谷歌研发全新“固化(Frozen)芯片”, 大幅提升 AI 模型运行能效

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两名知情人士透露，谷歌正在研发一款全新服务器芯片，这款芯片可将Gemini大模型的底层架构方案直接固化在硅基硬件中，能够极大提升谷歌面向用户提供AI服务的运行效率。

这款内部代号为Frozenv2（固化二代）的芯片，用于缓解谷歌当前严峻的AI算力缺口。算力不足不仅引发了谷歌内部各部门矛盾，还导致谷歌云不得不回绝大量外部客户的算力采购订单。参与该芯片研发的工程师测算，按单位功耗可处理的Token数量（AI算力核心计量指标）计算，该芯片正式落地后，能效可达谷歌现有最新一代自研AI张量处理器（TPU）的6至10倍。

该芯片命名为Frozen（固化），源于其设计思路：将大模型的部分运算逻辑永久蚀刻在芯片硅片内部。工程师现阶段仍在敲定芯片核心功能模块、各单元协同工作机制。知情人士称，谷歌计划最早在2028年正式投产部署该芯片。

Frozen项目并非用来替代谷歌现有的TPU张量处理器，而是开辟一条全新的自研芯片产品线。当下行业使用最广泛的英伟达GPU、谷歌TPU均属于通用型AI加速芯片，能够兼容各式各样的AI模型。

通用芯片在运行不同大模型时，需要实时执行大量繁杂的运算调度判断；而Frozenv2将Gemini模型的部分固定运算逻辑内置在硬件层面，精简了芯片的运算步骤与数据搬运量。

知情人员表示，硬件内置运算逻辑能够缩短AI问答的响应时延，有望支撑谷歌落地一批全新AI应用。但这套方案也押注谷歌会长期沿用当前Gemini大模型的研发架构；只有后续迭代的Gemini模型基于芯片设计时的底层架构开发，这款芯片才能正常适配新一代模型。

研发人员补充，芯片保留了弹性调整空间，可通过更新模型权重（决定模型应答逻辑的核心参数配置）完成模型版本升级迭代。

谷歌官方发言人对外回应：谷歌各团队始终在持续研发、试验各类创新技术，力求为用户与企业客户交付性能、效率最优的AI服务。发言人还表示：并非所有研发项目最终都会量产落地，但这种全方位的技术探索，是谷歌全栈式AI布局的关键一环。

推理芯片为何成为行业研发热点

一大批企业都在布局AI推理芯片（承载大模型线上运行的算力硬件），既有SambaNova、d-Matrix这类初创公司，也包含OpenAI、微软等科技巨头。各家的目标都是打造比英伟达GPU能效更高的推理芯片，缓解全球算力紧缺、算力成本高企的行业痛点。英伟达自身也在去年12月斥资200亿美元，收购推理芯片初创企业Groq的相关技术授权。

各家厂商的技术路线与谷歌Frozen方案存在差异，但Frozenv2的设计思路和加拿大芯片初创公司Taalas相近：二者均把特定AI模型的运算逻辑硬编码至芯片硬件。Taalas已完成超2亿美元融资，投资方包含QuietCapital、富达投资。

Frozenv2的设计源自初代Frozen方案，该初代构想由谷歌DeepMind首席科学家杰夫・迪恩牵头，计划直接将模型权重烧制在芯片硬件中。但这套多年前的方案存在明显短板：芯片只能适配固定版本的Gemini模型，硬件服役生命周期过短，最终被搁置。

另一名知情人士透露，谷歌团队目前正在权衡芯片内置固化数据的体量，在硬件能效与产品通用性之间寻找平衡点。

谷歌自研芯片的过往收益

谷歌多年的自研芯片布局已经兑现价值。今年谷歌正式发布第八代TPU，并且开始直接向云客户售卖该芯片产品，正面冲击英伟达在AI芯片市场的垄断地位。谷歌已和Meta签署数十亿美元TPU供货协议，同时积极向其他原本忠实采购英伟达硬件的云厂商推销自家TPU产品。

依靠自研芯片搭配Gemini模型协同设计，谷歌目前运行自家大模型的硬件成本已经下降。只不过现有TPU仅嵌入了少量模型底层信息，集成度远不及Frozen系列芯片。

谷歌现阶段没有规划大规模量产Frozenv2芯片，产能规模远低于TPU。较小的量产体量意味着谷歌无需在项目早期就引入外部设计、代工合作方。谷歌也将本次Frozen二代视作一次技术试验：待未来AI大模型架构趋于定型后交易系统适合自己吗，本次研发积累的经验，能够帮助工程师设计出更加专用化的高性能AI芯片。