akceleratory graficzne

Choć wdrażanie akceleratorów Blackwell (w tym superchipów GB200) nie przebiega może tak gładko, jak chciałaby NVIDIA i jej klienci, to wydaje się kwestią czasu, kiedy znacząca część infrastruktury serwerowej dużych firm będzie na nich bazowała. Kolejny krok w tym kierunku uczyniło Google Cloud, które poinformowało o wdrożeniu serwerów NVL72 wykorzystujących najnowsze superchipy. Będą one dostępne dla klientów w ramach maszyn wirtualnych.

Debiut rynkowy najwyżej pozycjonowanych konsumenckich kart GeForce RTX 5000 nie należał do najbardziej udanych. Chodzi tutaj między innymi o poważne problemy z dostępnością nowych GPU. Sytuacja na pewno z czasem się poprawi, ale obecnie kupno tych kart nierzadko graniczy z cudem. Pomóc w tej sytuacji ma między innymi potencjalna decyzja NVIDII o przekierowaniu części linii produkcyjnych akceleratorów AI do wytwarzania GeForce RTX 5090.

Akceleratory AI bazujące na architekturze Blackwell wciąż są postrzegane jako relatywna nowość. Do odbiorców trafiła bowiem dopiero pierwsza partia serwerów wykorzystujących to rozwiązanie. NVIDIA nie zwalnia jednak tempa. Trwają już obecnie zaawansowane prace nad architekturą kolejnej generacji. Są przesłanki, by sądzić, że akceleratory Rubin zadebiutują szybciej niż oczekiwano, choć raczej nie wyprą one na razie z rynku układów Blackwell.

Układy graficzne Blackwell mają szanse stać się w nieodległej przyszłości jednym z fundamentów rozwoju sztucznej inteligencji. W ofercie NVIDII znajdują się akceleratory zarówno z dwoma, jak i z jednym układem tego typu. Duże podmioty stosunkowo rzadko sięgają jednak po te drugie, w rezultacie to GB200 cieszy się największą popularnością. To miało skłonić NVIDIĘ do szybkiego zakończenia produkcji akceleratorów z pojedynczym GPU.

Administracja Joe Bidena w ostatnich dniach swojego urzędowania wprowadziła kolejne restrykcje dotyczące najbardziej zaawansowanych technologii. Tym razem chodzi o sektor sztucznej inteligencji. W ich wyniku cały świat został podzielony na trzy kategorie, które różnią się skalą obostrzeń dotyczących zakresu dozwolonego eksportu chipów AI. Niestety Polska została zaliczona do krajów poziomu drugiego, który nie gwarantuje nieograniczonego dostępu do tej technologii.

Boom na sztuczną inteligencję oznacza także olbrzymie zapotrzebowanie na sprzęt do jej obsługi, a także na procesy i komponenty wykorzystywane do jego produkcji. Na szczycie tej listy znajduje się między innymi pamięć HBM3E. Jej głównymi dostawcami są firmy SK hynix, Micron oraz Samsung. W sieci pojawiły się informacje, według których ostatnie z wymienionych przedsiębiorstw wciąż ma problemy, by dostarczyć NVIDII pamięć o odpowiedniej jakości.

Produkcja najbardziej zaawansowanych chipów to wciąż domena Tajwanu. To właśnie tam wytwarzane są między innymi akceleratory NVIDIA Blackwell. W Arizonie finalizowana jest jednak budowa ośrodka TSMC, który będzie mógł produkować w procesie technologicznym klasy 5 nm i 4 nm. Najnowsze doniesienia wskazują, że część układów z rodziny Blackwell może być wkrótce wytwarzana w amerykańskiej fabryce. Prowadzone są w tej sprawie rozmowy.

Choć Elon Musk początkowo odnosił się bardzo nieprzychylnie do rozwoju sztucznej inteligencji, to ostatecznie zdecydował się na olbrzymie inwestycje w ten segment rynku. Jego firma xAI operuje obecnie jednym z największych klastrów serwerowych na świecie. Co ważne, multimiliarder nie powiedział w tej kwestii jeszcze ostatniego słowa. Trwa bowiem właśnie dalsze rozbudowanie potencjału sprzętowego przedsiębiorstwa. Bazą są akceleratory Hopper.

