ارائه‌دهندگان ابر عمومی به بازار تراشه وارد می‌شوند

مایکروسافت، AWS، گوگل و دیگران بازارهای CPU و GPU را با سیلیکون سفارشی مختل می‌کنند و ما باید پیش‌بینی می‌کردیم که این اتفاق می‌افتد.

ظهور سیلیکون سفارشی

رفع کمبود GPU و موارد دیگر

گسترش رقابت سیلیکون

دنیای رایانش ابری عمومی در نقطه‌ای بحرانی قرار دارد. ارائه‌دهندگان ابر با چالش‌های قابل توجهی در مواجهه با جهش جهانی تقاضا برای GPUها، که توسط هوش مصنوعی و سایر بارهای کاری داده‌محور تحریک می‌شود، روبرو هستند. با توجه به کمبودها و افزایش تقاضا، مسیر آسانی وجود ندارد. پس چه می‌توان کرد؟ وقتی در تردید هستید، خودتان بسازید.

کمبود GPU، که با اختلالات زنجیره تامین دوران همه‌گیری و افزایش رقابت برای تراشه‌های پیشرفته تشدید شده است، ابرهای عمومی عظیم را مجبور به رویارویی داخلی کرده است. شرکت‌هایی مانند مایکروسافت، AWS و گوگل دیگر به سخت‌افزارهای آماده‌ استفاده رضایت نمی‌دهند؛ بلکه رهبری توسعه تراشه‌های سفارشی را به عهده گرفته‌اند. این تغییر، که در ابتدا پاسخی به کمبودهای فوری بود، پتانسیل تغییر شکل صنعت ابر و بازارهای گسترده‌تر CPU و GPU را دارد. همان‌طور که ارائه‌دهندگان ابر عمیق‌تر به نوآوری تراشه‌ها می‌پردازند، پیشرفت‌های آن‌ها رقابت را تشدید و دینامیک‌های طولانی‌مدت صنعتی را مختل خواهد کرد.

ارائه‌دهندگان ابر عمومی همواره نوآور بوده‌اند. برای مثال، مایکروسافت. در کنفرانس سالانه Ignite، شرکت دو تراشه جدید را معرفی کرد که وعده می‌دهند مرزهای ممکن در پلتفرم Azure را گسترش دهند. Azure Boost DPU (واحد پردازش داده) برای بهینه‌سازی مدیریت داده‌ها به منظور پشتیبانی کارآمدتر از بارهای کاری هوش مصنوعی طراحی شده است. در همان زمان، Azure Integrated HSM (ماژول امنیت سخت‌افزاری) امنیت را برای فرایندهای رمزنگاری و مدیریت کلیدها ارتقا می‌دهد. هر دو هدف دارند تا چالش‌های خاص اکوسیستم ابر—بهینه‌سازی عملکرد و امنیت—را برطرف کنند، در حالی که کمتر به زنجیره تأمین سنتی GPU و CPU متکی هستند.

مایکروسافت تنها شرکت نپذیرنده‌ی موج‌ها نیست. AWS پیشاپیش با تراشه‌های سفارشی مانند Trainium برای آموزش یادگیری ماشین، Inferentia برای بارهای کاری پیش‌بینی، و سیستم Nitro خود برای مجازی‌سازی پیشرفته و امنیت، جایگاه خود را تثبیت کرده است. گوگل سال‌ها پیش واحدهای پردازش Tensor (TPU) خود را به‌عنوان راه‌حل سفارشی برای وظایف یادگیری ماشین به بازار عرضه کرد. این نوآوری‌ها نه تنها خلا ناشی از GPUهای سنتی را پر می‌کنند، بلکه نحوه‌ی تفکر ما درباره‌ی بارهای کاری در مقیاس بزرگ را بازتعریف می‌کنند.

بازیگرهای دیگر صنعت نیز مسیر مشابهی را دنبال می‌کنند. Nvidia، که بیش از همه به GPUهای خود شهرت دارد، تراشه‌های Bluefield را معرفی کرده و AMD به پورتفوی خود Pensando متمایل شده است. نتیجه، یک اکوسیستم است که به‌طور فزاینده‌ای به شتاب‌دهنده‌های سفارشی تنظیم‌شده برای وظایف خاص وابسته است—چیزی کاملاً متفاوت از روزهایی که تعداد کمی از برندها بازار تراشه را در اختیار داشتند.

انگیزه اصلی سرمایه‌گذاری در سیلیکون سفارشی واضح است: GPUهای سنتی، هرچند قدرتمند، اغلب برای برآورده کردن تقاضاهای دقیق رایانه‌گری ابری مدرن بیش از حد مصرف انرژی، گران‌قیمت و عمومی هستند. به‌عنوان مثال، با وجود تقاضای بیشتر نسبت به عرضه GPUهای Nvidia، راه‌حل‌های جایگزین مانند تراشه‌های طراحی‌شده سفارشی کنترل بیشتری بر نسبت قیمت‑عملکرد، کارایی انرژی و نیازهای خنک‌سازی فراهم می‌کنند.

علاوه بر این، تراشه‌های سفارشی امکان ایجاد سیستم‌های بسیار تخصصی را فراهم می‌کنند که برای بارهای کاری خاص، عملکرد بهتری نسبت به پردازنده‌های عمومی داشته باشند. تراشه‌های امنیتی مانند HSM مایکروسافت، Nitro AWS و Titan گوگل، به‌عنوان مثال، نشان می‌دهند که سخت‌افزارهای سفارشی می‌توانند مسائل خاصی مانند کاهش تأخیر در وظایف رمزنگاری یا اعتبارسنجی سلامت سیستم از سطح سخت‌افزار را حل کنند. با انتقال امنیت به سیلیکون اختصاصی، این ارائه‌دهندگان مقیاس‌پذیری را ارتقا، هزینه‌ها را کاهش و اعتماد مشتریان را بهبود می‌بخشند—سه ضرورت در بازار رقابتی ابر امروز.

