Эпоха мощных вычислительных ресурсов ИИ: множество игроков борются за господство, отечественная индустрия чипов ускоряет развитие и прорывы

证券时报记者 王一鸣

AI-қисоблаш қудрати чиптер өнеркәсібін қайта қалыптастырудың бастапқы нүктесіне айналды.

Соңғы жылдары Мур заңының баяулауы, бір чиптің өнімділігі есептеу қуатының жарылғыш түрде өсетін сұранысын қанағаттандыруға жетпеуі себепті әлемдік сала «озық қаптау» мен «супер-нод жүйесін интеграциялау» арқылы жаңа жолмен шығу екі тармаққа эволюцияланды. Осы контексте отандық чип өнеркәсібі тізбегінің барлық буындары, соның ішінде EDA (электрондық дизайнды автоматтандыру), озық қаптау, жартылайөткізгіш жабдықтар және жоғары жылдамдықты өзара қосу технологиялары сияқты бағыттар AI есептеу қуаты саласына белсенді түрде орналастырылуда.

Отандық салалық үрдістерге тоқталған кезде, «Синьюї» зерттеу компаниясының кәсіпорын бөлімі жөніндегі директоры Ван Сяолунь «Синьминь жибао» тілшісіне былай деді: Қытайдың жартылайөткізгіш өнеркәсібіндегі өзіндік дербес әрі бақыланатын стратегиясы тереңдеп жүзеге асырылып жатқандықтан, өндіріс процесі белгілі бір дәрежеде шектелсе де, отандық өнеркәсіп тізбегі «тиісті процесс + озық қаптау + жүйе және экожүйені оңтайландыру» арқылы өзіндік ерекшелігі бар жартылайөткізгіш даму жолынан шыға алады; бұл келесі кезеңдегі жаңа AI және озық есептеу саласындағы бәсекеде біздің елдің алдында тұрған құрылымдық кемшіліктер мен жүйелік тәуекелдерді төмендетуге мүмкіндік беруі мүмкін.

EDA бәсекесі жүйелік деңгейдегі интеграцияға ауысады

Чип өнеркәсібінің ең жоғарғы сатысы ретінде EDA саласындағы мамандардың AI чип дизайнін қайта құру үрдісін сезінуі өте терең.

«Көп чиплеттен супер-нодқа дейін, жүйелік деңгейдегі күрделілік бұрын-соңды болмаған. AI аппараттық құралдар саласында клиенттердің алдында тұрған мәселе енді бір ғана чип дизайнінің қиындықтары емес, керісінше Chiplet озық қаптауы, гетерогенді интеграция, жоғары өткізу қабілетті жады, аса жоғары жылдамдықты өзара қосу, тиімді электрмен қоректендіру желісі және AI деректер орталығының архитектурасы әкелетін жүйелік тәуекелдер. Бұған жылу шығару есебімен дұрыс айналыспаудан туындайтын бүкіл құрылғының қызып кетуі мен иілуі; электрмен қоректендіру желісінің дизайн ақауынан қаптау қосылыстарының жоғары жүктемеде сақтандырғыш арқылы үзілуі; жүйелік деңгейдегі сигналдарды басқару көзқарасының жетіспеуінен бірнеше ондаған миллион долларлық, өндірістен кейін құрастырылғанымен іске қосылмайтын (flash) үлгілердің пайда болуы сияқты жағдайлар кіреді». «Синьхе жартылайөткізгіш» компаниясының негізін қалаушысы, төрағасы Лин Фэн жақында өткен бір таныстыру басқосуда осылай деді.

Лин Фэн жоғарыдағы мәселелерді шешу үшін EDA компаниялары «жүйелік деңгейдегі интеграция және үйлесім (STCO)» идеясына сүйеніп, есептеу, желі, қорек, салқындату және жүйелік архитектура ішінде үйлесімді дизайнды жүзеге асыруы керек екенін айтты.

Әлемдік EDA-ның үш алыбы салалық үрдісті «нақты ақшамен» бірігу-жіктеу (M&A) арқылы дәлелдеп қойған. 2025 жылы Synopsys 350 миллиард АҚШ долларына әлемдегі бірінші ірі симуляциялық EDA компания Ansys-ті сатып алып, көп физика өрісінің (multi-physics) симуляция мүмкіндіктерін толықтырды және чиптен жүйеге дейінгі толық тізбекті талдау қабілетін күшейтті.

Отандық AI чип жасаушылар да экожүйе деңгейінде белсенді түрде орналастыру мен инвестиция жүргізуде. «Муюй» (沐曦) үлесі компаниясының аға вице-президенті, бас өнім офицері Сун Гуолянь жақында SEMICON форумында былай деп таныстырды: «Муюй» бірыңғай, өзіндік әзірленген архитектура негізінде толық GPU өнім матрицасын құрып, AI оқыту, бейімдеу (inference), графикалық рендеринг, ғылыми интеллект сияқты сценарийлерді қамтиды; өзіндік әзірленген бағдарламалық стек негізгі экожүйелермен толық үйлесімді және ашық бастапқы (open-source) экожүйе құрылысын белсенді түрде ілгерілетуде.

