中国AIチップの新境地：东方算芯、革新的な「近接計算」で性能向上

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この記事のポイント

• 中国AIチップベンダー东方算芯が、ソフトウェア定義と3D積層を組み合わせた「近接計算」AIチップDF1000を発表。
• 最新プロセスに依存せず、汎用大模型の発展に対応できる高性能チップ開発を目指す。
• 従来のDSA（特定用途向け）とGPGPU（汎用）に続く「第三の技術路線」として、柔軟性と計算効率の向上を図る。
• 3D積層技術には歩留まりという課題がある一方、ソフトウェア定義と近接計算は、中国のAI算力分野における「工艺（プロセス）」の制約を緩和する可能性を秘めている。
• 先進プロセスへの依存を減らしつつ、国内技術の進歩と共に国際競争力を高める戦略。

东方算芯、AI算力チップの新たな技術路線を発表

东方算芯（Oriental Silicon）の創業者兼CEOである魏少军氏は、「現行のプロセス技術条件下で高性能を実現し、汎用大模型の発展に対応できるチップ路線は、中国にとって独自の課題であり、困難である」と語りました。2023年7月13日、同社は上海にて、ソフトウェア定義近接計算3Dチップ「DF1000」を発表。これは中国国内初の、ロジック・ストレージのウェハーレベル混合接合を採用したAI算力チップです。同時に、128基のDF1000を搭載したクラスターも公開されました。

発表に先立ち、魏少军氏はメディアの取材に応じ、AI算力チップの技術路線や産業における課題について持論を展開しました。

DSAとGPGPUに続く「第三の技術路線」

大規模モデル、インテリジェントエージェント、物理AIといった新たなAIパラダイムの出現により、算力（コンピューティングパワー）はインテリジェント化時代の生産力となっています。しかし、国際情勢の複雑化に伴い、高性能算力チップ、先端プロセス、コアアーキテクチャ、基盤エコシステムなどは制約と課題に直面しています。魏少军氏は、この戦略的に重要な分野と巨大な市場ニーズに対し、独自の道を切り拓く必要があると主張します。

「なぜ『ソフトウェア定義近接計算3Dアーキテクチャ』を選択したのか、それが算力産業のどのような核心的痛点を解決できるのか」という質問に対し、魏少军氏はまず、現在の算力チップの主流技術路線であるDSA（专用路线：特定用途向け）とGPGPU（通用路线：汎用）の特性と限界を分析し、东方算芯が「第三の技術路線」を選択した理由を説明しました。

彼は、东方算芯以前の算力チップ技術路線は、主に2つのカテゴリーに分かれていたと述べます。一つは特定用途向けにチップを開発するDSA、もう一つは現在国際的に主流である汎用路線GPGPUです。産業の初期段階では、DSAアーキテクチャは一定の市場シェアと地位を獲得していました。しかし、大規模モデルの登場により、GPGPUアーキテクチャが徐々に主導権を握るようになりました。

东方算芯が「第三の技術路線」を選択した理由は、まずDSAの主観的な、そしてGPGPUの客観的な限界を認識したことにあります。DSAは汎用性・柔軟性に欠け、AIアルゴリズムが2〜3ヶ月ごとに著しく変化する現在のペースに対応するのが困難です。一方、GPGPUはプロセスの進歩に大きく依存しますが、現在の地政学的な混乱により、中国の算力産業は先端プロセスへのアクセスが阻まれています。

「現行のプロセス技術条件下で高性能を実現し、汎用大模型の発展に対応できるチップ路線は、中国にとって独自の課題であり、困難です」と魏少军氏は語ります。

东方算芯のブレークスルー：ソフトウェア定義と近接計算

东方算芯の解決策は、20年にわたる技術的蓄積に根差しています。2006年、魏少军氏は同僚と共に清華大学微電子研究所で、制御コードによってチップ機能を随時変更できる「再構成可能コンピューティングチップ技術」を研究していました。この技術は、異なるアプリケーションのニーズを満たしつつ、柔軟性とコストを両立させるものです。

