英偉達A100倒計時：自動駕駛短期沖擊不大，國產(chǎn)云端芯片迎來機遇

當?shù)貢r間10月7日，美國商務(wù)部又宣布了對芯片實施新的出口管制，其中明確提到對中國發(fā)展超級計算機的限制：將先進計算芯片添加到商業(yè)控制清單（CCL），該類項目對華出口需要許可審批，并將出口管理條例（EAR）的范圍，擴大到部分在外國生產(chǎn)的先進計算機的相關(guān)產(chǎn)品。

這一指令并不突然。

Δ 美國實施芯片新的出口管制

美國此前已經(jīng)要求英偉達暫停向大陸出貨A100、H100 GPU卡，要求AMD暫停出貨的MI200 GPU。并且，以A100為基準，后續(xù)峰值算力和芯片間I/O性能均等于或大于A100的其他芯片，以及包括這些芯片的任何系統(tǒng)都將受到出口管制。除非獲得美國商務(wù)部的出口許可證。

此后雖給予的一定的緩沖時間。但伴隨著此次出口管制的發(fā)布，進一步明確了美國對于中國芯片，乃至背后科技產(chǎn)業(yè)的限制在不斷加大。

中長期來看，國內(nèi)半導(dǎo)體自主可控的方向不會改變，上述限制有望進一步倒逼中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加速自主化進程。

時間回溯至8月底。

8月31日，英偉達發(fā)布公告稱：8月26日，美國政府對英偉達未來出口到中國(包括香港)和俄羅斯的A100和即將推出的H100芯片實施了新的許可證要求，該許可立即生效。新的許可證要求將解決涉及的產(chǎn)品可能用于或轉(zhuǎn)移到中國和俄羅斯的“軍事最終用途”或“軍事最終用戶”的風險。

上述許可涉及到的芯片主要包括：英偉達A100和即將出貨的H100兩款芯片、基于A100/H100打造的DGX產(chǎn)品、以及未來實現(xiàn)峰值性能和芯片對芯片I/O性能均等于或大于大致相當于A100的閾值的任何英偉達芯片。目前來看，美國政府對中國以及俄羅斯出口限制的主要是針對數(shù)據(jù)中心的高端獨立GPU芯片及相關(guān)產(chǎn)品。

Δ 英偉達/AMD高端GPU芯片性能參數(shù)。資料來源：富途證券

8月24日，英偉達曾表示，預(yù)計FY2023Q3（對應(yīng)CY2022年8月-CY2022年10月）營業(yè)收入預(yù)計為 59 億美元，受此次出口管制影響，中國地區(qū)的潛在營收損失約4億美元。

不過，僅一天后，9月1日，英偉達又發(fā)布公告稱，公司已美國政府新的授權(quán)審批，具體內(nèi)容包括：

“美國政府已批準英偉達繼續(xù)開發(fā)H100芯片所需要的出口、在出口和國內(nèi)轉(zhuǎn)移。

允許英偉達在2023年3月1日前，為A100的美國客戶提供所需的出口支持。目前，公司A100的美國客戶包括戴爾、思科等服務(wù)器設(shè)備廠商，以及終端客戶亞馬遜、谷歌等。

美國政府授權(quán)A100和H100，在2023年9月1日之前通過英偉達在中國香港的工廠履行訂單和物流。”

而據(jù)TAIPEI TIMES《臺北時報》報道，美國政府放寬許可授權(quán)的主要原因是，A100的部分開發(fā)工作是依賴中國工程師和中國運營部門進行。若A100無法完成開發(fā)，對英偉達的業(yè)績影響相對較大。

可以理解為，短期內(nèi)，英偉達A100和H100可以繼續(xù)出口中國，但長期是否可以售賣給中國客戶仍需看能否獲得美國政府的持續(xù)許可。

Δ 英偉達單芯片推理性能（Int8 Tops）。數(shù)據(jù)來源：英偉達、中信證券

在此之下，據(jù)臺媒報道，英偉達對臺積電下超級急件（super hot runs）訂單，提前生產(chǎn)原訂2023年出貨的部分產(chǎn)品，總量約5000片，最快今年10月底至11月初開始交貨，相關(guān)急件交期將大幅縮短，從原本預(yù)估的5~6個月，壓縮為2~3個月。

與此同時，有業(yè)內(nèi)人士稱，一旦明年美國的緩沖期過后，若英偉達不能再出口H100與A100，后續(xù)估計將轉(zhuǎn)為出售較低階的產(chǎn)品。因此，在美國限制A100和H100 GPU產(chǎn)品銷往大陸的緩沖期之內(nèi)，英偉達希望完成更多的交付。

