算力競爭進入芯片定義時代
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8月31日,英偉達與聯發科技共同宣布深化長期合作伙伴關系:英偉達將出資35億美元認購聯發科技海外可轉換公司債,雙方鎖定AI基礎建設、邊緣AI運算與車用電子三大核心賽道展開深度協同。
這一總金額達35億美元的產業聯動,是全球AI算力賽道又一標志性事件,也折射出整個行業正在發生的底層范式轉移:過去雲計算的核心競爭力在於軟件層的算力調度能力,芯片多以通用採購為主﹔而如今,谷歌、AWS、阿裡雲、微軟等頭部雲服務商集體加碼自研與定制芯片,算力競爭的核心已從上層的軟件調度能力,下沉至底層的芯片架構定義權,行業正式進入“芯片定義時代”。
算力競爭下沉至芯片層
過去幾十年,雲計算行業長期沿用“通用芯片採購+軟件層調度優化”的發展模式。通用GPU、CPU兼顧圖形渲染、通用計算、存儲控制等全場景兼容性,雲服務商通過虛擬化技術拆分算力資源,即可匹配不同用戶的差異化需求。但AI大模型的爆發式落地,徹底打破了這一平衡。
大模型訓練與推理的本質是海量並行矩陣運算,對算力並發度、傳輸時延、運行功耗都提出了極致要求。而通用芯片為了覆蓋全場景適配性,保留了大量與AI計算無關的冗余硬件模塊,在大模型推理這類高並發計算場景下,實際算力利用率不足七成。
一方面,算力利用率偏低倒逼雲服務商擴大採購規模,算力成本居高不下﹔另一方面,高端AI芯片供給高度集中在少數廠商手中,價格波動大、交付周期拉長,雲服務商的算力擴容節奏完全被上游供應鏈牽制,服務穩定性難以保障。
更深層的行業邏輯在於,未來雲服務的核心競爭力越來越依賴場景化性能優化。通用芯片不可能針對單家雲服務商的集群架構、業務特征做深度適配。要打造比競爭對手更快、更省、更穩定的AI服務,就必須從芯片底層開始定制化優化,這是全球雲廠商集體下場造芯片的核心動因。
三大核心環節全鏈條推進
雲廠商的芯片布局圍繞算力集群“計算—通信—存儲”三大核心環節全鏈條推進,針對不同場景的技術痛點,走出了差異化的技術落地路徑。
AI芯片是解決通用GPU的場景適配短板的關鍵。雲廠商通過定制專用ASIC芯片,精准剔除無關功能模塊,實現性能與能效的雙重提升。目前定制化AI芯片在大模型推理場景下的能效比可達同級別通用GPU的1.5—3倍,單位算力成本降低35%以上。
頭部廠商普遍走全棧自研路線,代表產品包括谷歌第七代TPU、阿裡雲含光800芯片。部分頭部廠商的自研芯片已開始向外部客戶開放商用,形成新的營收增長點。中型廠商則聯合專業芯片企業開展場景化定制,在控制研發投入的同時獲得場景化適配能力。
據半導體行業媒體EE Times報道,在萬卡級AI訓練集群中,網絡通信開銷已佔總算力開銷的32%,跨節點數據延遲導致的算力閑置問題,已成為超大規模集群性能提升的首要瓶頸。網絡芯片則能打通超大規模AI集群的“通信牆”瓶頸。傳統通用網絡芯片協議開銷高、轉發效率不足,難以適配AI場景的高並發流量特征。雲廠商通過定制網絡芯片與智能網卡,相當於為AI集群搭建專用數據高速通道。
而對於存儲芯片,全行業選擇繞開制造環節的重資產門檻,走架構優化路線。當前AI算力性能每兩年提升約3倍,但存儲讀寫速度年增速不足20%,存算增速不匹配形成“存儲牆”,算力單元等待數據的耗時佔比超30%。由於存儲顆粒的制造技術、產能高度集中在三星、長江存儲等少數廠商手中,技術與資金壁壘極高,全行業並未直接切入存儲顆粒制造,而是通過存儲控制器定制、傳輸協議優化、智能調度算法升級提升整體效率。
不同規模廠商梯隊化發展
不同規模的雲廠商基於自身資源稟賦與業務規模,形成了清晰的發展梯隊,芯片能力的差異正在轉化為長期競爭壁壘。
超大規模雲服務商覆蓋三大核心環節全鏈路自研,具備從芯片架構設計、軟件適配到系統整合的完整能力。對這些廠商而言,自研芯片早已從內部降本工具,升級為獨立的商業化產品與核心競爭力抓手。據英國《金融時報》報道,AWS自研Trainium芯片支撐的算力服務營收保持快速增長,在其AI算力業務中的佔比持續提升,成為與英偉達GPU算力並行的核心產品線。除了性能與成本優勢,自研芯片還帶來了供應鏈的自主可控性,降低了地緣政策、產能波動帶來的供給風險。全棧自研的技術優勢,最終轉化為服務端的成本與性能雙重壁壘,難以被同行復制。
中型雲服務商則普遍走輕量化聯合定制路線,不追求全賽道布局,也不涉足重資產制造環節,而是聚焦自身優勢細分場景,提出明確的場景化需求,聯合專業芯片設計企業開展定制研發。這類輕量化模式的投入周期僅為全棧自研的1/3,能夠快速響應細分市場的技術迭代需求,以差異化的場景適配能力與頭部廠商錯位競爭。
整體來看,雲廠商布局自有芯片是AI時代算力產業發展的必然方向,定制芯片與通用芯片將長期互補共存,而非相互替代。隨著AI技術向千行百業持續滲透,場景化算力需求將更加多元,芯片層的定制化深度也將持續提升。未來算力競爭的本質,將是從芯片底層到上層應用的全鏈路協同優化能力比拼。誰掌握了芯片架構的定義權,誰就將掌握下一代算力競爭的核心主動權。(實習記者 姚易安 記者 張夢然)
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