一個(gè)季度賺了123億美元的英偉達(dá)，現(xiàn)在成了許多半導(dǎo)體企業(yè)艷羨的對(duì)象，大家頭一回發(fā)現(xiàn)，原來(lái)GPU利潤(rùn)這么高，甚至能撐起2萬(wàn)億美元的市值，但英偉達(dá)真的會(huì)滿足于此嗎？

英偉達(dá)CEO黃仁勛曾在2008年發(fā)表過(guò)感言，認(rèn)為公司應(yīng)該把研究客戶的需求，把解決客戶的問(wèn)題放在第一位，而不是去關(guān)注對(duì)手，如果把精力放在如何從對(duì)手那里把客戶搶過(guò)來(lái)，就會(huì)錯(cuò)失開(kāi)拓新客戶的機(jī)會(huì)。

16年之后，英偉達(dá)的CEO還是黃仁勛，雖然股價(jià)市值規(guī)模早已翻了十?dāng)?shù)倍乃至上百倍，但在他的掌舵下，英偉達(dá)依舊走在不斷尋找新客戶的道路上。

據(jù)路透社報(bào)道，英偉達(dá)正在建立一個(gè)新的業(yè)務(wù)部門(mén)，專(zhuān)注于為云計(jì)算公司和其他公司設(shè)計(jì)定制芯片，其中包括先進(jìn)的人工智能處理器。

據(jù)其爆料，英偉達(dá)高管已經(jīng)與亞馬遜、Meta、微軟、谷歌和OpenAI的代表會(huì)面，討論為他們生產(chǎn)定制芯片的事宜，除了數(shù)據(jù)中心芯片外，英偉達(dá)還在尋求電信、汽車(chē)和視頻游戲的客戶。

路透社的這份報(bào)道，意味著英偉達(dá)要以強(qiáng)勢(shì)姿態(tài)切入數(shù)據(jù)中心定制芯片市場(chǎng)，要在傳統(tǒng)的游戲，新興的人工智能等領(lǐng)域之后開(kāi)拓一片新的戰(zhàn)場(chǎng)。

那么，英偉達(dá)為什么要這么做，它的勝算又有幾何呢？

定制雙雄

從2020年開(kāi)始，自研和定制成為了半導(dǎo)體行業(yè)的熱門(mén)詞，從蘋(píng)果發(fā)布M1芯片開(kāi)始，似乎每個(gè)廠商都在嘗試自研芯片，以此來(lái)獲得成本上的優(yōu)勢(shì)。

但對(duì)于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心企業(yè)（Hyperscaler）公司來(lái)說(shuō)，他們對(duì)于硬件和軟件都有接近完全的掌控力，非常適合開(kāi)發(fā)自己專(zhuān)屬的SoC，而他們?cè)谶@方面的研究也確實(shí)要早的多，定制化芯片初期最大的推動(dòng)因素，就是來(lái)自這些企業(yè)對(duì)AI，以及云端計(jì)算的龐大需求?！?/span>

早些年靠AlphaGo一炮而紅的谷歌，就是定制化芯片的先行者。

2013年，Google AI負(fù)責(zé)人Jeff Dean經(jīng)過(guò)計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，如果有1億安卓用戶每天使用手機(jī)語(yǔ)音轉(zhuǎn)文字服務(wù)3分鐘，其中消耗的算力就是Google所有數(shù)據(jù)中心總算力的兩倍，而全球安卓用戶遠(yuǎn)不止1億。

此時(shí)谷歌已經(jīng)意識(shí)到，光靠通用的CPU和GPU已經(jīng)無(wú)法滿足未來(lái)的龐大計(jì)算需求，而出路就是選擇定制芯片，為此，它定下了一個(gè)目標(biāo)：針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)這一目的來(lái)構(gòu)建特定領(lǐng)域計(jì)算架構(gòu)（Domain-specific Architecture），還要將深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理的總體擁有成本（TCO）降低至原來(lái)的十分之一。

2016年的Google I/O開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，谷歌首席執(zhí)行官Sundar Pichai正式向世界展示了TPU這一自研成果，初代TPU采用了28納米工藝制造，運(yùn)行頻率為700MHz，運(yùn)行時(shí)功耗為40W，谷歌將處理器包裝成外置加速卡，安裝在SATA 硬盤(pán)插槽中，實(shí)現(xiàn)即插即用。TPU通過(guò)PCIe Gen3 x16總線與主機(jī)連接，可提供12.5GB/s 的有效帶寬。

