英偉達(dá)A100倒計(jì)時(shí)：自動(dòng)駕駛短期沖擊不大，國(guó)產(chǎn)云端芯片迎來機(jī)遇

當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月7日，美國(guó)商務(wù)部又宣布了對(duì)芯片實(shí)施新的出口管制，其中明確提到對(duì)中國(guó)發(fā)展超級(jí)計(jì)算機(jī)的限制：將先進(jìn)計(jì)算芯片添加到商業(yè)控制清單（CCL），該類項(xiàng)目對(duì)華出口需要許可審批，并將出口管理?xiàng)l例（EAR）的范圍，擴(kuò)大到部分在外國(guó)生產(chǎn)的先進(jìn)計(jì)算機(jī)的相關(guān)產(chǎn)品。

這一指令并不突然。

Δ 美國(guó)實(shí)施芯片新的出口管制

美國(guó)此前已經(jīng)要求英偉達(dá)暫停向大陸出貨A100、H100 GPU卡，要求AMD暫停出貨的MI200 GPU。并且，以A100為基準(zhǔn)，后續(xù)峰值算力和芯片間I/O性能均等于或大于A100的其他芯片，以及包括這些芯片的任何系統(tǒng)都將受到出口管制。除非獲得美國(guó)商務(wù)部的出口許可證。

此后雖給予的一定的緩沖時(shí)間。但伴隨著此次出口管制的發(fā)布，進(jìn)一步明確了美國(guó)對(duì)于中國(guó)芯片，乃至背后科技產(chǎn)業(yè)的限制在不斷加大。

中長(zhǎng)期來看，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體自主可控的方向不會(huì)改變，上述限制有望進(jìn)一步倒逼中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加速自主化進(jìn)程。

時(shí)間回溯至8月底。

8月31日，英偉達(dá)發(fā)布公告稱：8月26日，美國(guó)政府對(duì)英偉達(dá)未來出口到中國(guó)(包括香港)和俄羅斯的A100和即將推出的H100芯片實(shí)施了新的許可證要求，該許可立即生效。新的許可證要求將解決涉及的產(chǎn)品可能用于或轉(zhuǎn)移到中國(guó)和俄羅斯的“軍事最終用途”或“軍事最終用戶”的風(fēng)險(xiǎn)。

上述許可涉及到的芯片主要包括：英偉達(dá)A100和即將出貨的H100兩款芯片、基于A100/H100打造的DGX產(chǎn)品、以及未來實(shí)現(xiàn)峰值性能和芯片對(duì)芯片I/O性能均等于或大于大致相當(dāng)于A100的閾值的任何英偉達(dá)芯片。目前來看，美國(guó)政府對(duì)中國(guó)以及俄羅斯出口限制的主要是針對(duì)數(shù)據(jù)中心的高端獨(dú)立GPU芯片及相關(guān)產(chǎn)品。

Δ 英偉達(dá)/AMD高端GPU芯片性能參數(shù)。資料來源：富途證券

8月24日，英偉達(dá)曾表示，預(yù)計(jì)FY2023Q3（對(duì)應(yīng)CY2022年8月-CY2022年10月）營(yíng)業(yè)收入預(yù)計(jì)為 59 億美元，受此次出口管制影響，中國(guó)地區(qū)的潛在營(yíng)收損失約4億美元。

不過，僅一天后，9月1日，英偉達(dá)又發(fā)布公告稱，公司已美國(guó)政府新的授權(quán)審批，具體內(nèi)容包括：

“美國(guó)政府已批準(zhǔn)英偉達(dá)繼續(xù)開發(fā)H100芯片所需要的出口、在出口和國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移。

允許英偉達(dá)在2023年3月1日前，為A100的美國(guó)客戶提供所需的出口支持。目前，公司A100的美國(guó)客戶包括戴爾、思科等服務(wù)器設(shè)備廠商，以及終端客戶亞馬遜、谷歌等。

美國(guó)政府授權(quán)A100和H100，在2023年9月1日之前通過英偉達(dá)在中國(guó)香港的工廠履行訂單和物流。”

