Министерство торговли США вводит новый пакет экспортных ограничений, призванных помешать Китаю и другим странам закупать передовые чипы, сообщает Silicon Angle. В частности, ограничения коснутся предприятий, выпускающих микросхемы, а также работающих по заказу других организаций. Так, новые меры коснутся TSMC и Samsung Electronics, а также упаковщиков чипов, включая ту же TSMC.

Новые правила предусматривают получение производителями чипов и упаковщиками полупроводников лицензий на экспорт «определённых передовых чипов» в ряд регионов. Власти откажутся от подобных требований, если производитель чипов получит технические аттестации от доверенных участников цепочек поставок.

Так, разработчики чипов могут получить от американских властей статус «одобренных» или «авторизованных». Если разработчик подтверждает, что его чипы не достигают по своим характеристикам установленных США порогов производительности, лицензионные требования к ним отменяются. То же касается фабрик и компаний-упаковщиков. Если характеристики производимых чипов не превышают определённого порога, новые экспортные ограничения не применяются.

Источник изображения: CHUTTERSNAP/unsplash.com

Объявлено и о ряде других нормативных изменений. В частности, запускается процесс утверждения компаний в перечне одобренных дизайн-центров и поставщиков чипов и услуг OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test). Также оптимизированы процедуры раскрытия информации в случаях, если производитель принимает заказ клиента, потенциально способного перенаправить продукцию в Китай.

В связи с новыми правилами в чёрный список Entity List отправятся 16 новых организаций, включая некоторые ИИ-компании, поддерживающие развитие производства передовых чипов в Китае. Одной из таких компаний стала Sophgo — в прошлом году выяснилось, что она якобы передала выпущенную для неё продукцию компании Huawei, давно пребывающей в американском чёрном списке, после чего TSMC прекратила выполнение её заказов и поставки.

Министерство торговли вводит новые правила всего через несколько дней после того, как администрация уходящего президента США ввела глобальные ограничения на поставки ИИ-чипов и передовых моделей ИИ. Ранее американские власти уже вводили санкции, ограничивающие возможности китайской полупроводниковой индустрии. Речь идёт о закупках чипов NVIDIA, памяти HBM и других компонентов. Не щадят и союзников. Нидерландской ASML запрещено поставлять в КНР оборудование для DUV-литографии, на котором можно изготавливать 5- и 7-нм полупроводники.

TSMC, по сообщению The Register, полностью прекратит выпуск передовых изделий для китайских заказчиков, которые занимаются разработкой аппаратных ИИ-решений, включая ускорители на базе GPU. Данная мера, как утверждается, продиктована необходимостью соблюдения экспортных требований США.

Власти США последовательно вводят различные санкции, призванные ограничить возможности китайской полупроводниковой индустрии. Речь идёт о закупках чипов NVIDIA, памяти HBM и других компонентов. А нидерландской компании ASML запрещено поставлять в Китай оборудование для DUV-литографии, на котором можно изготавливать 5- и 7-нм продукцию.

Теперь новые ограничительные меры в отношении клиентов из КНР вводит TSMC. Этот контрактный производитель объявил о том, что с 11 ноября 2024 года прекращает отгружать чипы, произведённые по 7-нм и более совершенным технологиям, китайским заказчикам, которые занимаются разработкой ИИ-устройств и GPU.

Напомним, что в октябре TSMC уведомила американские власти о том, что некий китайский клиент, по всей видимости, пытается обойти экспортный контроль в отношении Huawei, размещая заказы на изделия, схожие с ИИ-ускорителем Ascend 910B. Это продукт был разработан Huawei в качестве альтернативы NVIDIA A100. Решение Ascend 910B представляет собой следующее поколение 7-нм чипа Ascend 910. По имеющейся информации, TSMC, следуя экспортным ограничения США, прекратила все поставки изделий этому неназванному клиенту.

Источник изображения: TSMC

Решение TSMC ограничит возможности китайских компаний по использованию технологий с нормами 7-нм и менее при создании ИИ-устройств. Вместе с тем, подчёркивается, что правила не распространяются на китайских клиентов, которые заказывают у TSMC 7-нм чипы для других приложений, таких как мобильные устройства и системы связи.

Как отмечает TrendForce, решение TSMC «отражает осторожную позицию гиганта контрактного производства в глобальной цепочке поставок полупроводников на фоне разгорающейся войны в сфере микрочипов между двумя мировыми сверхдержавами».

Компания OpenAI, по информации Reuters, разрабатывает собственные чипы для обработки ИИ-задач. Партнёром в рамках данного проекта выступает Broadcom, а организовать производство изделий планируется на мощностях TSMC ориентировочно в 2026 году.

