黃教主深夜丟“核彈”，加速光刻領(lǐng)域2nm制程、最新GPU提速10倍……

01 

AI輔助制芯技術(shù)，將計算光刻提速40倍

此次大會(huì )中，黃仁勛宣布了一項為芯片領(lǐng)域帶來(lái)的重大突破——推出計算光刻軟件庫cuLitho，將加速計算帶入計算光刻領(lǐng)域，使計算速度提升40倍。

黃仁勛稱(chēng)，英偉達經(jīng)過(guò)與臺積電、ASML、Synopsys（新思科技）三大半導體巨頭的多年合作，終于推出了這一技術(shù)，大大降低芯片代工廠(chǎng)在這一工序上所消耗的時(shí)間和能耗，為2nm以及更先進(jìn)制程的到來(lái)做好準備。

我們知道，光刻是芯片制造過(guò)程中的一個(gè)重要工藝，相當于用“光刀”在晶圓上“雕刻”出精細的電路圖。這個(gè)圖案首先要呈現在光掩膜（photomask）上。掩膜板就像是漏字板，激光一照，通過(guò)鏡頭，“漏字板”上的圖案也就落到了硅片上，如下圖：

晶體管、器件、互聯(lián)線(xiàn)路都需要經(jīng)過(guò)這樣的光刻步驟。光刻機巨頭ASML也是靠著(zhù)這一技術(shù)一直壟斷著(zhù)全球的EUV光刻機。

ASML曾表示，計算光刻是其“鐵三角”業(yè)務(wù)之一。計算光刻技術(shù)是通過(guò)模擬光通過(guò)光學(xué)元件并與光刻膠相互作用時(shí)的行為，應用逆物理算法來(lái)預測掩膜板上的圖案，以便在晶圓上生成最終圖案。

換言之，就是計算光刻是通過(guò)軟件，對整個(gè)光刻過(guò)程來(lái)做建模和仿真，對工藝流程做優(yōu)化，比如說(shuō)形貌優(yōu)化、掩膜板修正等。計算光刻目的是消除光刻過(guò)程中，小尺寸器件“模糊”的問(wèn)題。

在芯片設計和制造領(lǐng)域中，計算光刻是最大的計算工作負載，每年都要消耗數百億CPU小時(shí)。

隨著(zhù)晶體管和互聯(lián)線(xiàn)寬的持續微縮，掩膜板的復雜度可能會(huì )越來(lái)越高。英偉達先進(jìn)技術(shù)副總裁Vivek Singh說(shuō)，foundry廠(chǎng)所需的數據中心規模擴張速度，會(huì )比摩爾定律本身的發(fā)展速度還要快；最終就是沒(méi)有足夠多的算力來(lái)解決問(wèn)題。

“按照過(guò)去15年的趨勢，如果某個(gè)foundry廠(chǎng)現有3座數據中心，那么未來(lái)10年內就需要100座這樣的數據中心?！盫ivek說(shuō)道，“功耗方面，45兆瓦（MegaWatt）或許還行，但如果是45千兆瓦（GigaWatt），問(wèn)題就比較大了。英偉達對此給出的回答是cuLitho?！?/p>

英偉達的新算法cuLitho，可以讓日益復雜的計算光刻工作流程能夠在GPU上并行執行，它不僅能使計算速度提升40倍，而且功耗也可以降低9倍之多。

舉個(gè)例子，比如英偉達的H100在制造過(guò)程中需要89塊掩膜板。如果用CPU進(jìn)行處理的話(huà)，每個(gè)掩膜板都需要消耗兩周的時(shí)間。

而如果在GPU上運行cuLitho，則只需8個(gè)小時(shí)即可處理完一個(gè)掩膜板。

而臺積電也可以用500個(gè)DGX H100系統中的4,000個(gè)Hopper GPU，完成之前需要多達40,000臺基于CPU的服務(wù)器才能搞定的工作，并且功率也會(huì )從35MW降至5MW。

英偉達拋出的這一技術(shù)，無(wú)疑相當于一枚芯片界的“核彈”，它使得2nm及更先進(jìn)芯片的生產(chǎn)成為可能。未來(lái)，臺積電、ASML、Synopsys也將引入這一技術(shù)，繼續突破芯片制造的物理極限。臺積電方面消息稱(chēng)，將于今年6月對cuLitho進(jìn)行生產(chǎn)資格認證，加速2nm芯片試產(chǎn)。

02 

ChatGPT專(zhuān)用GPU：H100 NVL——提速10倍

黃仁勛一直對AI和機器學(xué)習持倡導態(tài)，他曾公開(kāi)表示AI技術(shù)已經(jīng)來(lái)到拐點(diǎn)，押注AI十年也使得英偉達在ChatGPT浪潮中獲得豐厚回報。對于大型語(yǔ)言模型而言，算力是其中最重要一環(huán)，因此高度依賴(lài)英偉達強大的GPU芯片。

針對算力需求巨大的 ChatGPT，英偉達發(fā)布了 NVIDIA H100 NVL，這是一種具有 94GB 內存和加速 Transformer Engine 的大語(yǔ)言模型（LLM）專(zhuān)用解決方案，配備了雙 GPU NVLINK 的 PCIE H100 GPU。

