中国AI算力规模已冲上640EFLOPS,这些算力正被大模型训练、云端推理和边缘推断三大场景分食。当前阶段,大模型训练是算力消耗的主力,但随着模型逐步成熟并落地应用,推理类芯片的需求占比将逐步提升,这是AI算力需求结构演变的核心趋势。
训练与推断:两种截然不同的算力需求
AI芯片因机器学习的两大步骤——训练和推断——而分为两大类型。训练芯片更注重绝对的计算能力,需要处理海量数据并具备一定通用性,目前应用最多的主要是GPU;推断芯片则侧重能耗、时延、成本等综合指标,计算量相对较小,CPU、GPU、FPGA及ASIC均可胜任。
由于大部分大模型仍处于开发阶段,当前对训练芯片的需求更大。未来随着各类大模型成熟并在生产生活中逐步应用,推断类AI芯片的占比有望逐步提升,这将直接改变算力需求的下游结构。
从GPU独大到FPGA与ASIC接力
在AI芯片的细分品类中,CPU、GPU、FPGA和ASIC的通用性依次降低,但运算效率逐步提高。GPU凭借较强的通用性和成熟的制造工艺,是目前唯一可用于AI训练的量产芯片,占据了AI芯片市场的主要份额。而FPGA和ASIC则在推断市场展现出差异化优势:
- FPGA(现场可编程门阵列):硬件可重构,开发周期短、编程灵活,是低功耗异构芯片。在云端数据中心,FPGA可处理用户实时计算请求及小批量大批次的计算;在终端智能安防领域,已有厂商采用FPGA方案实现AI硬件加速。
- ASIC(专用集成电路):根据特定需求定制,在性能、能效、成本等方面极大超越标准芯片,同样非常适合AI推断场景,是当前大部分AI初创公司开发的目标产品。
常见问题
为什么说未来推断需求会超过训练需求?
当前大模型多处于开发训练阶段,训练芯片需求占主导。但类比AI应用的发展规律,当模型成熟并大规模部署后,每一次用户调用都涉及推断计算,其频次和总量将远超训练阶段,因此推断类芯片占比提升是确定性较高的趋势。
FPGA在边缘推断场景有哪些优势?
FPGA是低功耗异构芯片,开发周期快且编程灵活。基于CPU的传统计算架构无法充分满足AI高性能并行计算的需求,而FPGA可在终端设备上提供灵活的AI硬件加速方案,目前已在智能安防等领域落地应用。
ASIC在AI推断领域的渗透率如何?
受研发成本与研发壁垒限制,ASIC目前在AI行业的渗透率依然较低。但凭借卓越性能与低功耗特性,随着AI行业愈加成熟、下游应用不断优化上游芯片研发成本,ASIC有望成为AI推断场景的重要选择。