高端GPU“封路”背后

向治霖

9月的开始，美国芯片大厂英伟达，卷入了大麻烦。

据外媒9月1日报道，美国官员命令英伟达，停止对中国出口两款顶级计算芯片，A100和H100。另外，英伟达的竞争对手AMD，也被要求停止对中国出口MI250芯片。

英伟达和AMD两大巨头，牢牢占据着全球独立GPU的市场。这也意味着，美国对中国的前沿、高端领域，再一次升级“追杀令”。

长远影响暂且不提，然而英伟达，率先绷不住了。

受到上述消息影响，一夜之间，英伟达的股价一度暴跌11%，股票市值蒸发了约400亿美元。另有数据显示，美国半导体公司的股价集体下挫，损失超过1000亿美元。

美国推行的技术封锁，由于逆全球化的趋势而行，“损人不利己”并不奇怪。但是这一次，市场的波动为何如此之大？

原因至少有两个方面：

一方面是，限制高端GPU（图形处理器）对中国出口，直接影响到了英伟达等公司的业绩。中国一直是英伟达、AMD等众多芯片企业的排名前三大市场。英伟达透露，新的限制政策，让公司可能在本季度损失4亿美元的销售额。

限制消息放出的当天，英伟达创始人黄仁勋“紧急公关”，第一时间发信称“：将立即与中国客户合作，以我们最好的替代品满足客户需求，或是以申请许可证方式协助。”

不过，黄仁勋也承认，替代品比起A100，表现会有明显的差距。

另一方面，市场的震荡也因为，美国的技术限制“超出了以往的打击范围，从消费电子开始，现在扩散到最前沿的领域”。这就造成不确定性的加强，市场信心被打击。

或许是因为英伟达“跌得太惨”，9月2日，美国政府打了个“补丁”。

据英伟达9月2日公告称，公司已经得到批准，可以继续为中国出口A100芯片（明年3月前），也可以继续履行A100和H100的订单（明年9月1日前）。不过，时间受到了限制。

政策改过去、改回来，信心就能恢复吗？

或者，我们更应该关注的是，朝令夕改的表象间，有什么东西永远地变了？

美国“掐尖”

“我们也是（新闻发出的）这一天才知道的，其实也挺意外。”9月1日晚，董超告诉南风窗。

董超是AI领域的学者，曾就职于商汤科技。2021年，他被斯坦福大学评选为世界前2%顶尖科学家。现在的他，是中国科学院深圳先进技术研究院数字所副研究员、博士生导师，同时，他也在上海人工智能实验室担任职务。

董超告诉南风窗，A100的“断供”没有先声，发生得突然，“我们前一段时间，才刚到货了一批，已经预计了还有多少要到。我们的规划，是规划到了2025年的，然后一下子停了”。

“这个（政策生效的话）影响将会很大。”董超坦言。

以他从事的AI领域为例，目前国际竞争主要在通用大模型上，这也是 AI领域中最顶级的一块。董超说，一旦顶级的显卡被限制了，我们再做大模型的竞争，可能就很困难，“相当于未来的通用人工智能的趋势，可能就都掌握在他们手里了”。

被限制的3款GPU，无疑就是目前最新、最先进的3款。

3款GPU中，目前最多用到的是A100。董超介绍，A100的价格在一款8万元左右，只有非常大型的公司和研究院用得起，他所服务的上海人工智能实验室中，主流芯片基本换成了A100，这已经是最高级别的GPU了。

對GPU的评价指标是多样的，仅以显存为例，董超介绍，A100的显存最高可达80个G，而上一代产品中，能达到40G的就非常高了，普通产品的显存一般在20到40G之间。

A100这样顶级的芯片，对尖端研发来说，属于不可或缺的硬件。

顶级的性能只是一个方面，另外需要注意的是，高端GPU的迭代速度也很快。

仍然以AI中大模型的训练为例，“这些模型的特点，就是它的规模非常大，是有亿级以上的参数”，董超说。

十亿级甚至百亿级的数据量，对于显存要求非常高，“即便是A100这样的显卡，可能都需要32块同时进行计算”，董超说，如果说没有这种顶级显卡，那么我们可能要付出相当大的代价。

顶级的性能只是一个方面，另外需要注意的是，高端GPU的迭代速度也很快。

“大概半年多、一年间，GPU就会有一次升级。每出一款新的，相应的人工智能算法，也就会提升一大步。迭代方面，算法与显卡是相关联的。”董超介绍。

这意味着，在高端GPU彻底断供后，只需要半年一年的时间，尖端领域的差距就会体现出来。

而这一次，美国官方所针对的，自然就是AI、超算等“主战场”。

中国是美国在AI领域的主要竞争对手。早在2019年，联合国下属的世界知识产权组织（WIPO）公布了一份研究报告，认为在全球人工智能领域的竞争中，中国和美国处于领先地位。

到了2021年，斯坦福大学发布的《人工智能指数报告》显示，中国在专利申请、会议出版物、期刊发表和期刊引用等四项指标上已经领先于美国，跻身世界第一。

对待激烈的竞争，美国给出了行政干预手段。董超告诉南风窗，禁掉高端的GPU，对消费级市场影响不大，普通人很难有感知，但是“对于AI的国际竞争，这相当于釜底抽薪”。

对此，外交部发言人汪文斌9月1日表示，美方的做法是典型的科技霸权主义，美方一再泛化国家安全概念，滥用国家力量，企图利用自身科技优势，遏制打压新兴市场和发展中国家发展，此举违反市场经济规则，破坏国际经贸秩序，中方对此坚决反对。