Produkcja sprzętu komputerowego to bardzo skomplikowany proces. Na kształt ostatecznego produktu ma wpływ wiele czynników. Jednym z fundamentalnych elementów w przypadku akceleratorów do obsługi AI jest projekt. Czasami pojawiają się na tym etapie błędy, które ciężko jest wychwycić przed rozpoczęciem produkcji. Z taką sytuacją mieliśmy do czynienia w przypadku układów z rodziny Blackwell. NVIDIA wzięła na siebie pełną odpowiedzialność za ten stan rzeczy.

Producenci kart graficznych i akceleratorów AI muszą nieustannie inwestować w badania i rozwój. To właśnie dzięki wieloletnim wydatkom tego typu NVIDIA zawdzięcza swój obecny sukces. Trafne decyzje rozwojowe przekładają się wcześniej czy później na wyższe przychody, co z kolei pozwala jeszcze bardziej zwiększyć budżet tego działu. Z taką sytuacją mamy właśnie do czynienia w przypadku NVIDII. Niestety AMD musi pogodzić się na razie z rolą drugoplanową.

Amerykańskie sankcje to niewątpliwie olbrzymi problem dla wielu chińskich firm. W sposób szczególny dotyczy to przedsiębiorstw, które działają w branży sztucznej inteligencji. Nie mają one bowiem oficjalnie dostępu do najbardziej zaawansowanych akceleratorów AI. Restrykcje prowadzą jednak zawsze do powstania czarnego rynku, a także skłaniają do podjęcia prób ich ominięcia. Niektóre firmy tworzą w tym celu fasadowe podmioty, które przeprowadzają spore transakcje.

Boom na sztuczną inteligencję skłania coraz większą liczbę podmiotów do inwestycji w infrastrukturę serwerową. Obecny sprzęt umożliwia osiągnięcie mocy obliczeniowej, która jeszcze kilka lat temu była poza zasięgiem większości firm. Odpowiednie inwestycje poczynił też właściciel platformy X - Elon Musk. Miliarder pochwalił się właśnie uruchomieniem klastra serwerowego, który przyćmiewa swoim potencjałem nawet większość superkomputerów.

Amerykańskie sankcje mocno utrudniają dostęp chińskich podmiotów do technologii bazujących na wykorzystaniu sztucznej inteligencji. Jedną z kluczowych barier jest tutaj zakaz eksportu do Państwa Środka najwydajniejszych akceleratorów do obsługi AI. Jak wskazują jednak najnowsze doniesienia, Chiny nie są całkowicie odcięte od tych technologii. Zachodnie spółki technologiczne mają bowiem udostępniać podmiotom z tego kraju swoją moc obliczeniową.

Sukces w branży nowych technologii nie jest możliwy bez nieustannych inwestycji na badania, rozwój, a w wielu przypadkach także ośrodki produkcyjne. Jest to jeden z najbardziej innowacyjnych obszarów rynku, gdzie przerwa w inwestycjach może skutkować nawet wieloletnim opóźnieniem względem konkurencji. Firma SK hynix doskonale to rozumie, ponieważ w najbliższym czasie zamierza przeznaczyć na rozwój kilkadziesiąt miliardów dolarów.

Od dłuższego czasu działalność zachodnich firm technologicznych na rynku chińskim podlega dużym ograniczeniom. Największym problemem są sankcje, które zabraniają sprzedaży najbardziej zaawansowanych chipów. To skłania do poszukiwania alternatywnych rynków zbytu. Najnowsze doniesienia wskazują, że NVIDIA swój wzrok skieruje teraz w stronę Bliskiego Wschodu, jednak nawet w tym przypadku musi liczyć się z ograniczeniami.

