臺灣超級芯片問世！耗電或超大型工業設備，真的可以煎雞蛋了？

你能想象一枚芯片消耗幾千瓦的電力，甚至可能超過家用電爐嗎？這個可怕的燒電時代可能就要來了，世界芯片代工巨頭臺積電，已計劃生產晶圓級的巨大超級芯片，算力可能達到現有系統的40倍。自然，它的電力消耗也極爲恐怖，可能會達到數千瓦，這意味着它的用電量可能會超過電爐，好吧，未來芯片也可以煎雞蛋，再也不用點外賣了嗎？

所謂晶圓級集成，簡單來說，就是一張晶圓製成一個大芯片，而不是像現在這樣製成數十數百個，然後切割成一個個的小芯片。晶圓級集成可以減少芯片間的物理連接，降低複雜度，簡化系統，然後因爲數據傳輸距離縮短，可以極大地減少延遲，更快地處理信息，提升芯片的整體性能，同時還可以減少功耗，開發出前所未有的高性能處理系統，在人工智能、大數據分析等領域有着巨大的潛力。

比如英偉達最新發布的史上最強AI芯片B200 GPU，就是將兩個超大型Die（裸片）封裝製成的，兩個B200再加一個Grace CPU，就構成了GB200加速卡，兩個GB200再組成一個計算節點，18個節點再組成一個Rack機架，一共有36個CPU和72個B200 GPU，稱爲GB200 NVL 72，就可以訓練萬億參數的大模型了。

但如果把這些都集成到一個芯片上呢？這就是Cerebras Systems正在做的，現在最大的晶圓只有12寸，他們就在12寸的晶圓上集成了4萬億個晶體管，製成了90萬個內核的WSE-3，總面積46225平方毫米，和人腦袋差不多大，一個芯片就可以訓練24萬億個參數的大模型，可以構建比GPT-4大10倍的大模型，自稱是世界上最快的AI加速器。

那麼這個芯片是誰製造的呢？沒有任何懸念，肯定是臺積電。不僅WSE-3，特斯拉自動駕駛FSD已經結束公測，並已在中國初步獲批，你知道它的靈魂是什麼嗎？Dojo超級計算機，專門用來訓練視覺神經網絡，裏面包含了7360個D1芯片，這個D1芯片也是臺積電生產的。25個D1芯片網格化封裝，就成了一個訓練模塊（大芯片），這個封裝也是臺積電完成的。

在近日舉行的北美技術研討會上，臺積電詳細介紹了半導體和芯片封裝技術路線圖，未來將在整個晶圓級規模上集成系統，創建高性能的計算。目前特斯拉下一代Dojo訓練模塊已投入生產，到2027年將通過更復雜的晶圓級系統技術，將它的計算能力提高40倍。

具體來說，臺積電將通過CoWoS封裝技術，將多個芯片安裝在一個單獨的硅中介層上，超越傳統單芯片800mm²的尺寸限制，製造出更大的超級芯片。目前已可以創建最大爲2831mm² 的中介層，AMD的Instinct MI300X和英偉達即將推出的B200加速器就將在這個尺寸上封裝。

而下一代CoWoS將達到4719mm²，可以支持更多的HBM高帶寬內存堆棧，計算性能上將高出當前技術3.5倍。2027年將進一步提高到6864 mm²，可以集成更多的邏輯芯片和內存堆棧，預計性能將達到當前技術的7倍。

但你發現沒有，這個面積比起臺積電爲Cerebras Systems製造的46000多平方毫米的真正超級芯片面積要小得多，這是怎麼回事呢？目前Cerebras的技術仍然是獨一無二的，他們設計了更多的冗餘，來避開晶圓上的固有缺陷，因而可以讓晶圓級的超級芯片正常發揮作用。

而臺積電的封裝，實際是將更多的小芯片封裝在一起，提高芯片之間的數據帶寬，讓它們可以像單個的大芯片一樣有效工作，而不是直接製造成大芯片。不過不管是直接集成，還是間接封裝成大芯片，目前還是隻有臺積電有這樣的能力，隨着人工智能爆發對算力的指數式增長需求，晶圓級超級芯片會是未來的趨勢嗎？

不管是不是，這種芯片即使會降低能耗，也會消耗比現在更多的電力，像Cerebras Systems的WSE-3，功耗就達到了驚人的15千瓦，這都不是電爐的功率，而是大型工業設備了。臺積電未來封裝的大芯片，至少也會有數千瓦的功耗，煎雞蛋應該是沒有任何問題的。

當然，超級芯片一枚可能就要數百萬美元，煎雞蛋肯定是必須避免的，不然雞蛋熟了，AI也死了，你覺得可以採用那種方式來冷卻呢？歡迎留言討論。