实现生成式AI的关键半导体技术

作者：Steven Woo，Rambus研究员与杰出发明家

生成式AI最近在科技行业掀起了一股热潮，ChatGPT、Bard和Einstein GPT等标志性产品吸引了开发者、企业和消费者的目光。这些AI应用能够生成类似人类的文本、理解上下文，并以惊人的准确性执行翻译、总结等任务。虽然这些例子已经足以让人信服生成式AI的力量，但我们目前仍然处于一个初始阶段，还需要继续不断发展实现这一切的硬件技术。

随着生成式AI的训练和应用变得日益复杂，更加先进的模型、更大规模的数据集和海量数据处理需求要求更低的时延、更高的带宽、更多的存储和内存以及更强大的CPU算力。根据open.ai的数据，“自2012年以来，在运行最大规模的AI训练过程中所使用的计算量已经增加了30多万倍”。这一成就依托的是半导体行业几个关键领域的技术发展和快速产品升级。

在训练和推理加速器中，HBM3和GDDR6这两种内存技术对于支持生成式AI的开发至关重要。HBM是一种高性能的3D堆叠DRAM架构，最新的HBM3为内存和处理单元之间的数据传输提供更高的带宽和更低的功耗，同时还具有出色的延迟和紧凑的尺寸，因而成为AI训练硬件的绝佳选择。而GDDR6是一种带宽高、延迟低且实现成本更低的高性能图形内存技术。采用成熟制造工艺的GDDR6内存具有非常出色的性价比，因此是AI推理应用的最佳选择。

HBM3和GDDR6均能在AI应用中发挥更好的性能和效率，提升处理大型数据集的速度和效率，使生成式AI能够获得强大、高效的存储系统支持，为大规模AI应用提供必要的算力。

实现生成式AI的另一项关键技术是服务器的主内存。这些服务器用于访问和转换提供给先进训练引擎的数据，在保持训练流程的完整性方面起到了关键作用，而且对于找出实现高精度所需的最佳神经网络拓扑结构和数据格式的实验同样至关重要。作为最新DDR内存标准，DDR5提供更高的数据传输速率、更低的功耗和更大的密度，帮助提升数据处理的速度和效率。DDR5 DRAM使新一代服务器系统能够为超大规模和企业数据中心提供巨大的算力，从而满足高性能AI应用的需求，比如需要大量存储和算力的ChatGPT等。

CXL™也在这方面起到至关重要的作用。Compute Express Link™（CXL™）是处理器和加速器、智能网卡及内存设备之间的一种开放、标准的高速缓存一致性互连技术。凭借内存池、交换和“按需”内存范式等先进功能，CXL能够部署新的内存层，弥补主内存和SSD存储之间的延迟差距。新的内存层将提升带宽、容量和效率并降低总拥有成本（TCO）。这项技术对于需要实时处理大量数据的大规模AI应用尤为关键。

除了上述众所周知的技术之外，异构计算也给生成式AI带来了诸多好处。为了继续提升性能，越来越多的服务器正在转向异构计算架构，通过专用的加速器为CPU分担AI训练等专门的工作负载。这些加速器提供了这些应用所需的专门算力，提高了处理速度与结果的准确性。CXL也在这方面发挥了关键作用，通过内存、缓存一致性使CPU和加速器之间能够共享内存资源。

Rambus是公认的领先芯片和IP提供商，致力于实现数据中心的连接并解决内存和处理之间的瓶颈，为数据中心、5G、汽车和物联网领域AI的广泛发展提供支持。Rambus的多款产品和解决方案都可以很好地服务于生成式AI应用，促进生成式AI的发展。

例如，Rambus内存接口芯片、CXL内存互联计划、互连IP和内存IP——这些都能帮助满足生成式AI的发展需求，有助于提供这类要求严苛的工作负载所需的速度、容量和连接性。同时，Rambus还通过多层关键任务接口和安全IP解决方案实现基于硬件的加速器。随着AI行业的不断发展，Rambus在内存接口芯片以及接口和安全IP解决方案领域的专业知识对于推动AI和机器学习发展的边界将变得越发重要。

ChatGPT、Bard和Einstein GPT等最近的生成式AI产品激发了人们的想象力，展示了AI可以带来的各种新的可能性。为了使现在的AI继续实现突破，来自先进半导体技术的基础支持至关重要。Rambus在开发这些关键技术方面处于领先地位，并将继续投入，进一步推动这些技术的发展，为未来的生成式AI产品带来远超今天的新可能性。