美國將對H20出口管制和英偉達的“B20+GB20”替代方案

最近關於芯片出口管制比較重要的兩個消息：一個是壞消息，美國投行Jefferies的報告說BIS計劃把英偉達特供中國的H20納入出口管制。好消息是英偉達已經未雨綢繆，打算推出一個芯片+服務器的替代方案B20+GB20。

關於H20，我在中有詳細介紹。這種芯片雖然是“閹割版”，但還是能提供每秒可執行296萬億次8位整數操作（INT8 TOPS）或者浮點操作（FP8 TFLOPS），擁有96GB的第三代高帶寬內存，內存帶寬可以達到每秒4.0TB，這些特點讓H20在入門級GPU芯片中表現非常突出。儘管紙面性能不如一些高端型號的GPU，但實際應用中，由於內存性能的優勢，它在許多情況下比華爲的Ascend920系列要勝出一籌。據說國內公司已經訂購了近50多萬塊H20，總價值高達58億美元，將在今年年內交付。

從2022年10月起，BIS每年10月更新對華半導體出口管制規則似乎已形成慣例，英偉達推出的A100、H100的閹割版A800、H800在2023年10月那次規則更新後被管制。如無意外，H20大概率會被今年10月的規則更新禁掉。商務部有多種方法可以實現，比如對H20芯片本身進行管制，或者針對計算能力、內存容量劃更低的禁止線，讓H20落入管制的範圍。

英偉達可能已經瞭解到H20未來會被禁，正在提前設計替代方案。根據美國科技媒體的說法，英偉達明年會推出一款專供中國市場的GPU芯片B20。這種芯片是英偉達三月份發佈的Blackwell系列芯片的減配版，計算速度比Blackwell慢。但爲了彌補算力的缺陷，英偉達打算給這個芯片搭配一個服務器GB20，希望通過在其中同時安裝大量B20芯片，以數量優勢對衝計算速度缺陷。

消息人士透露，預計英偉達會在今年晚些時候開始量產B20，計劃在2025年第二季度開始出貨，由英偉達在中國的主要合作伙伴浪潮進行分銷。

現在還不清楚B20的性能參數，但很多分析認爲它會是一款入門級產品，和Blackwell系列的旗艦GPU B200不是一個等級。

美國對出口到中國的 GPU 實施嚴格的性能規定，使用一種稱爲 "總處理能力" (Total Processing Power, TPP) 的指標，TFLOPS（每秒執行的萬億次浮點運算，即計算能力）乘以精度位數（計算中使用的數據位數，例如 8 位FP8、16 位FP16或 32 位FP32，精度越高，每個數據點使用的位數越多，計算的準確性也越高），就能算出TPP。

我們知道目前BIS對數據中心GPU出口管制紅線是兩個指標：計算能力4800TPP，"性能密度" (Performance Density，即TPP分數除以芯片尺寸即可得到的數字）6.0，任何一個超了都會被管制。

H100和H200的TPP都是16000，遠超紅線，所以被管制。Blackwell系列芯片的計算能力更高，其在一塊芯片上集成兩個獨立的計算核心的雙晶體設計，可以輸出約4500TFLOPS 的FP8計算能力，也就是說TPP高達36000，是紅線（4800）的7.5倍。即使是比B200稍微差一些的B100也能提供3.5PFLOPS的密集FP8計算能力（28000TPP）。Blackwell系列的PD也明顯超標，因此，英偉達需要大幅削弱B20的性能，要不就是使用面積更大的芯片，才能合規。

爲了好懂，我以一個類比的方式解釋英偉達計劃推出的B20+GB20解決方案的原理。你可以把英偉達想象成一個廚師學校，剛培訓了一個新的廚師團隊（Blackwell系列芯片），都是做飯又快又好的大廚。中國的五星級餐廳想讓這些廚師來做大型宴會的餐飲，但是，美國不讓這些廚師進到中國服務。英偉達想了個辦法，派了一組次一點的廚師（B20）來，同時還搭配了大廚房（服務器GB20）。這些次一點的廚師在大廚房裡配合着工作，通過數量優勢發現還是能完成任務。

據瞭解，英偉達還計劃在GB20機架設計中整合NVLink技術，提高B20芯片之間的數據傳輸速度，同時加入新的冷卻解決方案，降低計算的功耗。

還是用廚師打比方去解釋這個設計：爲了確保大型宴會後廚做菜和上菜的速度，你把廚房的儲物櫃和冰箱升級成了更大容量的，這樣就可以一次性存放更多食材，不用頻繁補充（增加內存容量以便一次處理更多數據）。你還在廚房裡安裝了高速傳送帶，能把食材從儲物櫃和冰箱快速傳送到廚房各個烹飪區（加快內存和芯片間的數據傳輸速度）；在各個烹飪區之間還安裝了對講機系統，讓廚師們可以快速溝通協作（GB20機架整合NVLink，使多塊不同芯片間能快速通信）。最後，你還很貼心地給廚房安裝了強大的通風和冷卻系統，確保廚房不會因爲高強度工作而太熱（確保芯片在高負載下運行的冷卻解決方案）。

這樣一來，就能形成多個B20組成的高效計算集羣，訓練AI模型時可以把訓練數據分割成好多部分，讓多塊B20並行處理這些不同部分的數據，大大縮短訓練時間，且不會導致芯片因爲功耗過高而很快發燙。這樣一番操作，單獨每塊芯片和每個GB20服務器都不違反出口管制，但B20在GB20服務器裡整合起來用於大模型訓練的表現也不錯。

英偉達這招既能確保B20比華爲Ascend 920系列芯片表現更好，同時也能滿足美國出口管制的要求。這本質上還是一場“貓鼠遊戲”，只能說英偉達太想要繼續在中國市場賺錢了，對雷蒙多的威脅不屑一顧（畢竟明年民主黨還在不在臺上難說地很）。

過去一段時間，美國國內對芯片出口管制效果的質疑和反思越來越多，出現了一些比較客觀冷靜的分析。比如CSIS最近的一個報告，基於紐約聯邦儲備銀行4月份的數據，指出芯片出口管制導致美國公司收入下降、市值減少、全球競爭力變弱，用在創新和研發上的投入變少。許多美國公司因爲出口管制失去了中國的大客戶，但卻沒能找到新客戶來替代和彌補。即使是不受出口管制影響的中美公司之間的商業合作也受到了影響，因爲中國公司擔心未來可能會受到限制，不願再深化和美國公司的合作。出口管制還影響了美國公司和第三國公司的合作，因爲第三國公司很多和中國有生意，更傾向於選擇穩定的供應來源，而不是依賴於供應經常受出口管制影響的美國公司。

昨天“外交事務”也發表了一篇文章，持有類似的觀點。這篇文章認爲：當前美國的戰略是有缺陷的，過分關注拖慢中國的發展，卻導致美國公司因被迫退出中國市場而收入下降，連帶影響了研發投入。出口管制還無意中加速了中國國內半導體行業的發展，創造出了對中國本土設備、製造能力和AI芯片的新需求。美國應該更多地專注於自己的技術進步和創新能力，加大對下一代計算技術，如光子計算、神經形態計算和量子計算等領域的投資，這纔是領先中國的取勝之道。

但民主黨政府醞釀了大半年的一系列對華科技限制措施，已是箭在弦上，不在大選前發出來是不可能的。10月份左右臨近選舉日的那段時間，估計會有一波措施密集出來，如商務部半導體出口管制規則更新、雲服務限制，財政部反向CFIUS，司法部數據跨境新規等等。而可能的特朗普第二任期是會延續這些限制措施，還是有自己的想法，目前還不太能看出端倪。