Ван Сяолуньдің пікірінше, жақсы бағдарламалық экожүйе аппараттық құралдың пайдалану тиімділігін арттыру үшін аса маңызды, бұл отандық AI чиптердің «алмастыру арқылы ғана жұмыс істейтін» деңгейден «өздігінен жақсы жұмыс істейтінге» өтуін жеделдетеді. Мысалы, DeepSeek, Цяньвэнь (千问) сияқты отандық үлкен үлгілердің (large models) кең танылуының артында отандық AI чиптердің пайдалану тиімділігін айтарлықтай арттыру жатыр.

Аралас (mixed) кілтті қосу (hybrid bonding) есептеу қуатының негізгі технологиясын күшейтеді

Аппараттық деңгейде AI үлкен есептеу қуаты дәуірінде бір чип алдында тұрған қуат тұтыну (power), аудан (area), шығым (yield) деген үш негізгі «тұсау» (瓶颈) тұрғанда, озық қаптау жаңа «Мур заңының» тасымалдаушысы болып отыр. Мысалы, TSMC-тің CoWoS технологиясын алсақ, әр буында көбірек GPU, үлкенірек HBM (жоғары өткізу қабілетті жады), және қуаттырақ өзара қосу біріктіріледі. Қазіргі кезде, NVIDIA, AMD сияқты AI чип алыбының барлығы да озық қаптау технологиясы арқылы AI чиптердің есептеу қуатын деңгейден деңгейге секіртіп арттырды.

Осы жылғы SEMICON форумында Ухань жаңа чиптерді интегралдық схема (武汉新芯集成电路股份有限公司) компаниясының құрастыру (приглашение) бизнесі жөніндегі нарықтық директорі Го Сяочао саланың соңғы үрдістерін талқылады. Ол озық қаптау нарығы, әсіресе 2.5D/3D бағытында, тез кеңейіп жатқанын айтты. Саладағы негізгі шешімдер CoWoS-S-тен CoWoS-L, SoW және 3.5D XDSiP бағытына эволюциялануда; интеграция көлемі ұлғаюда. Аралас кілтті қосу — жоғары тығыздықты өзара қосуға қол жеткізудің кілті, сондай-ақ есептеу қуатын арттырудың негізгі технологиясы; мұнда тек технологиялық серпіліс қана емес, дизайн методологиясы, материалдар және жабдық бәрі бірігіп жұмыс істеуі қажет.

Отандық жабдықтар тарапынан, «Бэйфан ХуаЧуаг» (北方华创) жақында 12 дюймдік чиптен вафлиге (D2W) аралас кілтті қосу жабдығын жариялады. Айтылады, бұл жабдық SoC, HBM, Chiplet сияқты 3D интеграцияның барлық салаларындағы чип өзара байланыстарына қойылатын шектік талаптарға бағытталған: микрометрлік аса жұқа чиптерді зақымдамай іріктеп алу, нанометрлік аса жоғары дәлдікпен туралау және саңылаусыз жоғары сапалы әрі тұрақты кілтті қосу сияқты негізгі технологиялық қиындықтарды еңсеріп, чиптің нанометрлік туралау дәлдігі мен жоғары жылдамдықты кілтті қосу өнімділігінің арасында оңтайлы тепе-теңдікке қол жеткізді; ол отандық D2W аралас кілтті қосу жабдығының клиент жақтағы процестік валидациясын алғашқылардың бірі болып аяқтаған өндірушіге айналды.

«Туцюң Технологи» (拓荆科技) да SEMICON форумында 3D IC сериясын ұсынды: балқытылған кілтті қосу (熔融键合), лазерлік қабатты ажырату (激光剥离) секілді бірнеше жаңа өнімді қамтиды; негізгі назар Chiplet гетерогенді интеграциясына, үшөлшемді қабаттап жинақтауына және HBM-мен байланысты қолданбаларға бағытталған.

Жылдар бойы аралас кілтті қосу жабдықтары жартылайөткізгіш жабдықтар ішінде ең тез өсетін тар салалардың біріне айналды. Нарықтық консалтинг компания Yole 2030 жылға қарай оның әлемдік нарықтық көлемі 1,7 миллиард АҚШ долларынан асып түсетінін болжады; оның ішінде D2W аралас кілтті қосу жабдығының жылдық құрама өсу қарқыны 21%-ға дейін жетуі мүмкін.