Слухи о том, что OpenAI обсуждает с Broadcom возможность создания собственного ИИ-ускорителя, появились минувшим летом. Тогда говорилось, что эта инициатива является частью более масштабной программы OpenAI по увеличению вычислительных мощностей компании для разработки ИИ, преодолению дефицита ускорителей и снижению зависимости от NVIDIA.

Как теперь стало известно, OpenAI уже несколько месяцев работает с Broadcom над своим первым чипом ИИ, ориентированным на задачи инференса. Соответствующая команда разработчиков насчитывает около 20 человек, включая специалистов, которые ранее принимали участие в проектировании ускорителей TPU в Google, в том числе Томаса Норри (Thomas Norrie) и Ричарда Хо (Richard Ho). Подробности о проекте не раскрываются.

Reuters, ссылаясь на собственные источники, также сообщает, что OpenAI в дополнение к ИИ-ускорителям NVIDIA намерена взять на вооружение решения AMD, что позволит диверсифицировать поставки оборудования. Речь идёт о применении изделий Instinct MI300X, ресурсы которых будут использоваться через облачную платформу Microsoft Azure.

Источник изображения: Unsplash

Это позволит увеличить вычислительные мощности: компания OpenAI только в 2024 году намерена потратить на обучение ИИ-моделей и задачи инференса около $7 млрд. Вместе с тем, как отмечается, OpenAI пока отказалась от амбициозных планов по созданию собственного производства ИИ-чипов. Связано это с большими финансовыми и временными затратами, необходимыми для строительства предприятий.

Компания NVIDIA, по сообщению ресурса The Information, вынуждена повременить с началом массового выпуска ИИ-ускорителей следующего поколения на архитектуре Blackwell, сохранив высокие темпы производства Hopper. Проблема, как утверждается, связана с технологией упаковки Chip on Wafer on Substrate (CoWoS) от TSMC.

Отмечается, что NVIDIA недавно проинформировала Microsoft о задержках, затрагивающих наиболее продвинутые решения семейства Blackwell. Речь, в частности, идёт об изделиях Blackwell B200. Серийное производство этих ускорителей может быть отложено как минимум на три месяца — в лучшем случае до I квартала 2025 года. Это может повлиять на планы Microsoft, Meta✴ и других операторов дата-центров по расширению мощностей для задач ИИ и НРС.

По данным исследовательской фирмы SemiAnalysis, задержка связана с физическим дизайном изделий Blackwell. Это первые массовые ускорители, в которых используется технология упаковки TSMC CoWoS-L. Это сложная и высокоточная методика, предусматривающая применение органического интерпозера — лимит возможностей технологии предыдущего поколения CoWoS-S был достигнут в AMD Instinct MI300X. Кремниевый интерпорзер, подходящий для B200, оказался бы слишком хрупок. Однако органический интерпозер имеет не лучшие электрические характеристики, поэтому для связи используются кремниевые мостики.

В используемых материалах как раз и кроется основная проблема — из-за разности коэффициента теплового расширения различных компонентов появляются изгибы, которые разрушают контакты и сами чиплеты. При этом точность и аккуратность соединений крайне важна для работы внутреннего интерконнекта NV-HBI, который объединяет два вычислительных тайла на скорости 10 Тбайт/с. Поэтому сейчас NVIDIA с TSMC заняты переработкой мостиков и, по слухам, нескольких слоёв металлизации самих тайлов.

Вместе с тем у TSMC наблюдается нехватка мощностей по упаковке CoWoS. Компания в течение последних двух лет наращивала мощности CoWoS-S, в основном для удовлетворения потребностей NVIDIA, но теперь последняя переводит свои продукты на CoWoS-L. Поэтому TSMC строит фабрику AP6 под новую технологию упаковки, а также переведёт уже имеющиеся мощности AP3 на CoWoS-L. При этом конкуренты TSMC не могут и вряд ли смогут в ближайшее время предоставить хоть какую-то альтернативную технологию упаковки, которая подойдёт NVIDIA.

Таким образом, как сообщается, NVIDIA предстоит определиться с тем, как использовать доступные производственные мощности TSMC. По мнению SemiAnalysis, компания почти полностью сосредоточена на стоечных суперускорителях GB200 NVL36/72, которые достанутся гиперскейлерам и небольшому числу других игроков, тогда как HGX-решения B100 и B200 «сейчас фактически отменяются», хотя малые партии последних всё же должны попасть на рынок. Однако у NVIDIA есть и запасной план.

