通過(guò)著名媒體《連線》，AI初創(chuàng)公司Cerebras Systems正式公布了史上最大的的單晶圓芯片——Cerebras Wafer Scale Engine，英偉達(dá)最大的GPU都不及它的“邊角”。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Cerebras 打破了傳統(tǒng)的技術(shù)限制，將一整個(gè)300mm硅片直接做成了一顆芯片，因此“大”是人們對(duì)它的第一印象，但不止于大。

據(jù)悉，這款芯片擁有40萬(wàn)個(gè)核（4核處理器的10萬(wàn)倍），其處理能力能夠支持大量計(jì)算，同時(shí)它利用了硅互連的先進(jìn)封裝工藝，實(shí)現(xiàn)硅片級(jí)別的高速通信和存儲(chǔ)，這在理論上讓整顆芯片能夠用最快的速度調(diào)用算力處理極為復(fù)雜的AI任務(wù)。

Cerebras Wafer Scale Engine ＝ 整個(gè)服務(wù)器集群

目前，官方透露出來(lái)的關(guān)鍵指標(biāo)如下：

· 硅片大小42225平方毫米（邊長(zhǎng)大約22cm）

· 1．2萬(wàn)億個(gè)晶體管

· 40萬(wàn)個(gè)AI內(nèi)核

· 18GB的片上內(nèi)存

· 存儲(chǔ)帶寬19PB／S

· 架構(gòu)互聯(lián)（Fabric型）帶寬100PB／S

· 采用了臺(tái)積電16nm工藝

從透露的消息可以看出，這顆芯片擁有史上最大的片上存儲(chǔ)空間（英偉達(dá)最好GPU的3000倍）、最多的AI核（每一個(gè)核相當(dāng)于一個(gè)小型計(jì)算機(jī)）和最高的通信速度（最高性能GPU的10000倍內(nèi)存帶寬）。

Cerebras Systems CEO Andrew Fieldman在一份聲明中說(shuō)，“Cerebras WSE專為AI而設(shè)計(jì)，其中包含了不少基礎(chǔ)創(chuàng)新，解決了限制芯片尺寸的長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的技術(shù)挑戰(zhàn)，如單晶圓良率、功率輸出、封裝等。其中，所有架構(gòu)設(shè)計(jì)都是為了優(yōu)化AI工作的性能。總的來(lái)說(shuō)，WSE只需要較小功耗和空間，就能提供數(shù)百或數(shù)千倍的現(xiàn)有解決方案的性能?！?/p>

圖 ｜  Hot Chips活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)介紹WSE

據(jù)悉，因具備了存儲(chǔ)、計(jì)算和通信三大關(guān)鍵元素，且完全基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，現(xiàn)有AI系統(tǒng)所需要處理的張量處理操作、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通信都能夠在WSE上完成，同時(shí)WSE將集群通信架構(gòu)理念做進(jìn)了這款芯片里，突破了傳統(tǒng)帶寬的限制，帶來(lái)了低延遲，同時(shí)避免了不必要的性能損失。

將網(wǎng)絡(luò)通信做進(jìn)芯片里，這不僅帶來(lái)AI芯片計(jì)算能力的改善，也讓用戶可以基于它建設(shè)更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)。所以與其說(shuō)它是一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，倒不如說(shuō)，WSE更像是將一個(gè)服務(wù)器集群系統(tǒng)“做”進(jìn)了晶圓里。

值得一提的是，考慮到單個(gè)晶圓在制造過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些雜質(zhì)，從而導(dǎo)致芯片故障的問(wèn)題，Cerebras Systems 的芯片設(shè)計(jì)是留有裕量的，能夠保證一個(gè)或者少量雜質(zhì)不會(huì)使整個(gè)芯片失效，這也保證了芯片的穩(wěn)定性。

散熱會(huì)成為大問(wèn)題嗎？

很多人初次看到這樣一種配置，不免會(huì)為Andrew擔(dān)心：這么大一塊芯片，散熱要怎么做？

不得不說(shuō)，目前為止，各大新聞中都未提及這款芯片的功耗問(wèn)題。但不難想象，與我們看見(jiàn)的傳統(tǒng)“指甲蓋”大小的芯片相比，這款芯片的功耗一定不會(huì)低。

對(duì)此，Andrew表示，這款芯片不會(huì)單獨(dú)銷售，而是將被打包到Cerebras設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)“設(shè)備”中。原因是它需要一個(gè)復(fù)雜的水冷系統(tǒng)去散熱。據(jù)悉，這個(gè)水冷系統(tǒng)是一種灌溉網(wǎng)絡(luò)，可以抵消以15千瓦功率運(yùn)行的芯片產(chǎn)生的極端熱量。

因?yàn)樯?，這款芯片無(wú)法作為加速卡插入現(xiàn)有的任何服務(wù)器。在這種設(shè)計(jì)下，可以猜測(cè)它的功率一定會(huì)很高，但與它所要替代的系統(tǒng)集群比較來(lái)看，它的功耗也算是很低了。

