>> 華泰證券-電子行業(yè)專題研究：中國如何實現(xiàn)Zettascale計算-230312
| 上傳日期： |
2023/3/13 |
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| 1405KB |
| 格式： |
pdf 共17頁 |
來源： |
華泰證券 |
| 評級： |
增持 |
作者： |
黃樂平,張皓怡 |
| 行業(yè)名稱： |
電子 |
| 下載權(quán)限： |
此報告為加密報告 |
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高性能計算是AI發(fā)展的基石，架構(gòu)、工藝、先進(jìn)封裝是核心技術(shù)
在今年ISSCC（國際固態(tài)電路會議）上，AMDCEOLisa Su提出一個大膽的預(yù)測，在以ChatGPT為代表的AI計算需求的推動下，全球最高性能的計算集群的算力到2035年有望和2022年比增加1000倍進(jìn)入ZettaScale（每秒10的21次方浮點運算）時代。并呼吁全行業(yè)從工藝，架構(gòu)，先進(jìn)封裝三方面進(jìn)行創(chuàng)新。我們看到，在美國加強(qiáng)對華出口管制的背景下，中國發(fā)展先進(jìn)工藝的路徑中短期受阻。但是，我們認(rèn)為，通過1)芯片架構(gòu)創(chuàng)新及2）先進(jìn)封裝，我們?nèi)匀荒苓M(jìn)一步提高計算芯片性能。國內(nèi)行業(yè)方面，我們看到在長電、通富、盛合晶微、華峰測控等在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，寒武紀(jì)、海光、燧原、沐曦、芯原等在異構(gòu)計算（算力芯片、IP）等領(lǐng)域積極布局。
需求：AI成為高性能計算主要需求，OpenAI的算力已經(jīng)超過太湖之光
高性能計算主要用于氣候預(yù)測等科學(xué)計算領(lǐng)域，但隨著AI大模型的出現(xiàn)，AI相關(guān)算力需求正成為高性能計算的主要增長點。據(jù)OpenAI，目前大模型訓(xùn)練所需算力的增速保持3-4個月/倍速度增長，遠(yuǎn)超摩爾定律18-24個月/倍。據(jù)微軟2020年披露，其服務(wù)OpenAI的計算集群采用超過1萬張GPU，根據(jù)我們測算，其浮點計算能力約相當(dāng)于我國最先進(jìn)的超算中心太湖之光，是世界最大的超算中心Frontier的9%。AMD估計，在AI等推動下，世界最高性能超算可能從現(xiàn)在的Exascale（10^18），上升1000倍到2035年的Zettascale級（10^21）。其能耗或達(dá)500MW，逼近一座核電站的輸出功率。
路徑#1：異構(gòu)計算，關(guān)注GPU，DPU，存算一體等不同路徑
面對先進(jìn)制程昂貴的成本和日趨接近的物理極限，僅靠工藝改進(jìn)難以滿足算力膨脹需求。異構(gòu)計算從計算架構(gòu)出發(fā)，充分利用計算資源的并行分布，將不同制程/架構(gòu)、不同指令集、不同功能硬件進(jìn)行組合，成為解決算力瓶頸更為經(jīng)濟(jì)的方式。目前主流異構(gòu)包括1）GPU（英偉達(dá)/AMD），2）DPU（英偉達(dá)子公司Mallonex），3）存算一體，4）自適應(yīng)加速器（AMD）等路徑。
路徑#2：先進(jìn)封裝從2.5D走向3D
先進(jìn)封裝是以一系列通過把采用不同工藝的小芯片相結(jié)合，提升芯片互聯(lián)密度及通信帶寬，從而能大規(guī)模提升芯片性能的技術(shù)。AMD于2015年，在業(yè)界內(nèi)率先采用2.5DChiplet設(shè)計的芯片，通過把把存儲和計算芯片在平面上連接，大幅提高系統(tǒng)性能。目前業(yè)界正向垂直堆疊的3D封裝（圖10）演進(jìn)。
路徑#3：半導(dǎo)體工藝在2026年進(jìn)入1.4nm時代
IMEC預(yù)計全球先進(jìn)制程工藝將在2026年左右進(jìn)入1.4nm時代。當(dāng)半導(dǎo)體進(jìn)入3nm制程以下時，目前主流的FinFET將走向物理極限，新一代的GAAFET（Nanosheet、Forksheet）將成為主流技術(shù)。IMEC指出，ASML牽頭的歐洲企業(yè)研發(fā)的High NAEUV光刻機(jī)是半導(dǎo)體工藝進(jìn)入GAA的關(guān)鍵技術(shù)。美國出口管制限制，該設(shè)備目前無法對中國出口。
風(fēng)險提示：AI及技術(shù)落地不及預(yù)期；本研報中涉及到未上市公司或未覆蓋個股內(nèi)容，均系對其客觀公開信息的整理，并不代表本研究團(tuán)隊對該公司、該股票的推薦或覆蓋。
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