5万亿远远不是英伟达的极限


第一次在华盛顿召开GTC分会的同时,英伟达成为地球上第一家市值突破5万亿美元的公司,如果说人工智能英伟达起飞的重要推动力,那么在人工智能浪潮还没达到巅峰之前,英伟达的极限绝不仅仅是5万亿美元。 

随着英伟达股价的飙升,这可能是半导体大繁荣时代以来,第一次出现一家公司的市值占据全部半导体产业市值的半壁江山(如果抛开台积电)。提到台积电,财大气粗的英伟达终于做了一件苹果都未曾达到的成就——独占台积电最先进工艺的授权。 

据报道,英伟达已获得台积电即将推出的A16半导体工艺的独家使用权。两家公司目前正在对 A16 工艺进行联合测试,该工艺采用纳米片晶体管和超级功率轨技术。英伟达预计将将 A16 节点用于其下一代 Feynman GPU 架构,该架构计划于 2028 年发布。

 台积电A16投产时间给予英伟达2028 Feynman压力

  • A16 将于 2026 年进入风险生产,这是一项早期小批量试验,以证明产量和可制造性,量产将于2026年底和 2027 年,这意味着英伟达必须在2028年供货Feynman。

  • 与N2P相比,该节点提高了8-10%的性能,并降低了15-20%的功耗,从数据上看非常诱人,不过台积电的A16在外媒猜测中的用户包括了OpenAI、AMD 和      Nvidia,所以排他性看起来像抢先体验。

  • 台积电第二代GAAFET纳米片晶体管加上以超级电源轨形式呈现的背面供电可减少IR压降,从而减少电源线路上不必要的电压损失,实现更紧密的布线并提高成本,打破对大型GPU早期良率的限制。

封装和 HBM 供应塑造了 AI 加速器的竞争对手

  • 拥有 OSAT(外包半导体组装和测试提供商)的设备制造商发现台积电 CoWoS(基板上芯片)瓶颈存在漏洞,因为英伟达预留了2025年 CoWoS-L 产能的70%。台积电正在构建 CoPoS,这是一种面板级先进封装方法,此外,它还计划进行晶圆级封装,这将需要新的工具和合作伙伴。

  • HBM3E的高度为12,而HBM4可能达到16高度,使用直接铜对铜互连的混合键合,更有可能在HBM4E中。A16级GPU需要更多的TSV(硅通孔)线和更好的热控制。

除了在芯片制造方面布局未来之外,英伟达在2025年引领着服务器向800V直流体系过渡的革命。红杉资本合伙人大卫·卡恩 (David Cahn) 最近称人工智能电力是“2025年最佳交易”。他认为,人工智能的真正瓶颈不是计算,而是电力。英伟达应对服务器电力供应瓶颈给出的答案是800V直流体系。 

AI 工作负载的指数级增长正在增加数据中心的功率需求。传统的54 V机架内配电专为千瓦(KW)机架设计,无法支持即将进入现代AI工厂的兆瓦(MW)机架。从2027年开始,NVIDIA 正在率先向 800 V HVDC 数据中心电力基础设施过渡,以支持 1 MW 及以上的 IT 机架。该计划将推动创新,旨在为新一代 AI 工作负载建立高效、可扩展的供电,以确保提高可靠性并降低基础设施复杂性。 

NVIDIA 800 V HVDC 架构通过全面重新设计来应对空间限制、铜线依赖以及低效转化的问题。NVIDIA 正在与数据中心能源生态系统合作,研究实现这一概念所需的创新和变革。

图 NVIDIA 800 V HVDC 架构可更大限度地减少能源转换。(英伟达官网) 图 NVIDIA 800 V HVDC 架构可更大限度地减少能源转换。(英伟达官网) 

在配电中,使用800 V总线通道并从415 V AC切换到800 V DC,可通过相同的导体尺寸多传输 85% 的功率。出现这种情况的原因是,较高的电压会降低电流需求,降低电阻损耗并提高功率传输效率。“使用较低的电流,较薄的导体可以处理相同的负载,从而将铜缆需求降低 45%。此外,DC 系统还可消除 AC 特有的低效现象,例如蒙皮效应和无功功率损失,从而进一步提高效率。通过采用 800 V DC 配电,设施可获得更高的功率容量、更高的能效和更低的材料成本。”

“通过采用直接 800 V 输入,计算机架可以高效地处理电源传输,而无需依赖集成的 AC/DC 转换阶段。这些机架接受两条 800 V 导体馈送,并利用计算机架中的 DC/DC 转换来驱动 GPU 设备。消除机架级 AC/DC 转换元件可腾出宝贵空间来处理更多计算资源,从而实现更高密度的配置并提高散热效率。与需要额外电源模块的传统 AC/DC 转换相比,直接 800 V 输入可简化设计,同时提高性能。”

图 IT 机架的 800 V HVDC 配电以及 GPU 的 12 V DC/DC 转换(来源 英伟达官网)图 IT 机架的 800 V HVDC 配电以及 GPU 的 12 V DC/DC 转换(来源 英伟达官网)

800 V HVDC 的主要优势 

可扩展性: 使用相同的数据中心电力基础设施,支持功率在 100 kW 到 1 MW 以上的机架,从而实现无缝扩展。

效率 :与当前的 54 V 系统相比,端到端效率提升高达 5%,确保更高的能源利用率。

铜缆减少:与传统的 415 V AC 或 480 V DC 架构相比,800 V HVDC 可显著减少数据中心主干的电流、铜缆用量和热损耗。

可靠性:传统的 IT 机架式 PSU 依靠过度配置来减少机时间,但这会导致频繁的维护周期来更换出现故障的模块。 虽然集中式电源转换可提高系统可靠性,但在 HVDC 系统中,故障检测和可维护性是关键的创新领域。

IT 机架式 PSU 的空间限制会造成散热挑战,导致在成本和长期可靠性之间做出权衡。将 Power Conversion 从机架中移出可降低这些风险。

面向未来 :旨在满足 1 MW 机架的要求,能够随着数据中心需求的发展高效扩展到更高功率的机架。

无论是独占台积电A16,还是力推800V直流服务器架构,英伟达在AI产业的统治力正在不断增强,甚至已经布局好2027以后的发展未来。一个明显的数据是半导体公司的市值与资本支出比率为 75.1,是全球所有行业中最高的,这表明投资者预计芯片制造商在人工智能方面的大量支出将带来强劲的回报。在所有的投资中,英伟达无疑是最具统治力的那一个。 

英伟达从3万亿到4万亿用了41个交易日,而从4万亿到5万亿用了79个交易日,虽然攀升速度在放缓,你认为英伟达会用多少个交易日突破6万亿呢?

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