黃仁勛的主題演講中披露了該公司推出的全新GPU推理平臺，該平臺包括4種不同配置，針對不同工作負載進(jìn)行優(yōu)化，分別對應了AI視頻加速、圖像生成加速、大型語(yǔ)言模型（LLM）加速和推薦系統和LLM數據庫。包括：L4 Tensor Core GPU、L40 GPU、H100 NVL GPU和Grace Hopper超級芯片。

其中最主要的是H100 NVL，它將英偉達的兩個(gè)H100 GPU拼接在一起，以部署像ChatGPT這樣的大型語(yǔ)言模型（LLM）。黃仁勛表示，“當前唯一可以實(shí)際處理ChatGPT的GPU是英偉達HGX A100。與前者相比，現在一臺搭載四對H100和雙NVLINK的標準服務(wù)器速度能快10倍，可以將大語(yǔ)言模型的處理成本降低一個(gè)數量級?！?/p>

據悉，H100 NVL附帶94GB內存，與上一代產(chǎn)品相比，H100的綜合技術(shù)創(chuàng )新可以將大型語(yǔ)言模型的速度提高30倍。據黃仁勛透露，H100 NVL預計將在今年下半年上市。

H100

此外，用于A(yíng)I Video的L4芯片，在視頻解碼和轉碼、視頻內容審核、視頻通話(huà)功能上做了優(yōu)化。英偉達稱(chēng)其可以提供比CPU高120倍的AI視頻性能，同時(shí)能效提高99%。

同時(shí)，英偉達還針對Omniverse、圖形渲染以及文本轉圖像/視頻等生成式AI推出了L40芯片。其性能是英偉達最受歡迎的云推理GPU T4的10倍。

英偉達推出的全新超級芯片Grace-Hopper，適用于推薦系統和大型語(yǔ)言模型的AI數據庫，圖推薦模型、向量數據庫和圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的理想選擇，通過(guò)900GB/s的高速一致性芯片到芯片接口連接英偉達Grace CPU和Hopper GPU。

超級芯片Grace-Hopper

03 

全球首個(gè)GPU加速量子計算系統

在21日的活動(dòng)中，英偉達還官宣了一個(gè)使用 Quantum Machines 構建的新系統，該系統為從事高性能和低延遲量子經(jīng)典計算的研究人員提供了一種革命性的新架構。

據黃仁勛介紹，NVIDIA DGX Quantum是全球首個(gè)GPU加速的量子計算系統，可以實(shí)現GPU和量子處理單元（QPU）之間的亞微秒級延遲。其將全球最強大的加速計算平臺（由 NVIDIA Grace Hopper 超級芯片和 CUDA Quantum 開(kāi)源編程模型實(shí)現）與全球最先進(jìn)的量子控制平臺 OPX（由 Quantum Machines 提供）相結合。這種組合使研究人員能夠建立空前強大的應用，將量子計算與最先進(jìn)的經(jīng)典計算相結合，實(shí)現校準、控制、量子糾錯和混合算法。

英偉達公司 HPC 和量子主管 Tim Costa 表示：“量子加速的超級計算有可能重塑科學(xué)和工業(yè)，英偉達 DGX Quantum 將使研究人員能夠突破量子 - 經(jīng)典計算的界限?！?/p>

對此，英偉達將高性能的 Hopper 架構 GPU 與該公司的新 Grace CPU 整合為”Grace Hopper“，為巨型 AI 和 HPC 應用提供了超強的動(dòng)力。它為運行 TB 級數據的應用提供了高達 10 倍的性能，為量子 - 經(jīng)典研究人員解決世界上最復雜的問(wèn)題提供了更多動(dòng)力。

總  結

在本次GTC大會(huì )上，黃仁勛說(shuō)道，“加速計算并非易事，2012年，計算機視覺(jué)模型AlexNet動(dòng)用了GeForce GTX 580，每秒可處理262 PetaFLOPS。該模型引發(fā)了AI技術(shù)的爆炸?！?/p>

“十年之后，Transformer出現了，GPT-3動(dòng)用了323 ZettaFLOPS的算力，是AlexNet的100萬(wàn)倍，創(chuàng )造了ChatGPT這個(gè)震驚全世界的AI。嶄新的計算平臺出現了，AI的‘iPhone時(shí)刻’已經(jīng)來(lái)臨?！?/p>

顯然，手握GPU算力技術(shù)的英偉達抓住了AI的關(guān)鍵時(shí)刻，在大模型軍備競賽中，英偉達贏(yíng)得盆滿(mǎn)缽滿(mǎn)。ChatGPT在全球的爆火，就讓英偉達股價(jià)飆升市值直接增加700多億美元。

目前，英偉達市值為6400億美元。而在Microsoft 365， Azure，Stable Diffusion，DALL-E……時(shí)下最紅的AI產(chǎn)品中，英偉達都能分得一杯羹。

從大會(huì )發(fā)布的內容來(lái)看，英偉達對先進(jìn)AI計算的支撐已經(jīng)覆蓋到從GPU、DPU等硬件到幫助企業(yè)加速構建定制生成式AI模型的云服務(wù)?；蛟S正如黃仁勛所說(shuō)，AI行業(yè)的”iPhone時(shí)刻“已來(lái)臨，創(chuàng )業(yè)公司正在競相建立顛覆式的商業(yè)模型，業(yè)界巨頭也在尋找應對之道。

而英偉達正在成為AI“背后的巨人”。

來(lái)源：EDA365電子論壇