實(shí)現(xiàn)生成式AI的關(guān)鍵半導(dǎo)體技術(shù)

生成式AI最近在科技行業(yè)掀起了一股熱潮，ChatGPT、Bard和Einstein GPT等標(biāo)志性產(chǎn)品吸引了開(kāi)發(fā)者、企業(yè)和消費(fèi)者的目光。這些AI應(yīng)用能夠生成類似人類的文本、理解上下文，并以驚人的準(zhǔn)確性執(zhí)行翻譯、總結(jié)等任務(wù)。雖然這些例子已經(jīng)足以讓人信服生成式AI的力量，但我們目前仍然處于一個(gè)初始階段，還需要繼續(xù)不斷發(fā)展實(shí)現(xiàn)這一切的硬件技術(shù)。

隨著生成式AI的訓(xùn)練和應(yīng)用變得日益復(fù)雜，更加先進(jìn)的模型、更大規(guī)模的數(shù)據(jù)集和海量數(shù)據(jù)處理需求要求更低的時(shí)延、更高的帶寬、更多的存儲(chǔ)和內(nèi)存以及更強(qiáng)大的CPU算力。根據(jù)open.ai的數(shù)據(jù)，“自2012年以來(lái)，在運(yùn)行最大規(guī)模的AI訓(xùn)練過(guò)程中所使用的計(jì)算量已經(jīng)增加了30多萬(wàn)倍”。這一成就依托的是半導(dǎo)體行業(yè)幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和快速產(chǎn)品升級(jí)。

在訓(xùn)練和推理加速器中，HBM3和GDDR6這兩種內(nèi)存技術(shù)對(duì)于支持生成式AI的開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。HBM是一種高性能的3D堆疊DRAM架構(gòu)，最新的HBM3為內(nèi)存和處理單元之間的數(shù)據(jù)傳輸提供更高的帶寬和更低的功耗，同時(shí)還具有出色的延遲和緊湊的尺寸，因而成為AI訓(xùn)練硬件的絕佳選擇。而GDDR6是一種帶寬高、延遲低且實(shí)現(xiàn)成本更低的高性能圖形內(nèi)存技術(shù)。采用成熟制造工藝的GDDR6內(nèi)存具有非常出色的性價(jià)比，因此是AI推理應(yīng)用的最佳選擇。

HBM3和GDDR6均能在AI應(yīng)用中發(fā)揮更好的性能和效率，提升處理大型數(shù)據(jù)集的速度和效率，使生成式AI能夠獲得強(qiáng)大、高效的存儲(chǔ)系統(tǒng)支持，為大規(guī)模AI應(yīng)用提供必要的算力。

實(shí)現(xiàn)生成式AI的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是服務(wù)器的主內(nèi)存。這些服務(wù)器用于訪問(wèn)和轉(zhuǎn)換提供給先進(jìn)訓(xùn)練引擎的數(shù)據(jù)，在保持訓(xùn)練流程的完整性方面起到了關(guān)鍵作用，而且對(duì)于找出實(shí)現(xiàn)高精度所需的最佳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式的實(shí)驗(yàn)同樣至關(guān)重要。作為最新DDR內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)，DDR5提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的功耗和更大的密度，幫助提升數(shù)據(jù)處理的速度和效率。DDR5 DRAM使新一代服務(wù)器系統(tǒng)能夠?yàn)槌笠?guī)模和企業(yè)數(shù)據(jù)中心提供巨大的算力，從而滿足高性能AI應(yīng)用的需求，比如需要大量存儲(chǔ)和算力的ChatGPT等。

CXL?也在這方面起到至關(guān)重要的作用。Compute Express Link?（CXL?）是處理器和加速器、智能網(wǎng)卡及內(nèi)存設(shè)備之間的一種開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)的高速緩存一致性互連技術(shù)。憑借內(nèi)存池、交換和“按需”內(nèi)存范式等先進(jìn)功能，CXL能夠部署新的內(nèi)存層，彌補(bǔ)主內(nèi)存和SSD存儲(chǔ)之間的延遲差距。新的內(nèi)存層將提升帶寬、容量和效率并降低總擁有成本（TCO）。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于需要實(shí)時(shí)處理大量數(shù)據(jù)的大規(guī)模AI應(yīng)用尤為關(guān)鍵。

除了上述眾所周知的技術(shù)之外，異構(gòu)計(jì)算也給生成式AI帶來(lái)了諸多好處。為了繼續(xù)提升性能，越來(lái)越多的服務(wù)器正在轉(zhuǎn)向異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)，通過(guò)專用的加速器為CPU分擔(dān)AI訓(xùn)練等專門的工作負(fù)載。這些加速器提供了這些應(yīng)用所需的專門算力，提高了處理速度與結(jié)果的準(zhǔn)確性。CXL也在這方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，通過(guò)內(nèi)存、緩存一致性使CPU和加速器之間能夠共享內(nèi)存資源。

Rambus是公認(rèn)的領(lǐng)先芯片和IP提供商，致力于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的連接并解決內(nèi)存和處理之間的瓶頸，為數(shù)據(jù)中心、5G、汽車和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域AI的廣泛發(fā)展提供支持。Rambus的多款產(chǎn)品和解決方案都可以很好地服務(wù)于生成式AI應(yīng)用，促進(jìn)生成式AI的發(fā)展。

例如，Rambus內(nèi)存接口芯片、CXL內(nèi)存互聯(lián)計(jì)劃、互連IP和內(nèi)存IP——這些都能幫助滿足生成式AI的發(fā)展需求，有助于提供這類要求嚴(yán)苛的工作負(fù)載所需的速度、容量和連接性。同時(shí)，Rambus還通過(guò)多層關(guān)鍵任務(wù)接口和安全I(xiàn)P解決方案實(shí)現(xiàn)基于硬件的加速器。隨著AI行業(yè)的不斷發(fā)展，Rambus在內(nèi)存接口芯片以及接口和安全I(xiàn)P解決方案領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)對(duì)于推動(dòng)AI和機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展的邊界將變得越發(fā)重要。

ChatGPT、Bard和Einstein GPT等最近的生成式AI產(chǎn)品激發(fā)了人們的想象力，展示了AI可以帶來(lái)的各種新的可能性。為了使現(xiàn)在的AI繼續(xù)實(shí)現(xiàn)突破，來(lái)自先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的基礎(chǔ)支持至關(guān)重要。Rambus在開(kāi)發(fā)這些關(guān)鍵技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，并將繼續(xù)投入，進(jìn)一步推動(dòng)這些技術(shù)的發(fā)展，為未來(lái)的生成式AI產(chǎn)品帶來(lái)遠(yuǎn)超今天的新可能性。

作者：Steven Woo，Rambus研究員與杰出發(fā)明家