类ChatGPT训练驱动芯片大规模并联 高速接口IP迎红利时代

近段时间，ChatGPT的火热重新掀起人工智能产业热潮，尤其是AIGC（指利用人工智能技术来生成内容）领域，已经进入到狂飙姿态，头部科技企业争分夺秒地寻求抢先发布类ChatGPT应用。然而，这类应用的背后离不开强大的算力支撑，而高速接口IP正是实现算力集群的关键技术。本文将从技术、市场、国产厂商等多个维度，深入解析高速接口IP在类ChatGPT应用中的角色与发展机遇。

一、类ChatGPT为何需要高速接口IP？

类ChatGPT应用是一个“吞金兽”——微软公司为了训练ChatGPT使用了1万张英伟达的高端GPU。从训练的角度来看，即使GPU芯片性能再好（如A100），如果无法将它们集群在一起训练，单芯片训练一个大模型可能需要上百年。因此，AI大模型的训练对高速接口IP既是巨大挑战，也是巨大机遇。

奎芯科技市场及战略副总裁唐睿表示：“芯片上的互联接口、芯片之间的互联接口、内存接口以及数据通讯接口，每一个环节都离不开高速接口IP。”具体作用如下：

• 芯片上互联接口（Die to Die）：例如UCIe，用于扩充单芯片的计算能力。
• 芯片间互联接口（Chip to Chip）：包括SerDes、PCIe、CXL等，加快芯片之间的数据交换，满足更高带宽需求。
• 内存接口IP：包括SATA、DDR、HBM等，用于打造高性能存储产品，帮助类ChatGPT存储和交换大规模数据。
• 数据通讯接口IP：向上连接网络通讯，构成完整的算力集群。

小提示： 类ChatGPT模型参数量动辄千亿级，单靠一颗芯片根本无法在合理时间内完成训练。通过高速接口IP将成百上千颗GPU互联成算力集群，才能将训练时间从数百年缩短到数周甚至数天。

二、高速接口IP市场规模与增长趋势

根据市场调研机构数据，2022年至2026年高速互联IP的市场规模有望以75%的年复合增长率快速成长。唐睿认为，这一增长源于两大驱动力：

• 高性能计算芯片用量提升，带动接口IP用量同步增长（包括运算性能、内存带宽等都需要接口IP支持）。
• 摩尔定律放缓，单芯片性能面临瓶颈，通过互联组成算力集群成为有效手段，进一步推动接口IP发展。

虽然产业热潮来临，但唐睿并不担心国内接口IP产业过度内卷。他指出：“接口IP是高门槛领域，目前国内做高速混合电路的人才很少，尤其在先进制程上做高速模拟电路设计的人才更稀缺。从零组建团队进入这个领域非常困难。”因此，已具备技术积累的厂商（如奎芯科技）将拥有先发优势。

三、国产接口IP厂商的布局与追赶

从全球产业格局看，新思科技、楷登电子等国际EDA厂商及接口IP厂商仍处领先地位。截至2021年，国产接口IP自给率不足10%，追赶空间巨大。

奎芯科技成立于2021年，口号是“芯粒高速互联，海量算力源泉”。目前已推出钱SB、PCIe、SATA、SerDes、MIPI、DDR、HDMI、DP、HBM等多种高速接口IP。唐睿表示：“2023年，奎芯科技将推出一系列性能达到国际领先水平的接口IP产品，包括HBM3以及其他领先的D2D类型互联接口IP。”

在服务国内客户方面，奎芯科技采用本地化策略：结合晶圆厂的工艺特色，围绕客户芯片架构提供定制化IP解决方案。许多IP产品在研发过程中甚至研发之前，已得到客户问询并形成清晰需求。奎芯科技还与下游客户成立多个产业联盟，联合不同类型计算芯片公司协同发展，围绕数据中心应用搭建国产方案，弥补国内空白。

四、国产通用算力芯片的机会与现实

当前AI大模型训练所用的算力集群基本基于英伟达通用算力芯片，国产通用算力芯片仍存在性能差距。但唐睿认为，国产高性能计算芯片仍有机会：

• AI大模型并非新事物，国内AI产业近些年已在跟进，只是类ChatGPT模型参数更大。
• 国内芯片产业早已启动布局，包括接口IP赛道。
• 从IP研发到芯片设计再到应用落地存在时间差，国外公司也使用之前芯片通过互联来支撑。

特别需要指出：AIGC是软硬件结合的应用。算法模型体量也可作为研究方向。目前国外开源AIGC算法中，并非只有OpenAI的GPT算法，一些参数更小的模型同样能实现类ChatGPT应用。借鉴这些模型，可以减少软件对硬件的需求压力。

常见问题（FAQ）

• 问：高速接口IP的成本高吗？小型公司能否负担？
  答：高速接口IP的研发成本较高（尤其是先进制程下的模拟电路设计），但可以通过采购成熟IP核（如奎芯科技的IP组合）来降低重复研发投入。小型公司可根据项目需求按需购买，不必自研。
• 问：当前国产接口IP与国际领先水平的差距主要在哪些方面？
  答：主要集中在高速模拟电路设计经验、先进制程（如7nm/5nm）的验证数据积累、以及生态兼容性（如与主流EDA工具的配合）。不过差距正在快速缩小，国产厂商在本地化服务方面具有优势。
• 问：UCIe接口与传统的PCIe接口有什么区别？
  答：UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）专为Chiplet（芯粒）片间互联设计，具有更低延迟、更高带宽密度；而PCIe更适用于板级互联。两者定位不同，分别解决芯片内和芯片间的互联问题。

小结

IP对半导体产业有巨大的撬动力量——全球约60多亿美元的IP销售额，带动了5000亿美元的全球半导体市场销售额。对于国内厂商而言，短期内实现单芯片性能暴增的难度非常大，但通过高速接口IP构建算力集群，也能逐步进入类ChatGPT红利市场。随着奎芯科技等国产厂商不断推出国际领先水平的接口IP产品，国产算力集群的自主可控将不再是空谈。

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