華爾街日報》輝達的豪賭：Blackwell晶片能否鞏固其霸主地位？

為了保持在人工智慧（AI）晶片領域的領先地位，輝達（Nvidia）押注晶片越大越好。

但事實證明晶片越大，生產的難度也就越大。

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該公司最新AI晶片的數位大腦大約相當於四個Scrabble拼字遊戲字塊拼成的方塊大小，大約是去年年初以來推動輝達業務爆炸式成長的晶片尺寸的兩倍大。這款名為Blackwell的新晶片據稱性能提升更大，包含的晶體管數量是前者的2.6倍，該公司執行長黃仁勳（Jensen Huang）已經表示，這款晶片的市場需求非常火熱。

但在上周三公布強勁的季度銷售額和利潤時輝達也表示，新晶片的生產遇到挑戰，在很大程度上導致利潤率收窄以及當季計提9.08億美元的撥備。受這些因素影響，該公司一度高歌猛進的股價上周四下跌6.4%。

輝達未就上述問題的性質作出詳細說明。但分析師和行業高管表示，Blackwell晶片工程方面的挑戰主要是尺寸帶來的，這需要在設計上做出重大改變。Blackwell晶片不是一大塊矽片，而是由兩個先進製程的新款輝達處理器和許多記憶體組件組成，共同構成一整個包括矽、金屬和塑膠的精密複雜的網格。

每塊晶片的製造過程都必須近乎完美：任何一個部件出現嚴重缺陷都可能帶來災難，而且隨著組件數量的增加，發生這種情況的可能性也就更高。此外，所有這些部件產生的熱量可能導致整個晶片系統中不同材料以不同的速率發生翹曲。

這一系列涉及微觀電路的挑戰聽起來有些玄乎，但可能會對利潤產生相當大的影響。任何重大缺陷都可能使一塊價值4萬美元的Blackwell晶片報廢，並影響整體生產的「良率」。良率衡量晶片製造商可用產品的百分比，是一個關鍵的行業指標。

行業分析公司TechInsights的副主席G. Dan Hutcheson表示：「問題的關鍵在於如何讓不同晶片組件協同運轉，以及良率。」他說，當晶片單個部件的良率不夠高時，「你會發現一切都會很快變糟。」 

Blackwell的複雜性

輝達上周三表示，已對Blackwell的設計進行一次修改以提高良率。黃仁勳在與分析師的電話會議上表示，無需對該晶片進行「功能性改動」。

財務長Colette Kress表示，輝達正按計劃提高Blackwell的產量，預計該產品將在截至明年1月份的財季為公司貢獻數十億美元的收入。

瑞銀（UBS）分析師在本月早些時候的一份報告中表示，輝達在Blackwell上面臨的主要問題是，台灣積體電路製造股份有限公司（Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., 簡稱﹕台積電）提供的晶片連接新工藝採用起來太複雜。台積電是輝達大部分晶片的代工製造商，該公司不予置評。 （相關報導： 華爾街日報》自動駕駛時代來臨，但AI的決策能被信任嗎？ ｜ 更多文章 ）

分析師們表示，由於Blackwell的尺寸，這種新方法是必要的，但也帶來了一些障礙，包括製造複雜性增加以及影響可靠性和性能的晶片翹曲問題。他們表示，這些是影響Blackwell推出的主要因素，不過隨著時間的推移，良率的提高應該會讓輝達能夠按計劃在明年生產這款晶片。

最近，輝達已從以往的每兩年發布新一代晶片轉變為每年發布一代，這增加了其迅速解決製造問題的壓力。

該公司在上周三提交的一份監管公告中承認了這一局面，稱「新產品推出頻率和複雜性的提高可能會導致品質或生產問題」，這可能會增加成本或造成延遲。

「一塊巨型晶片」

這樣的問題並非輝達獨有，業內人士表示，由於晶片製造商希望通過增加晶片尺寸來增加處理能力，未來可能會出現更多此類問題。通過改變晶片設計來消除缺陷或提高良率的做法在行業裡也很常見。

Advanced Micro Devices的執行長 蘇姿丰（Lisa Su）表示，鑑於企業希望通過將晶片堆疊在一起並使用更多矽來提高性能，未來的複雜性將會增加。該公司是輝達在晶片製造領域實力最接近的競爭對手。

「這需要很多技術才能實現，」她說。「它會變得更複雜、更大嗎？當然。這就是我們生活的世界。」

她說，下一代晶片還具有更節能、耗電量更少的優勢。在AI數據中心消耗大量電力的情況下，電力供應是一個越來越令人擔憂的問題。

黃仁勳已經將Blackwell的尺寸作為賣點。「這只是一塊巨型晶片，」他在3月份的輝達會議上說。「當我們得知Blackwell的宏偉目標超出物理學的極限時，工程師們說，『那又怎麼樣？』」

隨著輝達當前一代AI晶片Hopper的推出，該公司已經達到了晶片製造的尺寸極限。最先進的光刻機可以在矽片上印製微小的電路，但只能製造出最大尺寸約為800平方毫米的晶片，也就是一個邊長約為1.1英寸的正方形。

為了讓Blackwell能夠突破極限，輝達選擇將兩塊最大尺寸的晶片組合成一塊晶片，這是在該公司製造的商用顯卡晶片中前所未有的。

「要在AI領域開展有意義的工作，你需要大量的計算，這需要大量的晶體管，遠遠超過單個晶片所能容納的數量，」Cerebras Systems的創始人Andrew Feldman表示。「製造兩塊晶片的技術很難開發，製造出四塊的更難，製造八塊的就更難了。」Cerebras Systems是一家晶片製造新創公司，也是輝達的競爭對手。

Cerebras已通過開發有史以來最大的晶片解決了這個問題——他們找到了將通常被切成小塊的矽片連接起來並作為一塊巨大的晶片運行的方法。該公司的投資者包括OpenAI執行長 阿特曼（Sam Altman）。

Cerebras已吸引了包括阿斯特捷利康（AstraZeneca）和妙佑醫療國際（Mayo Clinic）在內的客戶。Cerebras上周推出了一項用於AI部署的雲端運算服務，以挑戰輝達的主導地位。Cerebras最近秘密提交了在美國進行IPO的申請。 （相關報導： 華爾街日報》自動駕駛時代來臨，但AI的決策能被信任嗎？ ｜ 更多文章 ）

責任編輯：李岱青