行業(yè)人士表示，根據(jù)最新消息，英偉達如果真的確定對中國斷供A100，其會推出一款中國特供版，即把單片性能壓縮到1600T以內(nèi)，去保證持續(xù)供貨。“當然這只是妥協(xié)的辦法，我們不是說沒得用，可能性能上會打折扣。”

事情都有兩面性。上述人士認為，特斯拉一直以來傳達的很重要的點在于，軟件算法空間是很大的，可能暫時性硬件受挫會讓軟件算法往前邁一大步。

“另外這也是一個機會，也許我們會面臨短暫的困難，但終究會解決的。”據(jù)行業(yè)人士稱，數(shù)據(jù)中心對于現(xiàn)階段人工智能算法來說是必要的，我們有持續(xù)提升數(shù)據(jù)中心能力的訴求，所以我覺得還是得指望中國本土企業(yè)，有著基礎(chǔ)知識產(chǎn)權(quán)能力的企業(yè)，快速幫助中國需求方補充算力能力。

英偉達的A100和H100以及AMD的MI250，都是目前世界上商用領(lǐng)域里最為頂尖的GPU芯片產(chǎn)品。

GPU（圖形處理器）主要應(yīng)用于圖顯和計算兩大方面，與知名度更高的 CPU（中央處理器）相比，更適用于密集型數(shù)據(jù)處理。此次英偉達受限芯片主要用于AI、HPC、自動駕駛等領(lǐng)域，屬于GPGPU（General Purpose GPU，通用計算圖形處理器），而其他GPU不受影響。

其中，A100是英偉達于2020年5月14日發(fā)布、基于Ampere架構(gòu)的加速計算卡，采用臺積電7nm工藝，擁有540億個晶體管，GPU最大功率400W，搭載廠商包括華碩、Atos、思科、Dell、富士通、HPE、浪潮、聯(lián)想，以及阿里巴巴、百度、騰訊、京東等。下游主要應(yīng)用于人工智能、數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域。

英偉達H100于2022年3月22日GTC技術(shù)大會中發(fā)布，搭載Hopper架構(gòu)，擁有18432個CUDA內(nèi)核，核心頻率1.8GHz，采用臺積電4nm工藝。H100的FP16（峰值半精度）、TF32（峰值單精度）以及FP64（峰值雙精度）算力為A100的3倍，分別為2000 TFLOPS、1000 TFLOPS和60 TFLOPS。

此外，H100還增加了對FP8的支持，算力達到4000 TFLOPS，為A100芯片的6倍，可用于大型 AI 學(xué)習以及云計算中心。

短期來看，一旦A100等芯片受限，對我國數(shù)據(jù)中心建設(shè)影響比較大。即，將影響國內(nèi)阿里云、騰訊云等云廠商高端數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。

國內(nèi)云廠商可以使用性能更低的替代產(chǎn)品，并靠堆數(shù)量的方法獲得同等規(guī)模算力，但這將增加計算成本，同時一些高精度計算也會受限。

有行業(yè)人士舉例稱，AI芯片是一個集群，一個數(shù)據(jù)中心可能需要幾萬片AI芯片，高性能芯片如果需要5000片，那么性能更低的產(chǎn)品可能需要2萬片。這個做法盡管理論可行，卻會帶來更高的計算成本。

而自動駕駛領(lǐng)域短期沖擊較小。

此次供應(yīng)受限的A100和H100等芯片在自動駕駛中主要用于數(shù)據(jù)中心場景中的云端訓(xùn)練，而用于終端的英偉達Xavier、Orin等車載芯片則未受到限制。

因此，盡管A100也應(yīng)用于自動駕駛訓(xùn)練中，比如特斯拉最新的超級計算機使用超過7000枚 A100 GPU進行自動駕駛訓(xùn)練；我國部分車企也基于英偉達A100打造了自動駕駛訓(xùn)練中心，比如2021年底蔚來宣布采用英偉達A100打造超級計算機，用于自動駕駛訓(xùn)練。

但由于AI訓(xùn)練芯片不會隨著終端銷售規(guī)模的增加而快速消耗，短期來看存貨足夠則可以滿足幾年內(nèi)的擴容。比如小鵬汽車董事長認為公司目前存貨可以滿足未來幾年的需求。

今年8月2日，小鵬汽車聯(lián)合阿里云，宣布在內(nèi)蒙古烏蘭察布建成中國最大的自動駕駛智算中心“扶搖”，用于自動駕駛模型訓(xùn)練。盡管小鵬沒有公布“扶搖”數(shù)據(jù)中心的AI芯片選型，不過極大可能是英偉達A100。

