Ера великих обчислювальних потужностей AI: конкуренти змагаються, вітчизняна індустрія чипів прискорює прориви

Журналіст «Секьюрити таймс» Ван Їмін

AI-обчислювальна потужність стала вихідною точкою, що переформатовує індустрію чипів.

Останніми роками через уповільнення закону Мура та те, що продуктивність одного чипа складно задовольнити вибухоподібний попит на обчислювальну потужність, у світовій індустрії сформувалися дві основні траєкторії прориву: передове пакування та системна інтеграція надвузлів. У цьому контексті всі ланки вітчизняного ланцюга виробництва чипів, зокрема EDA (автоматизація проєктування електроніки), передове пакування, напівпровідникове обладнання та технології високошвидкісних інтерконектів, прискорюють розгортання в напрямі AI-обчислювальної потужності.

Говорячи про тенденції вітчизняної індустрії, директор підрозділу компанії для дослідження підприємств Wang X笑龙 (Ван Сяолун) у розмові з журналістом «Секьюрити таймс» зазначив: у міру поглиблення реалізації стратегії незалежного та керованого розвитку напівпровідникової промисловості Китаю, хоча технологічні процеси певною мірою обмежені, вітчизняний ланцюг постачання все ще може прокласти шлях розвитку напівпровідників із китайською специфікою через «помірний технологічний процес + передове пакування + оптимізацію системи та екосистеми». Це має змогу зменшити структурні слабкості й системні ризики, з якими стикається Китай у новому раунді конкуренції в індустрії AI та передових обчислень.

Конкуренція EDA зміщується в бік системної інтеграції

Як найверхніша ланка в індустрії чипів, фахівці з EDA дуже чітко відчувають тренд на переформатування чипового дизайну під впливом AI.

«Від multi-chiplets до over-nodes — системна складність безпрецедентна. У сфері AI-апаратного забезпечення для клієнтів проблемою більше не є лише дизайн одного чипа. Натомість системні ризики породжують Chiplet, передове пакування, гетерогенна інтеграція, високошвидкісна пам’ять із великою пропускною здатністю, надшвидкісні інтерконекти, ефективні мережі електроживлення та архітектура AI дата-центрів. Сюди входить і те, що через недостатнє продумування тепловідведення уся система перегрівається й деформується; дефекти в дизайні мереж електроживлення призводять до того, що в місцях з’єднання пакування при високому навантаженні спрацьовує запобіжне розривання ланцюга (熔断); брак перспективи з погляду системного керування сигналами означає, що мікросхеми, виготовлені на десятки мільйонів доларів, після складання не вдається “увімкнути”» — так у нещодавній презентації заявив Сяо Фен, засновник і голова «Cxin Semiconductor».

Лін Фен зазначив, що для вирішення зазначених проблем постачальникам EDA потрібно закласти ідею «системної інтеграції та координації (STCO)» та реалізувати спільне проєктування в обчисленнях, мережах, електроживленні, охолодженні та системній архітектурі.

Три глобальні гіганти EDA вже підтвердили напрям розвитку, витративши на злиття та поглинання реальні кошти. У 2025 році Newssyn Technology (新思科技) за $3,5 млрд придбала найбільшу у світі компанію з симуляційного EDA — Ansys, що доповнює можливості багатофізичних симуляцій і посилює повноланцюговий аналіз — від чипа до системи.

Вітчизняні компанії — виробники AI-чипів також активно розгортають і фінансують роботу на рівні екосистеми. Старший віцепрезидент і головний продуктник компанії MUXI (沐曦股份) Сон Го Лянь нещодавно на форумі SEMICON представив: компанія Muxi формує повну матрицю продуктів GPU у межах уніфікованої власнорозробленої архітектури, яка охоплює сценарії AI-тренування, інференсу, графічного рендерингу, наукової інтелектуальності тощо; а власнорозроблений софтверний стек забезпечує повну сумісність із основними елементами ринку, і компанія також активно просуває розвиток відкритої екосистеми.