而據(jù)TAIPEI TIMES《臺(tái)北時(shí)報(bào)》報(bào)道，美國(guó)政府放寬許可授權(quán)的主要原因是，A100的部分開發(fā)工作是依賴中國(guó)工程師和中國(guó)運(yùn)營(yíng)部門進(jìn)行。若A100無法完成開發(fā)，對(duì)英偉達(dá)的業(yè)績(jī)影響相對(duì)較大。

可以理解為，短期內(nèi)，英偉達(dá)A100和H100可以繼續(xù)出口中國(guó)，但長(zhǎng)期是否可以售賣給中國(guó)客戶仍需看能否獲得美國(guó)政府的持續(xù)許可。

Δ 英偉達(dá)單芯片推理性能（Int8 Tops）。數(shù)據(jù)來源：英偉達(dá)、中信證券

在此之下，據(jù)臺(tái)媒報(bào)道，英偉達(dá)對(duì)臺(tái)積電下超級(jí)急件（super hot runs）訂單，提前生產(chǎn)原訂2023年出貨的部分產(chǎn)品，總量約5000片，最快今年10月底至11月初開始交貨，相關(guān)急件交期將大幅縮短，從原本預(yù)估的5~6個(gè)月，壓縮為2~3個(gè)月。

與此同時(shí)，有業(yè)內(nèi)人士稱，一旦明年美國(guó)的緩沖期過后，若英偉達(dá)不能再出口H100與A100，后續(xù)估計(jì)將轉(zhuǎn)為出售較低階的產(chǎn)品。因此，在美國(guó)限制A100和H100 GPU產(chǎn)品銷往大陸的緩沖期之內(nèi)，英偉達(dá)希望完成更多的交付。

行業(yè)人士表示，根據(jù)最新消息，英偉達(dá)如果真的確定對(duì)中國(guó)斷供A100，其會(huì)推出一款中國(guó)特供版，即把單片性能壓縮到1600T以內(nèi)，去保證持續(xù)供貨。“當(dāng)然這只是妥協(xié)的辦法，我們不是說沒得用，可能性能上會(huì)打折扣。”

事情都有兩面性。上述人士認(rèn)為，特斯拉一直以來傳達(dá)的很重要的點(diǎn)在于，軟件算法空間是很大的，可能暫時(shí)性硬件受挫會(huì)讓軟件算法往前邁一大步。

“另外這也是一個(gè)機(jī)會(huì)，也許我們會(huì)面臨短暫的困難，但終究會(huì)解決的。”據(jù)行業(yè)人士稱，數(shù)據(jù)中心對(duì)于現(xiàn)階段人工智能算法來說是必要的，我們有持續(xù)提升數(shù)據(jù)中心能力的訴求，所以我覺得還是得指望中國(guó)本土企業(yè)，有著基礎(chǔ)知識(shí)產(chǎn)權(quán)能力的企業(yè)，快速幫助中國(guó)需求方補(bǔ)充算力能力。

英偉達(dá)的A100和H100以及AMD的MI250，都是目前世界上商用領(lǐng)域里最為頂尖的GPU芯片產(chǎn)品。

GPU（圖形處理器）主要應(yīng)用于圖顯和計(jì)算兩大方面，與知名度更高的 CPU（中央處理器）相比，更適用于密集型數(shù)據(jù)處理。此次英偉達(dá)受限芯片主要用于AI、HPC、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域，屬于GPGPU（General Purpose GPU，通用計(jì)算圖形處理器），而其他GPU不受影響。

其中，A100是英偉達(dá)于2020年5月14日發(fā)布、基于Ampere架構(gòu)的加速計(jì)算卡，采用臺(tái)積電7nm工藝，擁有540億個(gè)晶體管，GPU最大功率400W，搭載廠商包括華碩、Atos、思科、Dell、富士通、HPE、浪潮、聯(lián)想，以及阿里巴巴、百度、騰訊、京東等。下游主要應(yīng)用于人工智能、數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域。