不過(guò)相較于散熱，業(yè)內(nèi)人士更為關(guān)心它是不是能夠按照預(yù)想跑起來(lái)，“目前來(lái)看，這款芯片真正的問(wèn)題是大量?jī)?nèi)核，如何讓40萬(wàn)個(gè)核保持協(xié)同和有效，這需要嚴(yán)格考量?！?/p>

商用之路在何方？

對(duì)于大家對(duì)WSE商用的懷疑，在斯坦福大學(xué)的Hotchips活動(dòng)上，Cerebras已經(jīng)透露，這款芯片并非空有其表，現(xiàn)在已經(jīng)在跑客戶的任務(wù)負(fù)載了。

目前，從計(jì)算角度來(lái)看，這一輪人工智能浪潮中最關(guān)鍵的算法應(yīng)用是深度學(xué)習(xí)，將深度學(xué)習(xí)算法應(yīng)用到AI場(chǎng)景中，需要完成兩大核心運(yùn)算：訓(xùn)練和推理。WSE是為AI專門(mén)設(shè)計(jì)的，因此可以猜測(cè)它的目標(biāo)市場(chǎng)無(wú)非訓(xùn)練和推理。

但是這樣一款在散熱上、價(jià)格上都不會(huì)“輕松”的芯片，市場(chǎng)真的會(huì)買單嗎？或者說(shuō)哪部分市場(chǎng)可能會(huì)買單？

對(duì)此，Micron的研究員Eugenio Culurciello表示，Cerebras芯片的規(guī)模和雄心是瘋狂的，不過(guò)它能解決大算力需求的場(chǎng)景（如自動(dòng)駕駛）所需，雖然很昂貴，但有些人可能會(huì)使用它。

事實(shí)上，從市場(chǎng)需求的角度出發(fā)，WSE如果真的實(shí)測(cè)成功且能夠量產(chǎn)，它將極有可能首先撼動(dòng)英偉達(dá)的GPU市場(chǎng)，即訓(xùn)練市場(chǎng)。相比于推理市場(chǎng)，因訓(xùn)練任務(wù)重且訓(xùn)練時(shí)間長(zhǎng)，訓(xùn)練市場(chǎng)多以算力至上，對(duì)芯片的價(jià)格、功耗并不敏感，所以Cerebras芯片更有可能在訓(xùn)練市場(chǎng)獲得成功，這也將再次顛覆訓(xùn)練市場(chǎng)的格局。

而推理市場(chǎng)呢？從目前的情況來(lái)看，端側(cè)推理市場(chǎng)沒(méi)有過(guò)高算力需求，且對(duì)低功耗的要求十分嚴(yán)苛，WSE大概率不會(huì)出現(xiàn)在這部分市場(chǎng)。不過(guò)在云端和邊緣側(cè)的推理市場(chǎng)，WSE如果不能很好處理功耗和散熱問(wèn)題，這也都會(huì)為商用增加阻力。

據(jù)Andrew本人自己的估計(jì)，用WSE來(lái)部署云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，總體成本將會(huì)是現(xiàn)有造價(jià)的1／10。

過(guò)于美麗、過(guò)于超出公眾認(rèn)知是這款芯片的最大特點(diǎn)，因此在Cerebras正式將這款芯片推出之前，大家對(duì)它的疑慮其實(shí)難以消除：

“在我們看到Benchmark測(cè)試結(jié)果之前，我們很難說(shuō)它的AI設(shè)計(jì)有多好?！?/p>

如Cerebras在推特上告訴大家：Stay tuned。只能靜候佳音。

最后，關(guān)于Cerebras Systems

Cerebras Systems成立于 2016 年，專注于為數(shù)據(jù)中心訓(xùn)練提供芯片產(chǎn)品，曾被CB Insights評(píng)為“全球最值得期待的100家芯片公司”。

資料顯示，該公司曾于2016年完成2500萬(wàn)美元A輪融資，投資方為知名風(fēng)投Benchmark，后又獲得多輪融資，截止2017年9月共獲得1．12億美元融資，估值8．6億美元。

公司的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)背景實(shí)力也十分強(qiáng)勁，聯(lián)合創(chuàng)始人及CEO Andrew Feldman曾經(jīng)創(chuàng)立過(guò)芯片公司SeaMicro，后在2012年，這家公司被AMD以3．34億美元收購(gòu)。

圖 ｜ Andrew Feldman

在Andrew創(chuàng)辦Cerebras Systems之時(shí)，有兩大重量級(jí)人物加盟。一位是曾在Sun擔(dān)任過(guò)高級(jí)芯片設(shè)計(jì)師、低功耗芯片設(shè)計(jì)的元老級(jí)人物Gary Lauterbach，另一位是前 Intel 公司架構(gòu)副總裁、數(shù)據(jù)中心首席技術(shù)官Dhiraj Mallick。

因?yàn)橛袕?qiáng)大的團(tuán)隊(duì)坐鎮(zhèn)，Cerebras Systems成立之時(shí)就注定不容忽視?，F(xiàn)在，這家公司已有194名員工。