这一战,谷歌准备了十年
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文 | 半导体产业纵横,作者 | 俊熹 文 | 半导体🤗产业纵横,作者 | 俊熹 9月3日,一则消息在科技圈引🤗起了轩然大波:谷歌开始对外出售TPU了。 据报道,谷歌😅近期已在接触那些主要租赁英伟达芯片的小型云服务提供商,敦促他🔥们在其数据中心也托管谷歌自家的AI处理器,也就是TPU。 😜 谷歌已与至少一家云服务提供商——总部位于伦敦的Fluid💯stack——达成协议,将在纽约的一个数据中心部署其TPU。🤯 谷歌的努力不止于此。据报道,该公司还向其他以英伟达为🤔核心的服务商寻求类似的合作,其中包括正在为OpenAI建造数😘据中心的Crusoe,以及向微软租赁芯片并与OpenAI签有🤔供应合同的英伟达“亲儿子”CoreWeave。 9月9👏日,花旗分析师因TPU竞争加剧将英伟达目标价下调至200美元😀,预计2026年GPU销售额将因此减少约120亿美元。 🌟 明眼人都能看出来的是,谷歌和英伟达之间的大战,已经开始了。🤔而它们争夺的,将是AI计算这个真正的万亿美元市场。 然😡而,谷歌对这一战的准备,其实比我们想象的都要久。 TP😡U,AI计算的最优解? 早在2006年,谷歌的内部就讨👏论过在自家的数据中心中部署GPU、FPGA或ASIC的可能性⭐。不过,当时只有少数应用程序能够在这些特殊硬件上运行,而谷歌🤩大型数据中心的过剩算力也完全够它们使用了。因此,部署特殊硬件🎉的计划被搁置。 然而,到了2013年,谷歌的研究人员发😍现:如果人们每天使用语音搜索并通过深度神经网络进行3分钟的语😂音识别,那么当时谷歌的数据中心需要双倍的算力才能满足日益增长😁的计算需求。 而如果仅通过扩大数据中心规模来满足算力需❤️求,不但耗时,而且成本高昂。于是,在这个背景下,谷歌开始了T😎PU的设计。 谷歌的TPU是为AI计算而生的ASIC芯🙄片,它专注于实现两个核心目标:极高的矩阵乘法吞吐量与卓越的能😆效。 为了实现高吞吐量,TPU在硬件层面采用了“脉动阵😆列”(Systolic Array)架构。该架构由大量简单的😉处理单元(PE)构成网格。数据流从阵列的边缘输入,在每个时钟🤔周期同步地、一步步地流经相邻的处理单元。每个单元执行一次乘法😍累加运算,并将中间结果直接传递给下一个。 这种设计使得🤩数据在阵列内部被高度复用,最大限度地减少了对高延迟、高功耗主😊内存的访问,从而实现了惊人的处理速度。 而其卓越能效的🤗秘诀,则在于软硬件协同的“提前编译”(Ahead-of-Ti👍me Compilation)策略。传统的通用芯片需要高能耗😴的缓存来应对多样的、不可预测的数据访问。TPU则不同,它的编😁译器在程序运行前就完整规划好了所有数据路径,这种确定性使其无😉需复杂的缓存机制,从而大幅降低了能耗。 展开全文 😉 在TPU的设计上,谷歌主导整体架构与功能定义,博通Broa❤️dcom参与了部分芯片的中后端设计工作,目前,Google 😴TPU主要由台积电代工生产。 随着大语言模型参数的急剧🙄扩张,AI计算任务正在从“训练”走向“推理”。这时,作为通用🙄算力单元的GPU,开始显露出成本以及功耗过高的问题。 🥳而TPU从设计之初就专门瞄准了AI计算,具有很高的性价比优势🤗。据报道,谷歌TPU算力成本仅为OpenAI使用GPU成本的😜1/5,性能功耗比更是优于同代GPU。 因此,为了抓住🔥市场,谷歌围绕着自己的TPU架构,打造了一系列产品与生态。 😘 谷歌造芯这十年 谷歌第一代TPU (v1) 于2🚀015年推出,通过高度简化的专用设计,实现了超越同期CPU与😊GPU的能效比,并在AlphaGo等项目中展示了其高效能,从🙌而验证了AI ASIC的技术路径。 随着研发深入,训练🙄环节的算力瓶颈日益凸显,促使TPU的设计方向转向系统级解决方😘案。2017年发布的TPU v2为此引入了BF16数据格式以😆支持模型训练,并配置了高带宽内存(HBM)。 更为关键😁的是,v2通过定制的高速网络将256个芯片单元互联,首次构建🙄了TPU Pod系统。随后的TPU v3通过增加计算单元数量😴和引入大规模液冷技术,实现了性能的显著提升。 TPU 😆v4的发布带来了互联技术的重大革新,其核心是采用了光学电路交🙌换(OCS)技术,实现了TPU Pod内部网络拓扑的动态重构⭐,从而提升了大规模训练任务的容错能力与执行效率。进入v5与v💯6 (Trillium) 阶段,TPU产品线呈现出分化策略,😘形成了分别侧重于极致性能的'p'系列与能效比的'e'系列,以👏适应多样化的AI应用场景。 2025年Google T😊PU的全年出货量预计为250万片。v5系列总出货量预计为19🤔0万⽚,其中v5e占⽐约120万⽚,v5p占⽐约70万⽚, 🙄v6系列预计总出货量为60万⽚,⽬前仅v6e在市场上销售,⽽🎉v6p将在第四季度上市,约10-20万⽚左右。