Postęp technologiczny bardzo często wiąże się z koniecznością ponoszenia coraz wyższych kosztów. Składają się na nie niezbędne ulepszenia w zakresie procesów technologicznych, ale także wydatki badawczo-rozwojowe. W tym kontekście nie jest zaskoczeniem, że TSMC planuje podnieść ceny na swoje usługi. Podwyżki najmocniej odczują podmioty, które korzystają z najbardziej zaawansowanych metod pakowania chipów tajwańskiej firmy.

Choć na rynku nie zadebiutowały jeszcze akceleratory AI z generacji Blackwell, to firma NVIDIA ma plany sięgające daleko w przyszłość. Część z nich dotyczy układów graficznych Rubin. Wzmianka o nich pojawiła się w trakcie wystąpienia dyrektora generalnego NVIDII, Jensena Huanga, na startujących na Tajwanie targach Computex 2024. Choć brak na razie bliższych szczegółów dotyczących tych układów, to wiemy, że wykorzystają one pamięci najnowszej generacji.

NVLink to technologia NVIDII, która pozwala na wydajne komunikowanie się między sobą układów graficznych, a także procesorów i układów graficznych. Obecnie jest zazwyczaj wykorzystywana w serwerach będących bazą dla sztucznej inteligencji. Kilka dużych firm technologicznych połączyło siły, żeby opracować konkurencyjne rozwiązanie UALink (Ultra Accelerator Link). Znajdują się wśród nich Microsoft, Intel, AMD, Meta, HPE, Broadcom i Cisco.

Od dłuższego czasu możemy zauważyć, że chipy krzemowe stają się coraz cieplejsze i bardziej energochłonne. Lisa Su, CEO AMD, na gali rozdania nagród na targach ITF World 2024, przedstawiła plan, który ma zapewnić trzydziestokrotny wzrost wydajności energetycznej do 2025 roku i stukrotny do 2027 roku dla infrastruktury AI wykorzystującej chipy EPYC i Instinct. Zwróciła również uwagę na największy obecnie problem branży sztucznej inteligencji.

Samsung na rynku pamięci operacyjnej HBM nieco odstaje od konkurencji, która obecnie cieszy się pełną masową produkcją chipów HBM3E. Oliwy do ognia dolewają problemy związane z nieprzejściem testów wewnętrznych NVIDIA, co na ten moment wyklucza możliwość dostarczania chipów pamięci dla akceleratorów graficznych B200 i H200. Sytuacja jest dynamiczna, ponieważ dotychczasowy szef działu półprzewodników Samsunga pożegnał się ze stanowiskiem.

Cele strategiczne Chin zakładają docelowo jak największe uniezależnienie się tego kraju od zachodnich technologii. Kwestia ta oraz amerykańskie sankcje, skłaniają władze Państwa Środka do szeroko zakrojonych inwestycji w branżę produkcji chipów. Chiny posiadają już własne procesory oraz karty graficzne, choć oczywiście rozwiązania te nie mogą równać się z zachodnimi. Do rozwoju branży mają przyczynić się także specjalne dofinansowania rządowe dla firm.

Układ NVIDIA H100 okazał się dla amerykańskiej firmy wielkim sukcesem. W drugim kwartale bieżącego roku na rynku zadebiutuje jego ulepszona wersja, czyli H200. NVIDIA planuje wypuścić wkrótce także pierwsze akceleratory z rodziny Blackwell, czyli B100. Rok 2025 ma należeć z kolei już do układów B200. Przedstawiciel firmy Dell podzielił się niezwykle ciekawymi informacjami na temat spodziewanego poboru mocy ostatnich z wymienionych GPU.

Układy graficzne NVIDIA H100 i A100 cieszą się aktualnie na tyle dużą popularnością, że zamówienie ich wiąże się z koniecznością czekania w kolejce chętnych. Jest to oczywiście spowodowane boomem na sztuczną inteligencję. Jak przekonuje TSMC, w najbliższej przyszłości kolejki mogą jednak zniknąć, a przynajmniej znacząco się zmniejszyć. Nie oznacza to jednak spadku popularności akceleratorów, a optymalizację procesu produkcyjnego przez tajwańską spółkę.