План заключается в выпуске упрощённых монолитных чипов B200A на базе одного кристалла B102, который также станет основой для ускорителя B20, ориентированного на Китай. B200A получит всего четыре стека HBM3e (144 Гбайт, 4 Тбайт/с), а его TDP составит 700 или 1000 Вт. Важным преимуществом в данном случае является возможность использования упаковки CoWoS-S. Чипы B200A как раз и попадут в массовые HGX-системы вместо изначально планировавшихся B100/B200.

На смену B200A придут B200A Ultra, у которых производительность повысится, но вот апгрейда памяти не будет. Они тоже попадут в HGX-платформы, но главное не это. На их основе NVIDIA предложит компромиссные суперускорители MGX GB200A Ultra NVL36. Они получат восемь 2U-узлов, в каждом из которых будет по одному процессору Grace и четыре 700-Вт B200A Ultra. Ускорители по-прежнему будут полноценно объединены шиной NVLink5 (одночиповые 1U-коммутаторы), но вот внутри узла всё общение с CPU будет завязано на PCIe-коммутаторы в двух адаптерах ConnectX-8.

Главным преимуществом GX GB200A Ultra NVL36 станет воздушное охлаждение из-за относительно невысокой мощности — всего 40 кВт на стойку. Это немало, но всё равно позволит разместить новинки во многих ЦОД без их кардинального переоборудования пусть и ценой потери плотности размещения (например, пропуская ряды). По мнению SemiAnalysis, эти суперускорители в случае нехватки «полноценных» GB200 NVL72/36 будут покупать и гиперскейлеры.

Компания Marvell Technology объявила о расширении сотрудничества с TSMC с целью создания первой в отрасли технологической платформы, ориентированной на производство кастомизированных изделий для дата-центров по нормам 2 нм. Речь, в частности, идёт об оптимизированных для облака ускорителях, коммутаторах Ethernet и цифровых сигнальных процессорах.

Отмечается, что разработка специализированных решений для ЦОД представляет собой трудоёмкую задачу. Дополнительные сложности создаёт необходимость адаптации под «тонкий» техпроцесс — в данном случае 2-нм методику TSMC. Новая платформа как раз и призвана решить проблемы.

Источник изображения: Marvell

В основу платформы положен обширный пакет интеллектуальной собственности Marvell, охватывающий полный спектр инфраструктурных компонентов. Это высокопроизводительные решения SerDes со скоростью свыше 200 Гбит/с, процессорные подсистемы, механизмы шифрования, межкристальные структуры, элементы интерконнекта, а также различные интерфейсы физического уровня с высокой пропускной способностью для вычислительных модулей, памяти, сетевых узлов и подсистем хранения данных.

Перечисленные компоненты, по сути, становятся строительными блоками для кластеров ИИ, облачных дата-центров и других инфраструктур, которые применяются для рабочих нагрузок ИИ и задач НРС. Благодаря использованию новой платформы Marvell разработчики смогут ускорить вывод на рынок передовых изделий и многочиповых решений, устраняющих существующие узкие места в ЦОД и поддерживающих самые сложные приложения.

Компания Socionext из Иокогамы (Япония) объявила о планах по выпуску в 2025 году усовершенствованных 2-нм чипов, предназначенных для использования в ЦОД, беспроводной 5G-инфраструктуре и сетевой периферии. После этого её акции выросли в цене на 16 %, что является самым большим ростом в течении дня за всю историю компании, сообщил Bloomberg.

Socionext также заявила, что в разработке и производстве чипов сотрудничает с ведущими производителями, такими как Arm и TSMC. Как ожидается, инженерные образцы 32-ядерного чипа Socionext, изготовленном с использованием технологии нового поколения TSMC, будут продемонстрированы в первой половине 2025 года.

Источник изображения: Socionext

Компания Socionext, созданная в 2015 году в результате объединения подразделений Fujitsu Semiconductor и Panasonic, разрабатывает кастомизированные системы на кристаллах для заказчиков из потребительской, автомобильной и промышленной сфер. Корпоративные клиенты всё чаще используют подобные чипы для конкретных приложений, и на этом рынке Socionext конкурирует с тайваньскими компаниями Faraday Technology Corp., Alchip Technologies Ltd. и Global Unichip Corp. Год назад Socionext с успехом провела первичное публичное размещение акций (IPO), в ходе которого стоимость её акций выросла на 15 % на фоне высокого спроса.

Компания Alphawave Semi анонсировала успешное воплощение в «кремнии» своих PHY-контроллеров HBM3 и UCIe. Что немаловажно, новые IP-блоки производятся с использованием 3-нм техпроцесса TSMC, что делает их весьма экономичными решениями и открывает путь к ещё более быстрым чиплетным платформам для рынка ЦОД и гиперскейлеров.