预计到2026😜年,总体TPU销量将超过300万片。 在今年的谷歌云大🥳会上,谷歌发布了第七代TPU,代号“Ironwood”。 🤔 Ironwood是谷歌迄今为止性能最强、能效最高且最节能😊的TPU芯片,其峰值算力达到4614 TFLOPs,内存容量😂为192GB,带宽高达7.2 Tbps,每瓦峰值算力为29.🙌3 TFLOPs。此外,Ironwood首次支持FP8计算格😎式,并在张量核和矩阵数学单元中实现这一功能,这使得其在处理大👏规模推理任务时更加高效。 Ironwood最高配集群可🤔拥有9216个液冷芯片,峰值算力可达42.5 ExaFLOP🥳S,是世界上最大的超级计算机El Capitan的24倍以上😘。其支持大规模并行处理和高效内存访问,适用于复杂的推理任务如💯大型语言模型和混合专家模型。 事实上,Ironwood🤩的整体性能已经十分接近英伟达B200,甚至在一些方面还有所超😅越。 当然,英伟达的统治力不仅在于其硬件性能,更在于整😆个CUDA生态。谷歌深知这一点,因此,它也构建了JAX这样的🤯,能在TPU上运行的高性能计算Python库。 谷歌还🎉发布了其模型流水线解决方案“Pathway”,用于向外部开发😜者训练大型语言模型(LLM)。将其作为训练模型的必备手册,研😘究人员无需重新设计模型即可开发Gemini等LLM。 🙄有了上述的一整个“军火库“,谷歌终于可以和英伟达掰掰手腕了。👏 谷歌vs英伟达 投资银行D.A. Davids😅on分析师Gil Luria在最新报告中指出,过去一年以来谷🙄歌母公司Alphabet大幅缩小与英伟达的差距,如今已成为“🙌最好的英伟达替代方案”。 报告显示,过去半年,围绕Go🌟ogle Cloud TPU的开发者活跃度激增了约96%。 🤗 Gil Luria与前沿AI实验室的研究人员和工程师交💯流后发现,业内普遍看好谷歌TPU。因此Luria认为,若谷歌🙄将TPU业务与DeepMind部门合并并将它们分拆上市,估值😎或将高达9000亿美元。 AI独角兽Anthropic🙄此前使用亚马逊的Trainium芯片来训练模型,最近,该公司🤩被发现正在招聘TPU内核工程师;马斯克旗下的人工智能公司xA🔥I也对采购TPU表现出兴趣。这一切都说明了业界对于TPU的认😊可。 而谷歌自身也在积极行动。首先,谷歌有意在公司内部😀进行从英伟达GPU到自研TPU的迭代。Omdia数据显示,2👍024年估计谷歌订购16.9万台Hopper 架构GPU,在🚀五大云厂商中排名最后,约为微软的三分之一。同时,谷歌内部已部😆署了约150万颗TPU。 谷歌的对外战略,就是文章开头🤔提到的,对那些使用英伟达芯片的数据中心供应TPU。据报道,为😡了与Floydstack达成合作,谷歌将提供最高32亿美元的😍备选担保支持,若Fluidstack无力支付纽约新数据中心的😎租赁费用,谷歌将补足差额。 根据野村证券最新报告,预计🌟到2026年,ASIC总出货量很可能会第一次超过GPU。而T🚀PU正是目前最成熟的ASIC。 英伟达需要紧张起来了。🤗 结语 市场对谷歌TPU的积极接受,反映出越来越😴多的公司想摆脱英伟达“一卡难求“的困境,寻求更高的性价比和更👍多元、稳定的供应链。 而借此机会挑战英伟达的,也不只有😘谷歌一家公司。供应链数据显示,Meta将于2025年第四季度🥳推出其首款ASIC芯片MTIA T-V1。它由博通设计,具有😜复杂的主板架构,并采用液冷和风冷混合技术。 到2026🙌年年中,MTIA T-V1.5将进行进一步升级,芯片面积将翻⭐倍,超过英伟达下一代GPU Rubin的规格,其计算密度将直👏接接近英伟达的 GB200 系统。2027年的MTIA T-🔥V2可能会带来更大规模的CoWoS封装和高功率机架设计。 👏 报告指出,根据供应链估计,Meta的目标是到2025年底😊至2026年实现100万至150万件ASIC出货量。 😊微软、亚马逊同样有自研的ASIC芯片,正在对这片被GPU霸占😁的市场虎视眈眈。 对此,英伟达也有自己的反击手段。今年🙄5月,英伟达正式发布NVLink Fusion。NVLink😢 Fusion允许数据中心将英伟达GPU与第三方CPU或定制😢化AI加速器混合使用,标志着英伟达正式打破硬件生态壁垒。 😉 近日,英伟达执行副总裁暨首席财务官Colette Kre😜ss在高盛组织的会议上谈及了对于AISC芯片所带来的竞争看法🌟,称英伟达GPU更具性价比。 一场大戏已经拉开了帷幕。😘无论是万亿美元的市场规模,还是未来AI时代硬件结构的定义权,😉都值得几大巨头为之疯狂。 这一战,谁都有不能输的理由。🙌返回搜狐,查看更多
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