تراشه TPU گوگل ستون فقرات آموزش هوش مصنوعی اپل و جمینای, در آزمایشگاههای پیشرفته گوگل در مانتینویو، صدها رک سرور با سرعت شگفتانگیز در حال پردازش محاسبات سنگین هوش مصنوعی هستند. این زیرساخت قدرتمند، قلب تپنده واحدهای پردازش تنسور (TPU) است که بار آموزش مدلهای کلان از جمله Apple و جمینای گوگل را بر دوش میکشند.

رهبری گوگل در توسعه سیلیکون اختصاصی برای ابر گوگل پیشگام ورود به حوزه تراشههای هوش مصنوعی سفارشی ابری بود. سه سال پس از آن، آمازون با اینفرنتیا و مایکروسفت در اواخر ۲۰۲۳ با مایا به میدان آمدند.

آلفابت اعلام کرد درآمد سهماهه ابر برای اولین بار از سقف ۱۰ میلیارد دلار فراتر رفته که نشاندهنده افزایش ۲۹ درصدی است. دانیل نیومن، مدیرعامل فیوچروم، تأکید میکند که تفاوت سیلیکونی یکی از عوامل کلیدی ارتقای گوگل از جایگاه سومین ارائهدهنده ابر به سطح رقبای برتر است. در جولای اخیر، سیانبیسی نخستین تور تصویری از لابراتوار تراشه گوگل برگزار کرد.

امین وحدت، رئیس بخش تراشههای ابری سفارشی، ریشه این ماجر را به سال ۲۰۱۴ بازمیگرداند. چرا گوگل به ساخت تراشه اختصاصی روی آورد؟ وحدت توضیح میدهد همه چیز با یک سناریوی فکری آغاز شد. اگر کاربران گوگل روزانه فقط ۳۰ ثانیه از طریق صوت با جستجوگر تعامل داشته باشند، چه قدر قدرت محاسبه لازم است؟

شههای TPU از نوع مجتمعهای ویژهی کاربرد (ASIC) هستند که صرفاً برای محاسبات تنسوری (ضرب ماتریسها) بهینه شدهاند.

این فلسفه شبیه استراتژی اپل در تراشههای سری و است. طبق گزارش فیوچروم، TPUها با سهم ۵۸ درصدی، رهبر شتابدهندههای سفارشی ابری هستند. نام تنسور ریشه در جبر خطی دارد و به عملیات ماتریسی پرسرعت در مدلهای پیشرفته هوش مصنوعی اشاره دارد. با نسل دوم در ۲۰۱۸، گوگل فوکوس را از استنتاج به سمت آموزش مدل سوق داد. تحالف استراتژیک گوگل، برادکام و تیاسامسی سازماندهی جایگزین برای انویدیا سرمایهبر و پیچیده است.

نسل ششم TPU با نام تریلیوم پیشرو است. گوگل از نسل اول TPU با برادکام همکار است—شرکتی که متا را نیز در طراحی تراشه هوش مصنوعی یاری میرساند. برادکام وظایف جانبی حیاتی را بر عهده دارد مدیریت ورودی/خروجی، مدارهای سریال/موازی و بستهبندی پیشرفته. تحلیلگران میگویند برادکام همه کارهای حاشیهای را انجام میدهد تا هسته محاسباتی گوگل خالص بماند.

مرحله نهایی، فابریکاسیون در تیاسامسی است، غول تایوانی که ۹۲ درصد تراشههای پیشرفته جهان را تولید میکند. وحدت در مورد ریسکهای ژئوپلیتیک چین-تایوان میگوید ما برای بدترین سناریوها برنامهریزی داریم، اما امیدواریم لزوم اجرایی شدن نداشته باشد. این نگرانی، موتور تخصیص ۵۲ میلیارد دلاری قانون CHIPS آمریکا برای اینتل، تیاسامسی و سامسونگ بوده است. آیا گوگل در میدان سیپییو هم پیروز خواهد بود؟

گوگل اکنون قدم فراتر میگذارد پردازشندهی عمومی آکسیون بر پایه معماری ARM تا پایان سال رونمایی میشود. این دیرکرد قابل توجهی نسبت به گراویتون آمازون (۲۰۱۸)، تراشه سرور علیبابا (۲۰۲۱) و کوبالت مایکروسفت (۲۰۲۳) است. وحدت میگوید اولویت ما حوزههایی بود که بیشترین ارزش را برای مشتریان میسازیم TPU، واحد کدگذاری ویدیو و شبکه. اکنون زمان سیپییو فرا رسیده است.

معماری ARM به دلیل بازدهی انرژی بهینهتر از (اینتل/AMD) انتخاب شده است. پیشبینیها حاکی است سرورهای هوش مصنوعی تا ۲۰۲۷ انرژی معادل کشور آرژانتین را مصرف خواهند کرد. گزارش زیستمحیطی گوگل نشان میدهد انتشار گازهای گلخانهای از ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۳ gần ۵۰ درصد رشد کرده، بخشی ناشی از توسعه مراکز داده هوش مصنوعی است. وحدت تعهد میکند ما ۲۴ ساعته در حال کاهش اثر کربن زیرساختها هستیم تا به صفر برسیم. خنکسازی نیز چالش مایع است.

نسل سوم TPU از فناوری خنکسازی مستقیم تراشه بهره میبرد—مشابه روش بلاکول انویدیا—که مصرف آب را به شدت کاهش میدهد. با وجود موانع ژئوپلیتیک، انرژی و آب، گوگل عزم خود را برای پیشبرد ابزارهای هوش مصنوعی مولد و سیلیکون اختصاصی جزم کرده است. وحدت جمعبندی میکند هرگز عزمی از این قابیتی در گوگل ندیدم؛ سرعت حرکت کاسته نشده و سختافزار نقش محوری در آینده ایفا خواهد کرد.