因此長期來看，若英偉達高端GPU芯片限制持續(xù)升級，而我國高端芯片持續(xù)缺乏，則自動駕駛的云端訓(xùn)練效率將受到影響，從而影響我國自動駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

重壓之下，尋求國產(chǎn)替代不斷被提上日程。但顯然這并不是一件容易的事。

作為GPU的發(fā)明者，英偉達在該領(lǐng)域的地位是毋庸置疑的。從技術(shù)領(lǐng)域來看，相較于全球其他主要競爭對手，英偉達在產(chǎn)品完整度、存量市場份額等層面實現(xiàn)領(lǐng)先，且領(lǐng)先優(yōu)勢大概率會維持很長時間；從軟件生態(tài)布局來看，英偉達的CUDA（NVIDIA推出的運算平臺）生態(tài)具有較高的壁壘，用戶遷移需要較高的成本。

雙“BUFF”加持之下，英偉達GPU在AI訓(xùn)練、高性能計算領(lǐng)域長期占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)市場情報公司Liftr Insights數(shù)據(jù)，2021年一季度，在全球TOP云廠商數(shù)據(jù)中心AI加速芯片市場，英偉達份額占比為78%。且近年來其基本穩(wěn)定在80%左右，市場領(lǐng)先地位穩(wěn)固。

Δ 全球數(shù)據(jù)中心芯片市場營收規(guī)模（百萬美元）。數(shù)據(jù)來源：Bloomberg、中信證券

盡管有差距，但可以看到的是，近年來國內(nèi)GPU廠商也在不斷涌現(xiàn)。從2014年至今，國內(nèi)多個GPU芯片相關(guān)企業(yè)成立，其創(chuàng)始人團隊多有在英偉達、AMD 等企業(yè)有多年的工作經(jīng)驗，并且取得了一定的成果。

從產(chǎn)品角度來看，國產(chǎn)高端AI芯片在某一些維度已經(jīng)接近或者超過英偉達。比如壁仞科技的壁礪100芯片采用7nm先進制程工藝，可提供的峰值計算能力為2048TOPS@INT8，超過了A100的624 TOPS@INT8。

不過，通用性上，他們與英偉達相比仍有一定差距。整體來看，國內(nèi)GPU廠商在半精度&單精度領(lǐng)域中的計算能力，約落后英偉達、AMD1~2代左右；在雙精度（64 位）計算領(lǐng)域能力近乎空白，而雙精度運算更多應(yīng)用于復(fù)雜科學(xué)計算。

Δ 中國與海外GPU廠商產(chǎn)品參數(shù)對比。數(shù)據(jù)來源：中信證券

原本，正如后摩智能創(chuàng)始人吳強在接受采訪時表示，要替代英偉達，起碼要比英偉達的產(chǎn)品性能好5~10倍，1~2倍的改良客戶可以就等下一代產(chǎn)品，沒必要忍受一個新的、沒那么順手好用的軟件。

但伴隨著美國對芯片管制的加強，國產(chǎn)GPU廠商迎來了機遇。中國企業(yè)需要做的是沉下心來，在技術(shù)、產(chǎn)品商業(yè)化落地等方面不斷努力。

一方面，加大核心技術(shù)人才招募。一個頂尖人才加入，對于企業(yè)加成是巨大的。以AMD為例，2012年左右，伴隨著硅谷傳奇芯片架構(gòu)設(shè)計師Jim Keller的回歸，研究了基于x86-64與ARM微體系結(jié)構(gòu)的Zen架構(gòu)，大幅提升其在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的競爭力。

另一方面，加速產(chǎn)品從設(shè)計到量產(chǎn)交付全流程跑通。禁令之下，會倒逼國內(nèi)一些客戶開始使用國產(chǎn)GPU產(chǎn)品，在一定程度上能夠幫助相關(guān)企業(yè)與客戶建立密切聯(lián)系，進而幫助相關(guān)企業(yè)進行快速的技術(shù)和產(chǎn)品迭代。

有觀點認為，車端，地平線是英偉達平替。而誰，會成為英偉達在“云端的平替”？

參考文獻：

富途證券《從英偉達財報視角，觀察全球半導(dǎo)體行業(yè)周期》

中信證券《美禁止英偉達和AMD對華出售高端GPU，或加速GPGPU國產(chǎn)化進程》

光大證券《美國限制高端 GPU 出口中國，催化國產(chǎn)芯片研發(fā)進程》