این همچنین یک راه‌حل برای مسائلی است که بسیاری از صنایع با آن مواجه هستند. تراشه‌های سفارشی به ارائه‌دهندگان ابر عمومی اجازه می‌دهند تا بسیاری از موانع تولید که شرکت‌های سنتی CPU و GPU با آن مواجه‌اند دور بزنند. زنجیره‌های تأمین موجود با اختلافات تجاری آمریکا با چین، تمرکز تولید نیمه‌هادی‌ها در آسیا، و مالیات‌های بر کالاهای پیشرفته مواجه‌اند. با بر عهده گرفتن نیازهای تولید سیلیکون خود و نوآوری همراه با شرکا، ارائه‌دهندگان ابر برتری کسب می‌کنند.

این موضوع پیامدهای عمیقی برای صنایع بزرگتر CPU و GPU خواهد داشت. اول و مهم‌تر از همه، رقابت مستقیم افزایش خواهد یافت. اینتل، AMD و Nvidia سال‌ها یک انحصار مجازی بر بازار تراشه داشتند. اما همان‌طور که ارائه‌دهندگان ابر عمومی مجموعه‌های سیلیکون سفارشی خود را گسترش می‌دهند، سطح جدیدی از رقابت پدید می‌آید. به‌طور اساسی ارائه‌دهندگان ابر به تولیدکنندگان تراشه تبدیل می‌شوند.

رقابت غیرمستقیم نیز در حال افزایش است. رقابت از سوی ارائه‌دهندگان ابر، شرکت‌های سنتی تراشه را مجبور می‌کند تا برای دفاع از سهم بازار خود، سریع‌تر نوآوری کنند. اگر AWS یا گوگل بتوانند قدرت محاسباتی نسل آینده را بدون تکیه بر Nvidia فراهم کنند، دیگر شرکت‌ها تا چه مدت برای سخت‌افزارهای قدیمی قیمت‌های پریمیوم پرداخت خواهند کرد؟ به همین ترتیب، تخصص هایپر اسکالرها در طراحی سیلیکون تخصصی می‌تواند به روند گسترده‌تری منجر شود: شرکت‌ها در همکاری با تولیدکنندگان نیمه‌رسانا، سخت‌افزارهای سفارشی می‌سازند.

این امر در اینجا پایان نمی‌یابد. سیلیکون سفارشی می‌تواند نوآوری را فراتر از صنعت ابر پیش ببرد. پتانسیل این تراشه‌ها برای تأثیر بر خودکارسازی خودروها، رباتیک یا حتی دستگاه‌های شخصی را در نظر بگیرید. علاوه بر این، چون شتاب‌دهنده‌های سفارشی بر کارایی و تخصصیت تاکید دارند، می‌توانند به کاهش هزینه‌های محیط‌زیستی مرتبط با تولید و بهره‌برداری GPUهای پیشرفته کمک کنند و بهره‌برداری خالصی برای صنایع فراتر از فناوری ایجاد کنند.

توسعه تراشه داخلی با چالش‌های خاص خود همراه است. طراحی، آزمون و تولید نیمه‌هادی‌ها کار ساده‌ای نیست. ارائه‌دهندگان ابر وارد حوزه‌ای سرمایه‌بر و پرریسک می‌شوند که معمولاً توسط شرکت‌هایی مانند TSMC و سامسونگ تسلط دارد. برای موفقیت، آن‌ها باید به‌صورت نزدیک با تولیدکنندگان و معماران تراشه همکاری کنند تا اطمینان حاصل شود که طراحی‌های تخصصی آن‌ها به‌سرعت و با هزینه مقرون‌به‌صرفه به‌صورت انبوه تولید می‌شوند.

از همه مهم‌تر، نظارت‌های قانونی ممکن است به‌زودی موضوعی مهم شود. همان‌طور که هایپراسکلرها کنترل بیشتری بر اکوسیستم‌های سخت‌افزاری خود به دست می‌آورند، سؤالاتی درباره رفتارهای ضد رقابتی به‌طور طبیعی بروز می‌کند. اینکه این شرکت‌ها چگونه این نگرانی‌ها را بدون خفه کردن نوآوری حل می‌کنند، برای آینده تراشه‌های سفارشی کلیدی خواهد بود.

سرمایه‌گذاری رو به رشد در تراشه‌های سفارشی نمایانگر تغییری رادیکال برای هر دو صنعت ابر و نیمه‌رسانا است. به جهات مختلف، این موضوع نشانهٔ آغاز دوره‌ای است که در آن هایپراسکلرها نوآوری‌های رایانش ابری را بر‌عهد می‌کنند و به‌صورت بنیادی اکوسیستم‌های سخت‌افزاری زیرین را بازآفرینی می‌کنند. این تحول نه تنها بسترهای ابر را با عملکرد، امنیت و مقیاس‌پذیری بهتر ارتقا می‌دهد، بلکه می‌تواند درهای نوآوری غیرمستقیم، شراکت‌های جدید میان صنایع و راه‌حل‌هایی برای موانع تجاری مداوم را باز کند.