@wafer_ai: 6家NVIDIA竞争对手都发现了CUDA的同一个弱点 @gpuemi 撰写了关于6家NVIDIA竞争对手的深度分析。不同的...

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摘要

一个线程分析了六家AI芯片竞争对手(Tenstorrent、Cerebras、Trainium、TPU、SambaNova、Furiosa)如何都独立放弃了传统GPU的特性,如硬件缓存和线程,转而使用软件管理的SRAM和不同的编程模型,与NVIDIA的CUDA方法形成对比。

6家NVIDIA竞争对手都发现了CUDA的同一个弱点 @gpuemi 撰写了关于6家NVIDIA竞争对手的深度分析。不同的团队、架构甚至国家,但所有6家都独立得出了关于CUDA问题的相似结论: 每一家都取消了硬件缓存。 Tenstorrent、Cerebras、Trainium、TPU、SambaNova、Furiosa 都使用软件管理的 SRAM,没有硬件缓存。NVIDIA 是唯一仍在使用 L1/L2 的主要 AI 芯片制造商。其赌注在于,AI 工作负载的访问模式足够可预测,以至于投机缓存是浪费硅片。如果每个字节都显式放置,就永远不会出现缓存未命中的代价。 每一家都放弃了线程。CUDA 的线程/线程束/线程块模型之所以存在,是因为 GPU 最初是为图形而构建的,你不知道哪些像素需要更多工作。AI 工作负载是规则的。矩阵乘法、注意力机制、MoE 路由,这些访问模式完全可预测。 Tenstorrent 使用生产者-消费者流水线。Cerebras 使用基于小波的数据流。Trainium 编写顺序代码,让编译器提取并行性。TPU 在宽向量单元上顺序执行。SambaNova 空间映射到芯片上。Furiosa 直接编译张量收缩。六个解决方案都一致认为线程是 AI 的错误抽象。 大多数芯片完全消除了同步机制。__syncthreads()、原子操作、屏障、竞态条件,这可以说是GPU编程中最难的部分。 Cerebras 不需要同步,因为数据流本质上是顺序的。 TPU 不需要,因为执行是顺序的。 SambaNova 不需要,因为流水线是空间的。 Tenstorrent 用循环缓冲区取代了它。 所有六款芯片都在层之间将数据保留在片上。在 GPU 上,每个 transformer 层从 HBM 读取并写回 HBM。在这些芯片上,数据留在 SRAM 中,直接流向下一个操作。 还形成了一个清晰的谱系。Tenstorrent 提供了一个完整的 C++ 内核 SDK。Trainium 和 TPU 提供 Python DSL。SambaNova 和 Furiosa 目前根本不提供内核 API,但 Furiosa 计划在未来几个月内向开发者社区提供低级编程 API(内核级)和高级 API(DSL 级)。 通常,控制越多 = 上限越高但编程越难。控制越少 = 受编译器支配。
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缓存时间: 2026/07/07 10:18

6家英伟达竞争对手都发现了CUDA的同一个弱点

@gpuemi 撰写了关于6家英伟达竞争对手的深度分析。不同的团队、不同的架构,甚至不同的国家,但这6家都独立得出了关于CUDA缺陷的相似结论:

每一家都彻底移除了硬件缓存。

Tenstorrent、Cerebras、Trainium、TPU、SambaNova、Furiosa 都使用软件管理的 SRAM,没有任何硬件缓存。英伟达是唯一仍在运行 L1/L2 缓存的主流 AI 芯片制造商。它们赌的是:AI 工作负载的访问模式足够可预测,以至于推测式缓存只是浪费硅片面积。如果每个字节都被显式放置,你永远不需要为缓存未命中买单。

每一家都抛弃了线程模型。CUDA 的线程/线程束/块模型之所以存在,是因为 GPU 最初为图形设计,你不知道哪些像素需要更多计算。AI 工作负载是规整的。矩阵乘法、注意力机制、MoE 路由——访问模式完全可预测。

Tenstorrent 使用生产者-消费者流水线。Cerebras 使用带小波的数据流。Trainium 编写顺序代码,让编译器提取并行性。TPU 在宽向量单元上顺序执行。SambaNova 在硅片上空间映射。Furiosa 直接编译张量收缩。六种解决方案都同意:对于 AI 来说,线程是错误的抽象。

其中大多数完全消除了同步。__syncthreads()、原子操作、屏障、竞态条件——这些可以说是 GPU 编程中最难的部分。

Cerebras 不需要同步,因为数据流天然有序。

TPU 不需要同步,因为执行是顺序的。

SambaNova 不需要同步,因为流水线是空间化的。

Tenstorrent 用循环缓冲区替代了同步。

所有六家都让数据在层之间保持在片上。在 GPU 上,每个 Transformer 层都要从 HBM 读取并写回 HBM。在这些芯片上,数据保留在 SRAM 中,直接流向下一操作。

还形成了一个清晰的谱系。Tenstorrent 提供完整的 C++ 内核 SDK。Trainium 和 TPU 提供 Python DSL。SambaNova 和 Furiosa 目前完全不提供内核 API,但 Furiosa 计划在未来几个月内向开发者社区提供底层编程 API(内核级)和上层 API(DSL 级)。

通常来说,控制越强=上限越高,但编程越难;控制越弱=受编译器制约。

敬请期待!本周将发布这些深度分析文章。

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本文是AI工程全景系列的上篇,从历史角度梳理了GPU从游戏显卡到AI加速器的演化、CUDA的豪赌、谷歌TPU的独立路径,以及英伟达为何最终胜出,详细剖析了芯片、供应链、网络、电力等AI基础设施的底层逻辑。