但初代TPU并非谷歌自己獨(dú)立打造，它的背后，離不開(kāi)博通的助力。

根據(jù)2020年摩根大通分析師Harlan Sur的報(bào)告，谷歌TPU v1至v4這幾代均是它與博通共同設(shè)計(jì)的，當(dāng)時(shí)它已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)采用7nm 工藝的TPU v4，并開(kāi)始與谷歌合作設(shè)計(jì)采用5nm工藝的TPU v5。

Sur表示，博通的專(zhuān)用集成電路（ASIC）業(yè)務(wù)2020年全年收入為7.5億美元，高于2016年的5000萬(wàn)美元，除了芯片設(shè)計(jì)之外，博通還為谷歌提供了關(guān)鍵的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并負(fù)責(zé)了制造、測(cè)試和封裝新芯片等步驟，以供應(yīng)谷歌的新數(shù)據(jù)中心，博通還與其他客戶如Meta、微軟和AT&T等公司合作設(shè)計(jì)ASIC芯片。

這位分析師還在2022年5月表示，Meta正在使用定制芯片來(lái)構(gòu)建其Metaverse硬件，成為博通下一個(gè)價(jià)值數(shù)十億美元的 ASIC客戶，“我們相信，這些成果主要集中在5納米和3納米工藝上，并將用于支持Metaverse硬件架構(gòu)，該架構(gòu)將在未來(lái)幾年內(nèi)部署，Meta 將在未來(lái)三到四年內(nèi)成為博通繼谷歌之后下一個(gè)年產(chǎn)10億美元的 ASIC 客戶?！?Sur談到。

在人工智能元年到來(lái)之前，博通就與谷歌Meta勾肩搭背，極大拓展了自己在數(shù)據(jù)中心芯片市場(chǎng)中的份額，而在2023年人工智能爆火后，微軟所推出的Maia 100芯片，以及其尚在研發(fā)中的網(wǎng)卡，背后可能都有博通的參與，依靠著這幾個(gè)巨頭，博通成為了一人之下萬(wàn)人之上的AI贏家。

博通的最新財(cái)報(bào)也體現(xiàn)了這一點(diǎn)，其2024年第一季度財(cái)報(bào)顯示，該季度半導(dǎo)體營(yíng)收73.9億美元，同比增長(zhǎng)4%，營(yíng)收占比62%，其中網(wǎng)絡(luò)營(yíng)收33億美元，同比增長(zhǎng)46%，占半導(dǎo)體營(yíng)收45%，主要由兩大客戶定制DPU芯片增長(zhǎng)拉動(dòng)，預(yù)計(jì)2024年網(wǎng)絡(luò)營(yíng)收同比增長(zhǎng)35%+。

值得一提的是與AI相關(guān)的業(yè)務(wù)，博通將AI ASIC和專(zhuān)注于AI的網(wǎng)絡(luò)解決方案一起歸類(lèi)為AI加速器，截至2023年，該業(yè)務(wù)總銷(xiāo)售額合計(jì)占全年半導(dǎo)體收入的 15%，即約 42 億美元，而2024年第一季度 AI營(yíng)收約23億美元，占半導(dǎo)體營(yíng)收31%，較前一年同期翻了四倍，預(yù)計(jì)2024年總占比會(huì)在35%以上，意味著2024年AI營(yíng)收規(guī)模超100億美元（此前預(yù)計(jì)75億美元），預(yù)計(jì)同比增長(zhǎng)約133%左右；

而在營(yíng)收超100億美元的目標(biāo)當(dāng)中，定制DPU芯片約70億美元，20%是交換機(jī)/路由器芯片，10%是光芯片以及互聯(lián)芯片等，這就意味著，光是為谷歌、Meta和微軟這樣的巨頭定制芯片，就能賺得盆滿缽滿。

博通首席執(zhí)行官Hock Tan 絲毫不掩飾自己對(duì)AI以及定制芯片的樂(lè)觀，他在財(cái)報(bào)電話會(huì)議上表示：到2024財(cái)年，網(wǎng)絡(luò)收入將同比增長(zhǎng)30%，這主要得益于網(wǎng)絡(luò)連接部署的加速以及超大規(guī)模企業(yè)中人工智能加速器的擴(kuò)展，預(yù)計(jì)生成式AI 的收入將占半導(dǎo)體收入的25%以上。

與排名第一的博通相比，Marvell在定制芯片上的規(guī)模稍小，但同樣擁有不容小覷的實(shí)力，2023年4月，Marvell發(fā)布了基于臺(tái)積電3納米工藝打造的數(shù)據(jù)中心芯片，這也是全球第一家以芯片設(shè)計(jì)公司名義發(fā)布的3納米芯片。

