資發生綜效,英特爾將能在今年夏天開始銷售新的處理器「Knights Mill」,來和輝達競爭。英特爾也開始研發另外一款晶片「Knights Crest」,背後就是Nervana的技術。

但輝達已建立自己的運算平台。很多企業都已經用輝達的晶片來寫人工智慧應用程式,且輝達也已經建立了軟體架構來跑虛擬實境的程式。

人工智慧的發展會是一個關鍵。如果人工智慧的革命不如預期,英特爾還是有機會。如果人工智慧持續延伸出更多應用,就提供其他特製處理器更多發展機會。可以肯定的是,一顆CPU大處理器的時代結束了,這是英特爾無法扭轉的趨勢。(黃亦筠譯)

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