“巨人”英伟达

美国官方的动作频频，今年7月，美国政府扩大了芯片制造设备的限制范围，14nm以下的设备出口中国受到限制。8月，“芯片法案”出台、限制高端EDA。再到这次限制高端GPU，动作一气呵成，环环相扣。

受到影响的，自然不只有AI。

“（先进GPU）主要用在高性能计算领域，比如高端的AI训练、数据中心、超级计算、智能计算。”芯谋研究分析师商君曼对南风窗表示。

在应用层面，受此影响的主要是科研、医疗、自动驾驶、AI等等。

GPU为何拥有如此之多的用途？我们不妨简单了解一下它的发展。

其实，GPU早期最大的用途，只是作为电脑游戏的显卡，用来对图像进行渲染。

GPU相比CPU，在图像处理上具备优势。比如一张4k的图像，如果用CPU来处理，是串行处理的，从第一个像素处理到最后一个像素，它的速度再快，也得处理完前一个才能处理后一个。

但是，GPU拥有并行处理的能力，这相当于，GPU在工作时要开非常多的计算单元，每一个计算单元，相当于一个很小型的CPU。然后，GPU就可以把这些像素同时处理。

并行计算的特点，使得GPU能够快速处理和响应。这一时期，GPU为CPU“打下手”，处理一些特定的工作。

2012年，深度学习成为火热的赛道。在原理上，深度学习与渲染很类似，这迅速带动了GPU的发展。

董超回忆说，2012年，他还在香港中文大学。“那个时候，我们决定进入深度学习领域，第一件事情就是要开始买显卡（GPU）。”

随着深度学习越来越火，董超发现，做人工智能算法的实验室，如果不用深度学习来做，可能就达不到最好的性能。这再一次助推了GPU发展。

而英伟达瞄准了这股趋势，“英伟达很聪明的一点就是，瞄准了计算能力、做计算卡，一下子就起来了”。

英伟达的奇迹，造就了“黄氏定律”。英伟达首席科学家Bill Dally 曾总结说，从2012年的K20X到2020年的A100，GPU的推理性能提高到原来的 317倍。这就是“黄氏定律”，发展速度比“摩尔定律”还快。

董超回忆说，十年前的GPU赛道上，产品很多，然而GPU成为通用芯片的时代到来，英伟达崛起，很少听到别的厂商了。

竞争对手少了，但市场“蛋糕”越来越大。商君曼表示，随着大数据时代、AI时代的来临，我们需要处理的这种图形信息、数据信息，增长的速度非常快，“顺势而为地，GPU受到越来越多的关注”。

在讲求“厚积薄发”的芯片领域，“巨人”的断供，无疑也带来巨大压力。

壁垒与突破

GPU赛道的火热，自然也引起了各国重视。

董超表示，在中国，不是没有自己的GPU，也不是没有自己的高端显卡，但是，我们没有一个完整的生态。

“中国现在已经有很多企业进入了GPU赛道，目前来说，国产GPU还处在一个发展比较初期的阶段。”商君曼称，其中的差距是比较明显的。

而在董超看来，美国此次的技术限制，最“诛心”的是，一方面，它针对尖端科技进行打压，另一方面，它依然“压着”国产GPU的发展。

董超解释，美国只禁了高端、不禁低端，这就意味着，你还可以买它的低端显卡，这就不影响它的整个销量。

而且，这在中国市场的占有量其实仍然很大。因为在A100之外，英伟达和AMD的低端显卡，在中国仍然很难有国产显卡替代。

“如果说，政策是对全部的GPU进行限制，那反而是件好事。”董超说。

这就意味着，我们必须选择国产GPU。董超表示，在中国，不是没有自己的GPU，也不是没有自己的高端显卡，但是，我们没有一个完整的生态。

对于显卡，除了要有计算能力，其实还要有配套的一些软件，相应的一些代码库等等。这些配套的东西，会形成一个生态。

一个成熟的生态，意味着使用的人很多、教程很多，解决方案都是现成的。

如同拥有“苹果全家桶”的人，在转向安卓手机后，学习和使用的成本就会上升。这正是国产GPU面临的桎梏。

这些成本包括，“它的使用非常麻烦，要求用户重新学习，而且它的里面的那些流程一旦出了问题，没有人帮你解决”，董超解释。

因此，假如我们不得不用国产GPU，那就意味着，国产的生态就可以建立起来，大家强制性地进行学习。这样，国内的GPU可以借机发展起来，国内的生态也可以发展起来。

“如果大家都用起来的话，我觉得，其实也挺有希望（突破）。”董超说。

然而，美国官方的政策“只限高端，不限低端”。在技术的壁垒和生态的加持下，哪怕是最高端的国产GPU，在对标别人的次旗舰产品时，仍然缺乏优势。

不过，层层推进的美国政策下，不切实际的幻想早该抛弃。

董超告诉南风窗，科技水平的评价，标准在于最尖端领域。国际竞争当中，如果人家已经稳操胜券、稳居第一，这个对我们是很危险的。

“相当于倒逼了，我们的国产化，技术要继续往上提升。”商君曼表示。一個中国版的“英伟达”出现，并非不可能。只不过，这一切还需要时间。