Компания, по её собственным словам, стала первым в мире разработчиком, представившим PHY для UCIe, который работает на скорости 24 Гбит/с на линию и обеспечивает совокупную пропускную способность 7,9 Тбит/с на миллиметр. При этом благодаря применению 3-нм техпроцесса TSMC он же обеспечивает и беспрецедентную экономичность, расходуя всего 0,3 пДж/бит.

Изображение: Alphawave Semi

Новый IP совместим с другими разработками Alphawave Semi, в частности, может работать вместе с блоками PCIe и CXL. Также он поддерживает продвинутые технологии упаковки, такие, как TSMC Chip-on-Wafer-on-Substrate (CoWoS) и Integrated Fan-Out (InFO), в том числе использующие органический субстрат, что удешевляет интеграцию.

Соответствующими скоростными характеристиками может похвастаться и PHY-контроллер HBM3. Он поддерживает 16 каналов, работающих на скорости 8,6 Гбит/с, при этом очень компактен и экономичен и полностью совместим со стандартами JEDEC. Благодаря возможностям тонкой подстройки контроллер можно идеально подогнать к потребностям конкретных решений, включая ИИ и HPC.

Согласно заявлению Alphawave Semi, два новых IP-блока станут ключевыми в чиплетном IP-портфолио компании. Благодаря им крупные гиперскейлеры и владельцы ЦОД-инфраструктуры смогут гибко проектировать и реализовывать кастомные SoC, отвечающие всем современным требованиям.

TrendForce отметила в своём новом исследовании, что в связи с резким ростом популярности приложений генеративного ИИ ведущие провайдеры облачных решений, включая Microsoft, Google, AWS, а также китайские технологические гиганты, такие как Baidu и ByteDance, значительно увеличили приобретение ИИ-серверов, необходимых для обучения и оптимизации ИИ-моделей.

Ажиотаж вокруг генеративного ИИ стал стимулом для разработки более мощных ИИ-серверов и роста этого сегмента рынка. Как полагают аналитики TrendForce, производители будут расширять использование в ИИ-системах передовых технологий, применяя мощные ускорители вычислений и высокопроизводительную память HBM в сочетании с современными методами упаковки чипов. Согласно прогнозу TrendForce, в течение 2023–2024 гг. вырастет спрос на HBM, а также на 30–40 % увеличатся мощности для выпуска чипов с использованием передовых методов упаковки.

Источник изображения: NVIDIA

TrendForce отметила, что для повышения вычислительной эффективности ИИ-серверов и увеличения пропускной способности памяти ведущие производители ИИ-микросхем, включая NVIDIA, AMD и Intel, наращивают использование HBM. В настоящее время у чипов NVIDIA A100/H100 имеется 80 Гбайт памяти HBM2e/HBM3. В суперчипе GH200 Grace Hopper используется ускоритель NVIDIA H100 с 96 Гбайт памяти HBM3.

В чипах серии AMD Instinct MI300 тоже используется память HBM3: у версии MI300A её ёмкость составляет 128 Гбайт, а у более продвинутой версии MI300X — 192 Гбайт. Также ожидается, что Google в рамках расширения ИИ-инфраструктуры начнёт в конце 2023 года в партнёрстве с Broadcom производство обновлённых тензорных чипов TPU, тоже с использованием памяти HBM.

Источник изображения: AMD

Согласно прогнозу TrendForce, в 2023 году будет выпущено ИИ-ускорителей с общим объёмом памяти HBM в пределах 290 млн Гбайт, что означает рост год к году на 60 %. В 2024 рост объёмов выпуска памяти HBM составит 30 % или более. Также будет расти спрос на передовые технологии упаковки чипов для сферы ИИ и высокопроизводительных вычислений (HPC). При этом преобладающим методом для ИИ-чипов будет Chip on Wafer on Substrate (CoWoS) от TSMC, позволяющий разместить на одной подложке до 12 стеков памяти HBM.

По оценкам TrendForce, с начала 2023 года спрос на CoWoS вырос почти на 50 % на фоне роста популярности ускорителей NVIDIA A100 и H100. Ожидается, что к концу года ежемесячный выпуск TSMC чипов с применением CoWoS вырастет до 12 тыс. Во второй половине 2023 года возможности заказа выпуска чипов с применением CoWoS будут ограничены в связи с растущим спросом на ИИ-чипы со стороны AMD, Google и других компаний.

Высокий спрос на использование CoWoS сохранится до 2024 года с прогнозируемым ростом производственных мощностей по упаковке этим методом на 30–40 % с учётом готовности соответствующего оборудования. Аналитики TrendForce не исключают возможности использования NVIDIA альтернативных технологий упаковки для производства ускорителей в случае сохранения высокого спроса на системы ИИ. Речь идёт о разработках компаний Samsung и Amkor.