На думку Ван Сяолуна, якісна софтверна екосистема має вирішальне значення для підвищення ефективності використання апаратного забезпечення, що прискорює перехід вітчизняних AI-чипів із стану «придатні як заміна» до «власнорозроблені та зручні для використання». Наприклад, за популярністю вийшли такі вітчизняні великі моделі, як DeepSeek і Qianwen, — адже за лаштунками виявляється значне підвищення ефективності використання вітчизняних AI-чипів.

Змішане (гібридне) скріплення підвищує ключову технологію для обчислювальної потужності

На рівні апаратного забезпечення в епоху великих обсягів AI-обчислювальної потужності, коли один чип стикається з трьома головними «瓶颈» — енергоспоживання, площа та вихід придатних — передове пакування стає новим «носієм закону Мура». Наприклад, у CoWoS від TSMC кожне покоління інтегрує більше GPU, більший HBM (пам’ять із високою пропускною здатністю) і сильніші інтерконекти. Нині навіть гіганти AI-чипів, зокрема Nvidia та AMD, реалізували стрибкоподібне нарощування класів обчислювальної потужності AI-чипів через технології передового пакування.

На форумі SEMICON цього року керівник відділу маркетингу інженерного бізнесу з контрактного виробництва Wuhan Xinxin Integrated Circuit Co., Ltd. (武漢新芯集成電路股份有限公司) Го Сяочао розповів про останні тенденції в індустрії. Він зазначив: ринок передового пакування, особливо сфери 2,5D/3D, швидко розширюється. Основні рішення галузі еволюціонували з CoWoS-S до CoWoS-L, SoW та 3,5D XDSiP; масштаби інтеграції безперервно зростають. Змішане (гібридне) скріплення є ключем для високощільних взаємоз’єднань, а також базовою ключовою технологією для підвищення обчислювальної потужності. Причому, окрім прориву в процесах, потрібні спільна робота над методологією проєктування, матеріалами та обладнанням.

На рівні вітчизняного обладнання компанія Beifang Huachuang (002371) нещодавно опублікувала обладнання для змішаного (гібридного) скріплення «чип-на-пластину» 12 дюймів (D2W). Як повідомляється, цей пристрій орієнтований на екстремальні вимоги до взаємоз’єднання чипів у всіх сценаріях 3D-інтеграції, зокрема для SoC, HBM, Chiplet тощо. Він долає ключові технологічні виклики, зокрема бездоганне вилучення надтонких чипів на рівні мікрон, надвисокоточне суміщення на рівні нанометрів і високоякісне стабільне скріплення без порожнин (западин). У результаті реалізується оптимальніший баланс між точністю нанометрового суміщення та високою продуктивністю високошвидкісного скріплення, а також пристрій став першою в країні компанією, що завершила валідацію процесу роботи клієнтського обладнання D2W змішаного (гібридного) скріплення.

Північно-західна Hi-Tech (拓荆科技) також на форумі SEMICON представила серію 3D IC, що охоплює кілька нових продуктів, зокрема плавне (розплавне) скріплення, лазерне відшарування тощо. Основний фокус — на застосуваннях, пов’язаних із Chiplet гетерогенною інтеграцією, тривимірним стекуванням та HBM.

Останніми роками обладнання для змішаного (гібридного) скріплення стало найбільш швидкозростаючим сегментом серед напівпровідникового обладнання. Компанія з ринкових консультацій Yole прогнозує: до 2030 року його глобальний обсяг ринку перевищить $1,7 млрд, при цьому середньорічний темп зростання для обладнання D2W, за прогнозом, сягне аж 21%.

Втім, пов’язані з ринком відповідальні особи великих виробників напівпровідникового обладнання також зазначили: хоча ринок змішаного (гібридного) обладнання зростає дуже швидко, він стикається і з викликами — точністю суміщення, чистотою середовища, можливістю врахування деформацій і толерантністю до викривлення тощо. Крім того, існують відмінності у виборі матеріалів для інтерфейсів для різних сценаріїв застосування змішаного (гібридного) скріплення. Комбінації діелектричних матеріалів, таких як SiCN (аморфний матеріал), із міддю мають свої плюси й мінуси; а такі фактори, як рельєф поверхні, контроль частинок і викривлення пластини, безпосередньо впливають на вихід придатних з’єднань. Тривимірна інтеграція залежить від тісної взаємодії всього ланцюга в індустрії.