Алайда ірі жартылайөткізгіш жабдық өндірушілерінің тиісті жауапты басшылары да нарықтың өсу қарқыны жылдам болғанымен, дәл туралау, таза орта, иілуге төзімді қаптал/қамту сияқты қиындықтар да кездесетінін атап өтті. Сонымен қатар, аралас кілтті қосуда түрлі қолданбалы сценарийлер үшін интерфейстік материал таңдауы әртүрлі болады: SiCN (аморфты күйдегі материал) сияқты диэлектрик материалдардың мыс (Cu) немесе басқа материалдармен комбинациясының артықшылығы мен кемшілігі әртүрлі; беткі бедері, бөлшек бақылауы және вафлидің иілуі кілтті қосу шығымына тікелей әсер етеді. Үшөлшемді интеграция өнеркәсіптің бірлескен мықты ынтымақтастығына тәуелді.

Супер-нод технологиялық жүйе ақ кітабы жарияланды

AI есептеу қуатын ұлғайтудың екінші бір шығу жолы — жоғары жылдамдықты өзара қосу технологиялары арқылы супер-нод жүйесін интеграциялау: есептеу бірлігін бір нодтан, шкаф деңгейіндегі супер-нодқа дейін (жүздеген AI чиптер) кеңейтіп, одан әрі кластер деңгейіндегі супер-нодқа (миллиондаған AI чип) жеткізу. Супер-нодты озық қаптаумен біріктіру нәтижесінде көптеген AI чиптер, HBM, жоғары жылдамдықты өзара қосу желілері және сұйықпен салқындату (liquid cooling) тарату жүйелерінен тұратын «суперкомпьютер» пайда болады.

Отандық ірі өндірушілер де супер-нод саласында инновация жасап, іске асыруда. 26 наурызда Tsinghua (中科曙光) Чжунгуаньцунь форумының жыл сайынғы жиыны аясында әлемдегі алғашқы сымсыз кабель қорап (wireless cable box) түріндегі супер-нод scaleX40-ті ұсынды. Айтылғандай, дәстүрлі супер-нодтар оптикалық талшыққа (fiber) және мыс кабельдерге тәуелді; әдетте орналастыру циклі ұзақ, пайдалану мен қызмет көрсету күрделілігі жоғары, әрі ақау нүктелері көп сияқты ауыртпалықтар болады. scaleX40 ортогоналды сымсыз кабель деңгейінің 1-деңгейлік өзара қосу архитектурасын қолданады, есептеу нодтары мен коммутатор нодтарын тікелей «шаныштыру» арқылы қосуға мүмкіндік беріп, түп-тамырынан сымдар әкелетін өнімділік жоғалтулары мен қызмет көрсету тәуекелдерін жояды.

scaleX40 бір нод ішінде 40 дана GPU интеграциялайды; жалпы есептеу қуаты 28 PFlops-тен асады; HBM жалпы көлемдегі жалпы жады 5 TB-тан асады; жадқа қолжетімділіктің жиынтық өткізу қабілеті 80 TB/s-тен асады; нәтижесінде жоғары тығыздықты есептеу бірлігі қалыптасады, бұл триллион параметрлі үлкен үлгілердің (большие модели) оқыту және индукциялау (推理) талаптарын қанағаттандырады.

Tsinghua компаниясының аға вице-президенті Ли Бин scaleX40-тің мағынасы тек өнімділікті арттырумен шектелмейді, керісінше есептеу қуатын жеткізу логикасын қайта құруда екенін айтты: есептеу қуатын «инженерлік құрылыс» деңгейінен «өнімдік жеткізуге» қарай жылжытып, жоғары деңгейлі есептеу қуатын қолдану шегін және енгізу құнын айтарлықтай төмендетеді.

Өнеркәсіп деңгейінде 29 наурызда Шанхай жасанды интеллект зертханасы 奇异摩尔, 沐曦, 阶跃星辰 және басқа да AI өнеркәсіп тізбегінің жоғары-төменгі ағынындағы компаниялармен бірлесіп аяқтаған «Супер-нод технологиялық жүйе ақ кітабы» (бұдан әрі — «Ақ кітап») ресми түрде жарияланды. Бұл Ақ кітап супер-нодтың ауқымды түрде енгізілуіне арналған; гетерогенді үйлесімнің қиын болуы, аймақаралық (cross-domain) жоспарлау тиімділігінің төмендігі, инженерлік орналастырудың күрделілігі сияқты негізгі ауыртпалықтарды шешуге бағытталған, ал өнеркәсіп тәжірибесінен теориялық нұсқаулық ұсынуды көздейді.

奇异摩尔 болашақтағы супер-нодтың құндылығы есептеу, сақтау, өзара қосу, жоспарлау және runtime ресурстарын біртұтас үйлесімді жүйелік бірлікке ұйымдастыра алуында, әрі бұдан да үлкен масштабта жоғары өткізу қабілетін, төмен кідірісті, жоғары пайдалану тиімділігін және тұрақты кеңею қабілетін сақтай алуында болады деп есептейді. Супер-нод енді «көп қосымша жеделдеткіш чиптердің жиынтығы» ғана емес; ол жүйенің үлкен масштаб жағдайында тиімді үйлесімділікті сақтай алатын жаңа архитектуралық бірлік.