NVIDIA в рамках GTC 2023 объявила о новом решении, которое привносит возможности ускорения работы в сферу вычислительной литографии. Это позволит крупным игрокам полупроводниковой отрасли, таким как ASML, TSMC и Synopsys, ускорить разработку и производство микросхем нового поколения по мере приближения характеристик чипов к физическим ограничениям.

Речь идёт о библиотеке NVIDIA cuLitho для вычислительной литографии. Говорится, что её интеграцией уже занимаются контрактный производитель TSMC, а также фирма Synopsys, работающая в области САПР для проектирования электроники. Производитель оборудования ASML также сотрудничает с NVIDIA в области GPU и cuLitho. Эти компании намерены встроить cuLitho в своё ПО, производственные процессы и системы на базе чипов с архитектурой NVIDIA Hopper.

Говорится, что предприятия, использующие cuLitho, смогут ежедневно производить в 3–5 раз больше фотошаблонов при в 9 раз меньших затратах энергии по сравнению с традиционными методами.

Источник изображения: NVIDIA

Предполагается, что решение NVIDIA позволит проектировать микросхемы по более «тонкому» техпроцессу, нежели это возможно сейчас. Кроме того, сократится время выхода продуктов на рынок и повысится энергоэффективность крупных дата-центров, отвечающих за управление производственными процессами. В частности, с применением cuLitho может быть заложена основа для выпуска изделий с нормами 2 нм и менее.

Источник изображения: NVIDIA

Утверждается, что, работая на базе GPU разработки NVIDIA, платформа cuLitho обеспечивает скачок производительности до 40 раз по сравнению с обычной литографией. Это даёт возможность 500 системам NVIDIA DGX H100 заменить 40 000 CPU благодаря параллельной обработке различных элементов вычислительной литографии. Кроме того, значительно снижается энергопотребление ЦОД и сокращается негативное воздействие на окружающую среду.

Тайваньская компания Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) приостановила поставку чипов по новым заказам китайской компании Phytium, которая на прошлой неделе была добавлена властями США в «чёрный» список Министерства торговли. Внесение компаний в этот перечень означает запрет для американских компаний на работу с ними и предоставление продуктов или услуг без получения соответствующих лицензий.

Иностранные компании, такие как TSMC, теоретически могут продолжать работать с компаниями из «чёрного списка», но США могут оказывать на них давление через их американских поставщиков. Например, когда США занесли Huawei в «чёрный» список, TSMC была вынуждена отказаться от сотрудничества с ней, поскольку многие ключевые технологии, лежащие в основе её производственных процессов, были разработаны американскими фирмами.

Пока неясно, оказывалось ли сейчас подобное давление на TSMC, и были ли ею прекращены поставки остальным шести суперкомпьютерным китайским фирмам из «чёрного» списка. Как сообщает South China Morning Post, TSMC выполнит заказы, размещённые Phytium до внесения в «чёрный список», но больше поставлять ей чипы не будет.

Прототип Tianhe-3. Фото: Xinhua

Предполагается, что Phytium стоит за развёртыванием систем высокопроизводительных вычислений для китайского военно-промышленного комплекса, использующего её разработки при создании гиперзвуковых ракет. Компания сотрудничает с Оборонным научно-техническим университетом Народно-освободительной армии Китая (NUDT), который ранее создал суперкомпьютеры Tianhe-1 и Tianhe-2, в своё время занимавшие первые строчки рейтинга TOP500.

Tianhe-3, один из трёх проектов китайских суперкомпьютеров экзафлопсного класса, должен был быть закончен в прошлом году, однако осенью было объявлено, что из-за пандемии коронавируса сроки сдвигаются. Летом 2020 года в распоряжении исследователей уже был прототип новой машины, имевший теоретическую производительность 3,146 Пфлопс. Он включал 512 плат с тремя процессорами Phytium MT2000+ и 128 плат с четырьмя Phytium FT2000+.

Точные параметры этих 7-нм Arm-чипов не приводятся, но в одной из свежих научных публикаций упоминается, что на каждый 64-ядерный FT2000+ в прототипе Tianhe-3 приходилось 64 Гбайт RAM. А каждый MT2000+ можно поделить на четыре NUMA-узла с 32 ядрами и 16 Гбайт RAM, то есть, судя по описанию, это 128-ядерный чип, о котором ранее ничего не было известно. Теперь же судьба этих CPU и суперкомпьютера Tianhe-3 и вовсе под вопросом.