2023年6月，臺(tái)灣媒體自由時(shí)報(bào)報(bào)道稱(chēng)，Marvell 獲得亞馬遜 AI 訂單。通過(guò)此次合作，Marvell將協(xié)助亞馬遜第二代 AI 芯片（即Trainium 2）的設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)2023年下半年啟動(dòng)委托設(shè)計(jì)，2024年進(jìn)入量產(chǎn)。

早在2020年12月，亞馬遜就推出了一款全新的機(jī)器學(xué)習(xí)定制訓(xùn)練芯片 Trainium，與標(biāo)準(zhǔn)的AWS GPU 實(shí)例相比，AWS 承諾可帶來(lái)30%的吞吐量提升、以及降低 45% 的單次引用成本，隨后亞馬遜又在2023年11月推出了升級(jí)版Trainium 2，這兩代芯片推出的背后，也少不了Marvell的影子。

在Marvell官網(wǎng)上，更是直白地提到自己是AWS的戰(zhàn)略供應(yīng)商，提供云優(yōu)化芯片，幫助滿足AWS客戶的基礎(chǔ)設(shè)施需求，包括提供電子光學(xué)、網(wǎng)絡(luò)、安全、存儲(chǔ)和定制設(shè)計(jì)解決方案，考慮到亞馬遜目前是全球最大的云服務(wù)提供商，且谷歌有意于從博通轉(zhuǎn)向Marvell，其在定制芯片上的實(shí)力可見(jiàn)一斑。

在Marvell發(fā)布的截止至2024年2月3日的第四財(cái)季與年度財(cái)務(wù)報(bào)告中，2024財(cái)年第四季度營(yíng)業(yè)收入為14.27億美元，超出中旬時(shí)所給出的預(yù)期。Marvell的董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官馬特·墨菲先生對(duì)此強(qiáng)調(diào)：“我們的Marvell 2024財(cái)年第四季度營(yíng)收突破了14.27億美元，超過(guò)了預(yù)期。而人工智能帶來(lái)的收入增長(zhǎng)更是驚人，使我們的數(shù)據(jù)中心終端市場(chǎng)的收入環(huán)比增幅達(dá)到38%，同比增長(zhǎng)則高達(dá)54%?！?/span>

有意思的是，在此前的2024年第三季度財(cái)報(bào)中，Marvell就宣布自己通過(guò)為云供應(yīng)商開(kāi)發(fā)定制芯片，在云計(jì)算領(lǐng)域也實(shí)現(xiàn)了增長(zhǎng)。首席執(zhí)行官墨菲表示：“云計(jì)算客戶仍然專(zhuān)注于通過(guò)構(gòu)建他們自己的定制計(jì)算解決方案來(lái)增強(qiáng)他們的人工智能產(chǎn)品，我們已經(jīng)贏得了許多這樣的設(shè)計(jì)。”

雖然不清楚Marvell與哪些巨頭達(dá)成了合作，但其中必然有亞馬遜的席位。從Marvell 2017年收購(gòu)Cavium，2019年收購(gòu)Globalfoundries的ASIC業(yè)務(wù)部門(mén)Aquantia，2020年收購(gòu)了光芯片廠商Inphi，2022年收購(gòu)網(wǎng)絡(luò)交換芯片廠商Innovium這一番布局來(lái)看，其圖謀所求還是挺大的。

此外，相較于博通依靠巨頭的做法，Marvell的押注更加關(guān)鍵，早在2020年9月，Marvell就幫助今年爆火的Groq 設(shè)計(jì)生產(chǎn)出了Groq Node，其中Marvell 提供了構(gòu)建 ASIC 及其與外界接口的構(gòu)建塊，而 Groq 自己則專(zhuān)注于人工智能加速。

博通與Marvell，足以稱(chēng)得上是人工智能時(shí)代里的定制雙雄。

誰(shuí)是對(duì)手

雖然博通和Marvell并未獲得英偉達(dá)那樣的關(guān)注度，由于非AI業(yè)務(wù)的拖累，現(xiàn)在的財(cái)報(bào)不夠好看，股價(jià)也難以與英偉達(dá)比擬，但它們背后所潛藏的廣闊市場(chǎng)足以讓英偉達(dá)側(cè)目。

“超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心企業(yè)自己做芯片比向外大量購(gòu)買(mǎi)還要便宜，并省掉了中間商的成本?！盓DA工具與知識(shí)產(chǎn)權(quán)巨頭Cadence數(shù)位與簽核部門(mén)VP Kam Kittrell認(rèn)為，“這些公司通常是自家云端服務(wù)的使用者，并且擁有高價(jià)值的專(zhuān)門(mén)化軟件。他們可以針對(duì)這些軟件打造能源效率更佳的專(zhuān)屬硬件?！?/span>