英偉達(dá)H100于2022年3月22日GTC技術(shù)大會(huì)中發(fā)布，搭載Hopper架構(gòu)，擁有18432個(gè)CUDA內(nèi)核，核心頻率1.8GHz，采用臺(tái)積電4nm工藝。H100的FP16（峰值半精度）、TF32（峰值單精度）以及FP64（峰值雙精度）算力為A100的3倍，分別為2000 TFLOPS、1000 TFLOPS和60 TFLOPS。

此外，H100還增加了對(duì)FP8的支持，算力達(dá)到4000 TFLOPS，為A100芯片的6倍，可用于大型 AI 學(xué)習(xí)以及云計(jì)算中心。

短期來看，一旦A100等芯片受限，對(duì)我國(guó)數(shù)據(jù)中心建設(shè)影響比較大。即，將影響國(guó)內(nèi)阿里云、騰訊云等云廠商高端數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。

國(guó)內(nèi)云廠商可以使用性能更低的替代產(chǎn)品，并靠堆數(shù)量的方法獲得同等規(guī)模算力，但這將增加計(jì)算成本，同時(shí)一些高精度計(jì)算也會(huì)受限。

有行業(yè)人士舉例稱，AI芯片是一個(gè)集群，一個(gè)數(shù)據(jù)中心可能需要幾萬片AI芯片，高性能芯片如果需要5000片，那么性能更低的產(chǎn)品可能需要2萬片。這個(gè)做法盡管理論可行，卻會(huì)帶來更高的計(jì)算成本。

而自動(dòng)駕駛領(lǐng)域短期沖擊較小。

此次供應(yīng)受限的A100和H100等芯片在自動(dòng)駕駛中主要用于數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景中的云端訓(xùn)練，而用于終端的英偉達(dá)Xavier、Orin等車載芯片則未受到限制。

因此，盡管A100也應(yīng)用于自動(dòng)駕駛訓(xùn)練中，比如特斯拉最新的超級(jí)計(jì)算機(jī)使用超過7000枚 A100 GPU進(jìn)行自動(dòng)駕駛訓(xùn)練；我國(guó)部分車企也基于英偉達(dá)A100打造了自動(dòng)駕駛訓(xùn)練中心，比如2021年底蔚來宣布采用英偉達(dá)A100打造超級(jí)計(jì)算機(jī)，用于自動(dòng)駕駛訓(xùn)練。

但由于AI訓(xùn)練芯片不會(huì)隨著終端銷售規(guī)模的增加而快速消耗，短期來看存貨足夠則可以滿足幾年內(nèi)的擴(kuò)容。比如小鵬汽車董事長(zhǎng)認(rèn)為公司目前存貨可以滿足未來幾年的需求。

今年8月2日，小鵬汽車聯(lián)合阿里云，宣布在內(nèi)蒙古烏蘭察布建成中國(guó)最大的自動(dòng)駕駛智算中心“扶搖”，用于自動(dòng)駕駛模型訓(xùn)練。盡管小鵬沒有公布“扶搖”數(shù)據(jù)中心的AI芯片選型，不過極大可能是英偉達(dá)A100。

因此長(zhǎng)期來看，若英偉達(dá)高端GPU芯片限制持續(xù)升級(jí)，而我國(guó)高端芯片持續(xù)缺乏，則自動(dòng)駕駛的云端訓(xùn)練效率將受到影響，從而影響我國(guó)自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

重壓之下，尋求國(guó)產(chǎn)替代不斷被提上日程。但顯然這并不是一件容易的事。

作為GPU的發(fā)明者，英偉達(dá)在該領(lǐng)域的地位是毋庸置疑的。從技術(shù)領(lǐng)域來看，相較于全球其他主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，英偉達(dá)在產(chǎn)品完整度、存量市場(chǎng)份額等層面實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先，且領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)大概率會(huì)維持很長(zhǎng)時(shí)間；從軟件生態(tài)布局來看，英偉達(dá)的CUDA（NVIDIA推出的運(yùn)算平臺(tái)）生態(tài)具有較高的壁壘，用戶遷移需要較高的成本。