Білу книгу з системної технічної архітектури надвузлів (超节点) опубліковано

Ще один шлях прориву для нарощування AI-обчислювальної потужності — системна інтеграція надвузлів: за допомогою технологій високошвидкісних інтерконектів обчислювальні модулі розширюються від надвузла на рівні одного вузла та рівня стійки (шафи) до надвузла на рівні кластера (десятки мільйонів AI-чипів). Поєднання надвузлів і передового пакування породжує «суперкомп’ютер», що складається з великої кількості AI-чипів, HBM, мережі високошвидкісних інтерконектів і системи рідинного охолодження.

У Китаї великі компанії також мають інновації та практичне впровадження у сфері надвузлів. 26 березня компанія Inspur (中科曙光, 603019) на річному засіданні форуму Zhongguancun (000931) представила перший у світі бездротовий ultra-node формату масштабу scaleX40 у вигляді шафи з кабельним лотком (wireless缆箱式超节点). Як повідомляється, традиційні надвузли залежать від оптоволокна й мідних кабелів, і загалом мають проблеми на кшталт тривалого циклу розгортання, високої складності експлуатації та обслуговування, а також великої кількості точок потенційних відмов. scaleX40 використовує ортогональну бездротову архітектуру первинних інтерконектів, забезпечуючи пряме підключення обчислювальних вузлів і вузлів комутації через стикування «один до одного», тим самим усуваючи на корені втрати продуктивності, спричинені кабелями, і ризики під час експлуатації та обслуговування.

scaleX40 інтегрує 40 GPU в одному вузлі; сукупна обчислювальна потужність перевищує 28 PFlops. Загальний обсяг пам’яті HBM становить понад 5 TB. Загальна пропускна здатність шляху доступу до пам’яті перевищує 80 TB/s. Це формує модулі обчислювальної потужності високої щільності, що задовольняють потреби тренування й інференсу для великомасштабних моделей із трильйоном параметрів.

Старший віцепрезидент Inspur Лі Бін зазначив: значення scaleX40 полягає не лише в підвищенні продуктивності, а й у переформатуванні логіки доставки обчислювальної потужності — у просуванні обчислювальної потужності з «інженерного будівництва» до «продуктової пропозиції», що істотно знижує поріг доступу до висококласної обчислювальної потужності та витрати на впровадження.

На рівні індустрії 29 березня офіційно опубліковано «Білу книгу з технічної системної архітектури надвузлів» (нижче — «Біла книга»). Вона створена спільно Шанхайською лабораторією з питань штучного інтелекту та компаніями з усіх ланок AI-ланцюга, зокрема QIMoore (奇异摩尔), Muxi (沐曦) і JietiaoXingchen (阶跃星辰). Біла книга спрямована на масштабоване впровадження надвузлів і має на меті вирішення ключових «болів», зокрема складності гетерогенної координації, низької ефективності кросдоменного диспетчеризування та складності інженерного розгортання — і з боку практики індустрії надає теоретичні орієнтири.

QIMoore вважає, що цінність майбутніх надвузлів більше проявлятиметься в тому, чи зможуть вони організувати обчислення, зберігання, інтерконекти, диспетчеризацію та ресурси середовища виконання як єдиний узгоджений системний модуль — і при значно більших масштабах підтримувати високу пропускну здатність, низьку затримку, високу ефективність використання та можливості безперервного масштабування. Надвузли — це вже не просто «комбінація більшої кількості прискорювачів для чипів», а новий архітектурний модуль, який визначає, чи зможе система зберігати ефективну координацію в умовах масштабного розгортання.

(Редактор: 董萍萍)

     【Дисклеймер】 Ця стаття відображає лише особисті погляди автора і не має жодного відношення до компанії Hexun. Сайт Hexun зберігає нейтралітет щодо тверджень, поглядів і суджень, висловлених у статті, і не надає жодних явних чи прихованих гарантій щодо точності, надійності або повноти будь-якого з викладеного вмісту. Прохання читачів розглядати наведене лише як довідкову інформацію та самостійно нести повну відповідальність. Електронна пошта: news_center@staff.hexun.com

Повідомити про порушення