“我們看到最大的成長(zhǎng)是來(lái)自于數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)的領(lǐng)域，包含云端、數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)、儲(chǔ)存設(shè)備，以及5G基礎(chǔ)架構(gòu)等應(yīng)用?！盇lphawave Semi行銷(xiāo)主管Sudhir Mallya表示：“從今天來(lái)看，定制化芯片在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)用上的成長(zhǎng)幅度實(shí)在驚人。從幾年前Google、微軟、AWS、Meta等超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心企業(yè)都紛紛開(kāi)始設(shè)計(jì)自家芯片，我們就看到了這個(gè)趨勢(shì)?！?/span>

據(jù)研究公司650 Group 的 Alan Weckel 估計(jì)，數(shù)據(jù)中心定制芯片市場(chǎng)今年將增長(zhǎng)至100億美元，到2025 年將翻一番。Needham 分析師 Charles Shi 表示，到 2023 年，更廣泛的定制芯片市場(chǎng)價(jià)值約為300億美元，約占全球芯片年銷(xiāo)售額的5%。

“博通的定制芯片業(yè)務(wù)達(dá)到100億美元，而 Marvell 的規(guī)模約為20億美元，這是一個(gè)真正的威脅，”芯片研究集團(tuán) SemiAnalysis 的創(chuàng)始人迪倫·帕特爾 （Dylan Patel） 表示?！斑@是一個(gè)真正的大利空——有更多的競(jìng)爭(zhēng)者加入了戰(zhàn)局?！?/span>

有意思的是，英偉達(dá)CEO黃仁勛最近在斯坦福的演講里，也提到了這一廣闊市場(chǎng)，他表示，英偉達(dá)不僅有來(lái)自競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)，還有來(lái)自客戶的競(jìng)爭(zhēng)（云服務(wù)廠商），客戶可以為特定的算法構(gòu)建一款優(yōu)秀的芯片（ASIC），但計(jì)算不僅僅是關(guān)于transformer，更何況英偉達(dá)正在不斷地發(fā)明新的transformer變種。

黃仁勛著重提到了成本，他表示，購(gòu)買(mǎi)和銷(xiāo)售芯片的人僅僅考慮的是芯片的價(jià)格，而運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心的人考慮的是整個(gè)運(yùn)營(yíng)成本、部署時(shí)間、性能、利用率以及在所有這些不同應(yīng)用中的靈活性?？偟膩?lái)說(shuō)，英偉達(dá)的總運(yùn)營(yíng)成本（TCO）非常好，即使競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的芯片是免費(fèi)的，最終算下來(lái)它也不夠便宜，英偉達(dá)的目標(biāo)是增加更多價(jià)值，以至于替代品不僅僅是關(guān)于成本的問(wèn)題。

作為英偉達(dá)實(shí)際掌控人的他，首先對(duì)目前的ASIC芯片表達(dá)出了不屑，而后他表示，只要有需要，英偉達(dá)隨時(shí)可以利用已有的IP和技術(shù)積累，為客戶打造出更好的定制芯片，這也與前文中路透社的報(bào)道相吻合。

“我們是否愿意定制化？是的，我們?cè)敢?。為什么現(xiàn)在的門(mén)檻相對(duì)較高？因?yàn)槲覀兤脚_(tái)的每一代產(chǎn)品首先有GPU，有CPU，有網(wǎng)絡(luò)處理器，有軟件，還有兩種類(lèi)型的交換機(jī)。我為一代產(chǎn)品建造了五個(gè)芯片，人們以為只有GPU一個(gè)芯片，但實(shí)際上是五個(gè)不同的芯片，每個(gè)芯片的研發(fā)成本都是數(shù)億美元，僅僅是為了達(dá)到我們所說(shuō)的“發(fā)布”標(biāo)準(zhǔn)，然后你必須將它們集成到一個(gè)系統(tǒng)中，然后你還需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、收發(fā)送器、光纖設(shè)備，以及大量的軟件。運(yùn)行一個(gè)像這個(gè)房間這么大的計(jì)算機(jī)，需要大量的軟件，所以這一切都很復(fù)雜。如果定制化的需求差異太大，那么你必須重復(fù)整個(gè)研發(fā)過(guò)程。然而，如果定制化能夠利用現(xiàn)有的一切，并在此基礎(chǔ)上增加一些東西，那么這就非常有意義了。也許是一個(gè)專(zhuān)有的安全系統(tǒng)，也許是一個(gè)加密計(jì)算系統(tǒng)，也許是一個(gè)新的數(shù)值處理方式，還有更多，我們對(duì)這些非常開(kāi)放。我們的客戶知道我愿意做所有這些事情，并認(rèn)識(shí)到，如果你改變得太多，你基本上就全部重置了，浪費(fèi)了近千億美元。所以他們希望在我們的生態(tài)系統(tǒng)中盡可能地利用這些（減少重置成本）?！?/span>

