在日前舉辦的Hotchips 32會(huì)議上，美國(guó)AI初創(chuàng)企業(yè)CerebrasSystems旗下的明星產(chǎn)品WES(Wafer Scale Engine)芯片公布了第二代芯片的相關(guān)信息。據(jù)悉，WES 2代芯片核心數(shù)翻倍到了85萬(wàn)個(gè)，晶體管數(shù)量翻倍到2.6萬(wàn)億個(gè)，最關(guān)鍵的是，將從16nm工藝進(jìn)入7nm工藝。

造出世界最大芯片，Cerebras Systems是家什么樣的公司?

作為一家在2016年才創(chuàng)立的公司，CerebrasSystems的資歷并不算長(zhǎng)，但是卻經(jīng)歷了三輪融資，分別是2016年5月份的2700萬(wàn)美元的A輪融資，2017年1月2500萬(wàn)美元的B輪融資，隨后不到一年時(shí)間里，CerebrasSystems再次融資6000萬(wàn)美元，彼時(shí)估值達(dá)到8.6億美元。

恰好人工智能產(chǎn)業(yè)也是在那個(gè)時(shí)候開(kāi)始盛行，CerebrasSystems也因此被許多人看好。而這家公司造AI芯片就是奉行一個(gè)路子：“簡(jiǎn)單，粗暴”。

在去年CerebrasSystems推出巨型芯片WES的時(shí)候，就引起了業(yè)界轟動(dòng)。在關(guān)于WSE介紹的白皮書中，有這么一句話——“通過(guò)加速人工智能計(jì)算，WSE清除了阻礙人工智能進(jìn)步的最大路障——時(shí)間。將訓(xùn)練時(shí)間從幾個(gè)月縮減為幾分鐘，從幾周減少到基瞄。讓深度學(xué)習(xí)實(shí)踐者更快的驗(yàn)證自己的假設(shè)，從而不用去擔(dān)心一些體系機(jī)構(gòu)導(dǎo)致無(wú)法測(cè)試或者太大風(fēng)險(xiǎn)。WSE降低了好奇心的成本，加速了人工智能新思想和新技術(shù)的到來(lái)?！?

在WES這顆采用臺(tái)積電16nm工藝，面積46000平方毫米，擁有1.2 萬(wàn)億個(gè)晶體管40萬(wàn)個(gè)核心，片上18G內(nèi)存的芯片上，性能之強(qiáng)大讓當(dāng)時(shí)的芯片“大塊頭”甘拜下風(fēng)。

比如英偉達(dá)的GV100芯片也不過(guò)用上了211億晶體管，核心面積815mm2，所以WSE芯片晶體管數(shù)量是最強(qiáng)GPU芯片的60倍，面積則是它的56倍多。WSE與當(dāng)時(shí)的CPU芯片相比同樣震撼，AMD的64核EPYC二代處理器才320億晶體管，封裝總面積也不過(guò)4410平方毫米，光是核心面積WSE就是EPYC二代處理器的10倍有余。

從性能上來(lái)看，WES芯片帶寬超過(guò)100Pb/s，一般的計(jì)算芯片以Tb/s級(jí)別的單位都難以跟起比較。總之，WES芯片的出現(xiàn)堪稱芯片工藝史上的一大“奇跡”。不出預(yù)料的話，WES 2代芯片性能跟價(jià)格都會(huì)大幅提升。

雖然CerebrasSystems造出芯片的芯片性能確實(shí)強(qiáng)大，但是投入的成本也十分高昂，不是哪個(gè)公司都有這個(gè)實(shí)力“燒錢”玩的。據(jù)悉一塊WES芯片的價(jià)格約在200萬(wàn)美元(約合人民幣1384萬(wàn)元)左右，在當(dāng)時(shí)也只有美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)為了打造超算CS-1而購(gòu)買了WES芯片。

性能為先，芯片是不是越大就越好?

目前，象CerebrasSystems一樣專門走巨型芯片路線的企業(yè)少之又少，這可能除了是他們的企業(yè)特色以外，也涉及大整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)對(duì)于芯片大小的共同認(rèn)知。

之前就有人提出過(guò)這么一個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在廠家都專注與縮小晶體管尺寸，目的就是為了在芯片內(nèi)部打造更大規(guī)模的集成電路，那為什么不通過(guò)增大芯片的面積來(lái)提高性能?

首先從構(gòu)造上來(lái)說(shuō)，如果是將芯片面積越大來(lái)保證刻畫更多的電路，實(shí)際上不會(huì)減少電路布線的復(fù)雜程度，反而還更難。大芯片也也意味著片內(nèi)器件之間的傳輸要走更長(zhǎng)的互連線進(jìn)行傳輸，造成信號(hào)傳輸延遲，可能有人會(huì)覺(jué)得都是在一塊芯片上，能延遲多少?可是當(dāng)你將不同芯片內(nèi)部放大一百、一千倍來(lái)看就會(huì)發(fā)現(xiàn)延遲快慢的差距了。而更長(zhǎng)、更多、更復(fù)雜的互連線也意味著在芯片設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工程師要更周全地考慮阻抗匹配、信號(hào)中斷等問(wèn)題。

二是功耗成本問(wèn)題，現(xiàn)在的芯片廠商為什么想把芯片做小?就是為了降低功耗，芯片的功耗直接和金屬的寄生電容成正比，更寬的線寬會(huì)導(dǎo)致更大的功耗。同樣，晶體管體積縮小也是為了降低功耗，可是同時(shí)卻增加了翻倍的數(shù)量，還怎么談降耗?同時(shí)還需要提供更大的供電輸入，更強(qiáng)的散熱處理，都會(huì)讓成本增加。

最后一個(gè)也是最重要的一個(gè)問(wèn)題，良品率。很多公司都會(huì)提到良品率問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)芯片良品率隨核心面積指數(shù)降低，成本指數(shù)上升。芯片的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程極度復(fù)雜，尤其是芯片面積越大，在晶圓片上刻畫的電路也越多越復(fù)雜，越容易失敗。

當(dāng)然有些失敗不會(huì)影響整個(gè)芯片的大體性能，只是說(shuō)會(huì)讓其產(chǎn)生“瑕疵”，而這種有瑕疵的芯片也刻意正常使用，但就是廠商可能會(huì)把有瑕疵的模塊直接關(guān)閉，芯片也就缺失某些功能。