盘点2023｜“iPhone时刻”引爆芯片需求，3nm来了

（源初/文）2023年，全球芯片行业继续保持增长态势，根据国际半导体产业协会预测，2023年全球半导体销售额将达到6860亿美元，同比增长10.1%，5G、云计算、人工智能等新兴应用的快速发展，推动了芯片需求的增长。

而要说2023年芯片领域什么最热，故事还要从年初的ChatGPT开始，黄仁勋当时表示：“我们正处于AI的‘ iPhone 时刻’。”成就生成式AI的背后，自然是AI算力的支持。

“iPhone时刻”引爆芯片需求

2023年3月，英伟达宣布推出全新的H100 NVL计算加速卡，专为大型语言模型训练（LLM）设计，性能更强。其搭载了两个基于Hopper架构的H100芯片，顶部配备了三个NVLink连接器，在服务器里使用了两个相邻的PCIe全长插槽。H100 NVL计算卡的FP64计算性能为134TFLOPS，TF32计算性能为1979 TFLOPS，FP8计算性能为7916 TFLOPS，INT8计算性能为7916 TFLOPS，是H100 SXM的两倍。其具有完整的6144位显存接口，显存速率可达5.1Gbps，意味着最大吞吐量为7.8TB/s，是H100 SM3的两倍多。

年底，英特尔CEO 基辛格首次公开介绍第三代英特尔AI加速器Gaudi 3，它用于深度学习和大型生成式AI模型。英特尔计划明年发布Gaudi 3，称Gaudi 3的性能将优于英伟达的主打AI芯片H100。据悉，Gaudi 3将于2024年推出，采用5nm制程，相较前代提供到达4倍的BFloat16 功能、2 倍的运算能力、1.5倍的网络频宽和1.5倍的HBM容量。

AMD也在年底正式发布两款AI芯片旗舰产品，Instinct MI300X与MI300A。MI300X专为生成式AI智能算力设计的数据中心GPU，正面对标英伟达H100；MI300A则是专为超级计算机设计的APU产品。APU为AMD在2011年提出的升级版CPU概念，其将CPU和GPU组合在同一个晶片上，以满足超级计算机高性能计算的要求。

端侧AI卷起来

端侧AI的概念也开始兴起。今年5月，高通在线上发布了《混合AI是AI的未来》白皮书，梳理了高通在AI领域技术发展和应用趋势方面的洞察，旨在与更多合作伙伴共同探索AI技术普惠之路。通过终端侧AI算力与云端的结合，恰恰能够解决目前生成式AI完全依靠云端而出现的各种隐忧。例如在功耗方面，如果在云端运行一个超过10亿参数的生成式AI模型，可能需要数百瓦功耗的话，但在终端侧运行需要的功耗仅有几毫瓦。

高通在今年巴展期间所带来的Stable Diffusion在Android终端上的演示为例，能够在15秒内完成20步推理，生成包含细节的图像，整个过程全部在本地化进行，即使手机设置成飞行模式，也能完成根据文字描述所进行的绘画创作任务。这种特性既为用户带来了更加灵活高效的使用方式，又大大提升了隐私保护性。

骁龙峰会期间发布的第三代骁龙8移动平台，NPU提升高达98%，能效提升40%。在AI表现上可实现本地运行100亿参数的模型，面向70亿参数大语言模型每秒生成高达20个token，实际应用中可在本地实现一秒内完成Stable Diffusion的图片生成。同期发布的面向移动PC领域的骁龙X Elite，CPU+GPU+NPU结合而成的AI算力更是高达75TOPS，其中NPU算力高达45TOPS，AI处理速度是竞品的4.5倍。

年底，英特尔在以“AI Everywhere”为主题的活动中发布酷睿Ultra移动处理器，英特尔为新CPU配备NPU提供“低功耗人工智能加速和CPU/GPU卸载”，专为在低功耗下长时间运行的AI工作负载而设计，与CPU 和GPU的AI功能相辅相成，与前代相比，能够带来2.5倍的能效表现，能够执行人工智能驱动的任务，如背景模糊、眼动追踪和图片框架等。

联发科的9300同样搭载了基于硬件的生成式 AI 引擎，生成式 AI transformer 运算速度快 8 倍，2 倍整数和浮点运算速度，功耗较前一代降低 45%，最高可支持 330 亿参数的 AI 大语言模型，支持 NeuroPilot Compression 内存硬件压缩技术，生成式 AI 端侧技能扩充技术。

3nm终于来了

相比于去年A16处理器的小修小补，苹果伴随iPhone 15 Pro系列推出的A17 Pro终于迎来台积电3nm制程，拥有高达170亿个晶体管，也成为了业界首款搭载3nm制程芯片的系列手机。A17 Pro芯片硬件加速光线追踪的运行速度提升最高可达4倍，神经网络引擎运行机器学习模型的速度提升最快可达2倍，每秒可执行最高达35万亿次操作。

根据台积电给出的数据显示，3nm制程的逻辑密度将增加约70%，相同功耗下，速度提升10~15%，或于相同速度下，功耗降低25~30%。不过，台积电3nm制程对于iPhone所带来的使用体验提升并不明显。考虑到机身设计问题，也为iPhone 15 Pro系列带来了散热问题。

10月底，苹果再次伴随新款Macbook Pro系列发布采用3nm制程的M3系列芯片。苹果表示M3在CPU性能上比M1快了35%。M3还配备了采用下一代架构的10核GPU，图形性能比M1快65%。M3还支持高达 24G B 的统一内存和一台外接显示器。M3 Pro在单线程任务中，CPU性能比M1 Pro快30%。M3 Pro最高支持36GB统一内存。M3 Max拥有920亿个晶体管和16核GPU，包括12个性能核心和4个效率核心，以及40核GPU，比M1 Max快50%。M3 Max最高支持128GB统一内存。M3 Max的GPU性能比M1 Max快80%。

展望2024年，全球芯片行业仍将保持增长态势。 云计算、人工智能等新兴应用的快速发展，将继续推动高性能芯片的需求。预计在2024年，云计算、人工智能芯片的市场规模将达到3000亿美元，同比增长15%。

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