この再構成可能コンピューティングチップ技術を基盤として、「ソフトウェア定義チップ技術」が生まれました。この技術は、元の制御コードをソフトウェアに置き換え、「ソフトウェアがどのような機能を書き込むかで、チップがどのような機能になるか」を実現します。これにより、AIチップの柔軟性と計算効率が向上し、东方算芯チームは差別化された開発パスを見出しました。

「『ソフトウェア定義+3D積層』の近接計算技術路線は、先に述べた2つの問題をうまく克服できます。まず、最先端のプロセス技術に依存せずとも高性能を実現できます。同時に、国際的に制約のある大容量ストレージに依存せずとも、大容量ストレージと広帯域幅を実現できます。これらの2つの技術により、プロセスへの依存を回避し、国際的な先進AI算力チップに追いつく、あるいは最終的に追い越すという構想と目的を達成しました」と魏少军氏は説明します。

3D積層に過度に依存せず、先進プロセスも依然重要

2026年以降、シリコンフォトニクス技術や「韬定律」などが、産業界で3D積層、3Dパッケージングへの注目を集めています。しかし、魏少军氏は、3D技術が全ての問題を解決できると考えるべきではなく、先進プロセスにも引き続き注目すべきだと警鐘を鳴らします。

彼はさらに、1958年にトランジスタの発明者の一人であるウィリアム・ショックレーが、トランジスタを縦に積層する（積層配置）ことを提案したことに言及しました。2007年には、国際半導体技術ロードマップで、従来のムーアの法則と拡張ムーアの法則を組み合わせて全体性能を向上させることが提案されています。したがって、3D技術は神秘的なものではなく、数多くの半導体技術の一つであると指摘します。

东方算芯も3D積層を採用していますが、魏少军氏は、3D積層は近接計算の一つの実現方法に過ぎず、近接計算も东方算芯のコア技術の一つに過ぎないと強調します。东方算芯が「それほど高度でないプロセス」で高性能を実現できる最も重要な理由は、ソフトウェア定義チップ技術であり、近接計算は主に帯域幅の問題を解決しているとのことです。

「ソフトウェア定義+近接計算」技術路線の限界と将来性

「ソフトウェア定義近接計算3D技術」路線にどのような「天井」があるかというメディアからの質問に対し、魏少军氏は2つのレベルで分析しました。

3D技術に関しては、天井は「歩留まり」です。「3D積層で複数のチップを積み重ねると、歩留まりは掛け算になります。小数を掛け合わせると、どんどん小さくなる、これが3D積層の天井です」と魏少军氏は述べます。

一方、「ソフトウェア定義+近接計算」技術路線の天井は、「プロセス」にあります。チップ業界にとって、プロセスの天井は依然として業界レベルの天井です。しかし、新しい技術路線に基づけば、中国の算力チップの天井は、もう少し遅れて訪れるかもしれません。

「現在、我々はそれほど先進的でないプロセスで、他社が先進プロセスで実現している性能を実現できています。より良いプロセスがあれば、さらに性能を向上させる機会があり、これは非常に良い発展空間を与えてくれます。

将来、我々は国内のプロセス技術の進歩と共に、国際的に先進プロセスを採用しているプレイヤーとしのぎを削り、共に進むプロセスになるでしょう。そのため、我々は最終的に競争を恐れず、競争を歓迎し、競争する勇気があり、そして勝利する勇気もあります」と魏少军氏は語ります。

しかし、彼は新しい技術路線が発展過程で多くの困難に直面するため、産業界が単一の技術に過度に依存することを望んでいないと強調します。「3D積層をすれば全ての問題が解決すると考えるべきではありません。我々は依然として先進プロセスに注目すべきです。先進プロセスは根本であると私は思います」と魏少军氏は締めくくりました。

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