雙“BUFF”加持之下，英偉達(dá)GPU在AI訓(xùn)練、高性能計(jì)算領(lǐng)域長(zhǎng)期占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)市場(chǎng)情報(bào)公司Liftr Insights數(shù)據(jù)，2021年一季度，在全球TOP云廠商數(shù)據(jù)中心AI加速芯片市場(chǎng)，英偉達(dá)份額占比為78%。且近年來其基本穩(wěn)定在80%左右，市場(chǎng)領(lǐng)先地位穩(wěn)固。

Δ 全球數(shù)據(jù)中心芯片市場(chǎng)營(yíng)收規(guī)模（百萬美元）。數(shù)據(jù)來源：Bloomberg、中信證券

盡管有差距，但可以看到的是，近年來國(guó)內(nèi)GPU廠商也在不斷涌現(xiàn)。從2014年至今，國(guó)內(nèi)多個(gè)GPU芯片相關(guān)企業(yè)成立，其創(chuàng)始人團(tuán)隊(duì)多有在英偉達(dá)、AMD 等企業(yè)有多年的工作經(jīng)驗(yàn)，并且取得了一定的成果。

從產(chǎn)品角度來看，國(guó)產(chǎn)高端AI芯片在某一些維度已經(jīng)接近或者超過英偉達(dá)。比如壁仞科技的壁礪100芯片采用7nm先進(jìn)制程工藝，可提供的峰值計(jì)算能力為2048TOPS@INT8，超過了A100的624 TOPS@INT8。

不過，通用性上，他們與英偉達(dá)相比仍有一定差距。整體來看，國(guó)內(nèi)GPU廠商在半精度&單精度領(lǐng)域中的計(jì)算能力，約落后英偉達(dá)、AMD1~2代左右；在雙精度（64 位）計(jì)算領(lǐng)域能力近乎空白，而雙精度運(yùn)算更多應(yīng)用于復(fù)雜科學(xué)計(jì)算。

Δ 中國(guó)與海外GPU廠商產(chǎn)品參數(shù)對(duì)比。數(shù)據(jù)來源：中信證券

原本，正如后摩智能創(chuàng)始人吳強(qiáng)在接受采訪時(shí)表示，要替代英偉達(dá)，起碼要比英偉達(dá)的產(chǎn)品性能好5~10倍，1~2倍的改良客戶可以就等下一代產(chǎn)品，沒必要忍受一個(gè)新的、沒那么順手好用的軟件。

但伴隨著美國(guó)對(duì)芯片管制的加強(qiáng)，國(guó)產(chǎn)GPU廠商迎來了機(jī)遇。中國(guó)企業(yè)需要做的是沉下心來，在技術(shù)、產(chǎn)品商業(yè)化落地等方面不斷努力。

一方面，加大核心技術(shù)人才招募。一個(gè)頂尖人才加入，對(duì)于企業(yè)加成是巨大的。以AMD為例，2012年左右，伴隨著硅谷傳奇芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)師Jim Keller的回歸，研究了基于x86-64與ARM微體系結(jié)構(gòu)的Zen架構(gòu)，大幅提升其在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

另一方面，加速產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)交付全流程跑通。禁令之下，會(huì)倒逼國(guó)內(nèi)一些客戶開始使用國(guó)產(chǎn)GPU產(chǎn)品，在一定程度上能夠幫助相關(guān)企業(yè)與客戶建立密切聯(lián)系，進(jìn)而幫助相關(guān)企業(yè)進(jìn)行快速的技術(shù)和產(chǎn)品迭代。

有觀點(diǎn)認(rèn)為，車端，地平線是英偉達(dá)平替。而誰，會(huì)成為英偉達(dá)在“云端的平替”？

參考文獻(xiàn)：

富途證券《從英偉達(dá)財(cái)報(bào)視角，觀察全球半導(dǎo)體行業(yè)周期》

中信證券《美禁止英偉達(dá)和AMD對(duì)華出售高端GPU，或加速GPGPU國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程》

光大證券《美國(guó)限制高端 GPU 出口中國(guó)，催化國(guó)產(chǎn)芯片研發(fā)進(jìn)程》