>> 華泰證券-科技行業(yè)動態(tài)點評：Dojo AI芯片，特斯拉異軍突起-230912
| 上傳日期： |
2023/9/12 |
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| 格式： |
pdf 共20頁 |
來源： |
華泰證券 |
| 評級： |
增持 |
作者： |
何翩翩 |
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AI芯片競爭趨白熱化，異軍突起，從內存和傳輸設計另辟蹊徑
英偉達GPU一直為AI訓練端首選。我們認為只有少數(shù)芯片能與其匹敵，如谷歌TPU和AMDMI300系列。當算法開始穩(wěn)定和成熟，ASIC定制芯片憑著專用性和低功耗，能承接部分算力。因此，頭部云計算及互聯(lián)網大廠出于削減TCO、提升研發(fā)可控性及集成自身生態(tài)等考量，均陸續(xù)發(fā)力自研芯片。另外，初創(chuàng)AI芯片企業(yè)（如Cerebras、Graphcore等），以及芯片行業(yè)以外的企業(yè)，包括特斯拉等，正在異軍突起，試圖在芯片設計上另辟蹊徑，通過大尺寸芯片突破內存共享和低延時的技術路線，有效應對AI應用中內存和傳輸速度的瓶頸，我們認為或將成為英偉達最大的競爭對手。
Cerebras：整片不切割打造晶圓級大芯片，但良率和有效運行占比暫成疑
美國AI芯片初創(chuàng)企業(yè)Cerebras Systems成立于2015年。2019年8月，發(fā)布第一代WSE（Wafer-Scale Engine，晶圓級引擎）芯片，定價為200-300萬美元。21年4月推出7nm的WSE-2，面積46,225 mm2，擁有2.6萬億個晶體管，內核數(shù)達85萬。WSE與傳統(tǒng)芯片最大的不同在于整片晶圓不進行切割，并對內存和橫向擴展采用了獨特的設計。WSE-2采用40GBSRAM內存，可平均分配到整個晶圓芯片的表面。對比當時旗艦的GPUA100也為臺積電7nm制程，片上內存80GBHBM。WSE-2具備27.5PB/s Fabric通信帶寬，對比A100采用GPU互連達到600GB/s Fabric帶寬。
Graphcore：Bow IPU多晶圓堆疊3D封裝，正積極切入中國市場
英國初創(chuàng)企業(yè)Graphcore專注于研發(fā)人工智能芯片及打造計算機系統(tǒng)。2022年3月推出Bow IPU，采用臺積電7nm制程和SoIC-WoW（System on ICWafer on Wafer）多晶圓堆疊3D封裝技術，F(xiàn)P16算力達350TFLOPS，對比A100的312TFLOPS，面積和晶體管數(shù)量也相若。IPU具有多指令和多數(shù)據(jù)并行的特點。為了減少內存延遲，IPU摒棄了共享內存并在架構上采用大規(guī)模分布式的片上SRAM，讓存儲器與每個內核緊密耦合。IPU芯片上集成了900MB內存，320GB/s傳輸速度，通過增加冗余內核和芯片面積提升良率。Graphcore正在努力切入中國市場，為大型互聯(lián)網公司提供硬件服務。
Dojo：從D1芯片到算力達1.1 ExaFLOPs的ExaPOD
類似于Bow IPU，Dojo也是采用多晶圓堆疊技術。D1 Dojo芯片采用臺積電7nm制程工藝，芯片面積為645平方毫米，晶體管數(shù)量達500億。25顆D1芯片（5x5排列）集成到一枚Dojo Training Tile上，以二維Mesh結構無縫互連。6枚Dojo Training Tiles（整塊12英寸重構晶圓）安裝在銅質散熱盤上（tray）。2個盤子安裝在一起成為1個柜子（cabinets），包含4,248個內核（354 x 6 x 2）。10個柜子成為機柜集群Dojo ExaPOD，而每個ExaPOD算力達到1.1 ExaFLOPs（1018浮點運算）。相當于500片H100（約1500萬美元）或約3200片A100的算力（約3200萬美元）。
為自動駕駛而生，Dojo超算為公司四大全棧自研科技支柱之一
2021年8月，特斯拉在AIDay首次介紹Dojo超算，基于D1 Dojo芯片的晶圓上（System on Wafer）系統(tǒng)級方案。特斯拉計劃利用Dojo對海量視頻數(shù)據(jù)進行無監(jiān)督學習，加速Autopilot和完全自動駕駛（FSD）系統(tǒng)的迭代，同時為其人形機器人Optimus提供算力支持。在22年9月的AIDay上，特斯拉公布Dojo已建立完整的散熱盤（tray）上系統(tǒng)。同時也宣布了未來路線圖，表示AI團隊正在研發(fā)新版本的Dojo超算組件。根據(jù)特斯拉23Q2財報發(fā)布會和科技媒體The Verge7月20日報道，特斯拉Dojo超算已在今年7月開始量產，而總算力達100ExaFLOPs的超算系統(tǒng)將于2024年底量產。
風險提示：AI技術落地和推進不及預期、行業(yè)競爭激烈、中美競爭加劇。
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