事實(shí)上，隔壁的兩家早已在數(shù)據(jù)中心芯片上不斷推陳出新。AMD有Instinct計(jì)算GPU，以及EPYC處理器（采用chiplet設(shè)計(jì)），解決AI和HPC工作負(fù)載；Intel則采用多方位策略，運(yùn)用單體的Habana處理器處理AI應(yīng)用，多芯片的Data Center GPU Max處理AI及HPC應(yīng)用，以及多芯片的第四代Xeon可擴(kuò)充CPU處理其余應(yīng)用。

還在采用單體設(shè)計(jì)的英偉達(dá)H100，目前在AI上的競(jìng)爭(zhēng)力依舊強(qiáng)大，但這種優(yōu)勢(shì)并非無(wú)法消弭，尤其是考慮到它昂貴的價(jià)格。像亞馬遜、谷歌、Meta、微軟這樣的云服務(wù)巨頭，他們既有開(kāi)發(fā)定制化數(shù)據(jù)中心芯片的雄厚財(cái)力，也有為之設(shè)計(jì)一套配套軟件的技術(shù)能力，為了提升效率和降低成本，本就在往這一方向上發(fā)展，AI的到來(lái)只是加速了向定制化芯片遷移的過(guò)程。

當(dāng)云服務(wù)廠商率先轉(zhuǎn)向定制芯片后，所生產(chǎn)出來(lái)的芯片不僅服務(wù)自身，還可以開(kāi)放給其他廠商，長(zhǎng)此以往就是定制芯片比例越來(lái)越高，英偉達(dá)芯片比例就會(huì)越來(lái)越少，如今它所構(gòu)筑出的2萬(wàn)億帝國(guó)可能就會(huì)在頃刻間崩塌。

黃仁勛的演講中，一方面強(qiáng)調(diào)成本，表達(dá)出“定制芯片很不錯(cuò)，但算下來(lái)還是我的芯片更劃算”的意思，另一方面也對(duì)定制芯片持有開(kāi)放態(tài)度，先安撫住自己這群躁動(dòng)的客戶再說(shuō)，成本高？給你優(yōu)惠，定制化？先提需求，有什么問(wèn)題不要急，我們坐下慢慢談。

這種態(tài)度，實(shí)際上體現(xiàn)出了英偉達(dá)如今的左右為難，還記得文章開(kāi)始所提到的黃仁勛的感言嗎？英偉達(dá)把客戶需求而不是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手放在第一位，這一招讓英偉達(dá)在GPU市場(chǎng)里橫行了二十余年而未嘗一敗，但當(dāng)客戶變成對(duì)手時(shí)，多少是有些尷尬的。

從這一角度看，博通和Marvell倒也不用過(guò)于擔(dān)心英偉達(dá)橫插一腳，一旦英偉達(dá)開(kāi)啟定制化芯片的先河，那就會(huì)引發(fā)一場(chǎng)厚此薄彼的矛盾，英偉達(dá)B100和定制化芯片哪個(gè)更好，不同的定制芯片又有怎樣的性能差異等等，這都是黃仁勛未來(lái)所需要考慮的問(wèn)題。

寫(xiě)在最后

英偉達(dá)現(xiàn)在所涉及的領(lǐng)域之廣，絕非昔日能比，2008年的英偉達(dá)可能只需要盯著AMD和英特爾就行了，但2024年的英偉達(dá)，要盯著的廠商數(shù)量早已翻了好幾倍，且都不是等閑之輩。

而它最近向美國(guó)*券交易委員會(huì)提交的文件中，也放入了一堆競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，英特爾、AMD、博通、高通、亞馬遜和微軟都位列其中，面對(duì)幾個(gè)巨頭的咄咄逼人，英偉達(dá)再淡定，額頭多少也沁出了一些汗珠，并非像以往那樣風(fēng)淡云清。

或許英偉達(dá)現(xiàn)在真的需要思考下，不把打敗對(duì)手當(dāng)成目標(biāo)了。