ChatGPT的背后：指數(shù)級增長的芯片與半導(dǎo)體需求

   近期ChatGPT大火。除了模型本身帶來的紅利以外，還有模型需求增加導(dǎo)致的算力提升，因此有望帶來指數(shù)級增長的芯片與半導(dǎo)體需求。

　　原文：

　　ChatGPT熱潮席卷全球。ChatGPT(Chat Generative Pre-trained Transformer)是由OpenAI于2022年12月推出的對話AI模型，一經(jīng)面世便受到廣泛關(guān)注，其2023年1月月活躍用戶達到1億，是史上月活用戶增長最快的消費者應(yīng)用。

　　ChatGPT主要以問答類為主，但與其他問答類AI產(chǎn)品不同，其具備訓(xùn)練集中的所有知識，具有語言生成能力，可以實現(xiàn)擬人化交流，而不只是像天貓精靈、小愛同學(xué)等其他AI產(chǎn)品的一問一答模式。在問答模式的基礎(chǔ)上ChatGPT可以進行推理、編寫代碼、文本創(chuàng)作等等，這樣的特殊優(yōu)勢和用戶體驗使得應(yīng)用場景流量大幅增加。

　　▲芯片需求=量↑x價↑

　　1)量：AIGC帶來的全新場景+原場景流量大幅提高

　　① 技術(shù)原理角度：ChatGPT是基于GPT3.5架構(gòu)開發(fā)的對話AI模型，歷經(jīng) GPT-1/2/3迭代，在GPT3.5模型后，開始引入代碼訓(xùn)練和指令微調(diào)，加入RLHF技術(shù)(人類反饋強化學(xué)習(xí))，從而實現(xiàn)能力進化。GPT作為知名的NLP模型，基于Transformer技術(shù)，隨著模型不斷迭代，層數(shù)也越來越多，對算力的需求也就越來越大。

　　② 運行條件角度：ChatGPT完美運行的三個條件：訓(xùn)練數(shù)據(jù)+模型算法+算力。其中訓(xùn)練數(shù)據(jù)市場廣闊，技術(shù)壁壘較低，投入足夠的人力物力及財力后即可獲得；基礎(chǔ)模型及模型調(diào)優(yōu)對算力的需求較低，但獲得ChatGPT功能需要在基礎(chǔ)模型上進行大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練，存儲知識的能力來源于1750億參數(shù)，需要大量算力。所以，算力是ChatGPT運行的關(guān)鍵所在。

　　2)價：對高端芯片的需求將拉動芯片均價

　　采購一片英偉達頂級GPU成本為8萬元，GPU服務(wù)器成本通常超過40萬元。對于ChatGPT而言，支撐其算力基礎(chǔ)設(shè)施至少需要上萬顆英偉達GPU A100，一次模型訓(xùn)練成本超過1200萬美元。

　　從芯片市場角度出發(fā)，芯片需求的快速增加會進一步拉高芯片均價。目前OpenAI已推出20美元/月訂閱模式，初步構(gòu)建了優(yōu)質(zhì)的訂閱商業(yè)模型，未來繼續(xù)擴容的能力將會大幅提升。

　　“背后英雄”系GPU或CPU+FPGA等算力支撐

　　1)GPU可支撐強大算力需求。具體來說，從AI模型構(gòu)建的角度：第一階段是用超大算力和數(shù)據(jù)構(gòu)建預(yù)訓(xùn)練模型；第二階段是在預(yù)訓(xùn)練模型上進行針對性訓(xùn)練。而GPU由于具備并行計算能力，可兼容訓(xùn)練和推理，所以目前被廣泛應(yīng)用，ChatGPT訓(xùn)練模型中就已導(dǎo)入至少1萬顆英偉達GPU(曾經(jīng)風(fēng)靡一時的AlphaGO也只需要8塊GPU)，推理部分使用微軟的azure云服務(wù)，也需要GPU進行運作。所以，ChatGPT的火熱興起對GPU的需求可見一斑。

　　2)CPU+FPGA拭目以待。從深度學(xué)習(xí)的角度來看，雖然GPU是最適合深度學(xué)習(xí)應(yīng)用的芯片，但CPU和FPGA也不可忽略。FPGA芯片作為可編程芯片，可以針對特定功能進行擴展，在AI模型構(gòu)建第二階段具有一定的發(fā)揮空間。而FPGA想要實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)功能，需要與CPU結(jié)合，共同應(yīng)用于深度學(xué)習(xí)模型，同樣可以實現(xiàn)龐大的算力需求。

　　3)云計算依靠光模塊實現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)。AI模型向以ChatGPT為首的大規(guī)模語言模型發(fā)展，驅(qū)動數(shù)據(jù)傳輸量和算力提升。伴隨數(shù)據(jù)傳輸量的增長，光模塊作為數(shù)據(jù)中心內(nèi)設(shè)備互聯(lián)的載體，需求量隨之增長。此外，伴隨算力提升能耗增長，廠商尋求降低能耗方案，推動低能耗的光模塊發(fā)展。

　　結(jié)論：ChatGPT作為一種新興的超智能對話AI產(chǎn)品，無論是從技術(shù)原理角度還是運行條件角度，ChatGPT都需要強大算力作為支撐，從而帶動場景流量大幅增加，此外，ChatGPT對于高端芯片的需求增加也會拉動芯片均價，量價齊升導(dǎo)致芯片需求暴漲；面對指數(shù)級增長的算力和數(shù)據(jù)傳輸需求，可以進行提供的GPU或CPU+FPGA芯片廠商、光模塊廠商即將迎來藍海市場。

　　看好：看好國內(nèi)GPU、CPU、FPGA、AI芯片及光模塊產(chǎn)業(yè)鏈玩家。

　　① GPU:海光信息、景嘉微

　　② CPU:龍芯中科、中國長城

　?、?FPGA:安路科技、復(fù)旦微電、紫光股份

　?、?AI芯片：寒武紀、瀾起科技

　?、?光模塊：德科立、天孚通信、中際旭創(chuàng)

　　風(fēng)險提示：1)半導(dǎo)體下游需求不及預(yù)期；2)研發(fā)進度不及預(yù)期。