黃教主的陽謀：從顯卡之王到AI芯片霸主

作者|知勇 來源|錦緞(ID：jinduan006)

本文系基于公開資料撰寫，僅作為信息交流之用，不構(gòu)成任何投資建議。

提起英偉達(dá)，就繞不過游戲顯卡。英偉達(dá)的顯卡（芯片）早就不局限于玩游戲，現(xiàn)在人們用來做深度學(xué)習(xí)、自動駕駛、AI計算。

回看英偉達(dá)歷次GTC發(fā)布會，總是給人一種印象，AI計算、元宇宙、比特幣、云計算，英偉達(dá)每次都在風(fēng)口上，從來不會缺席。

就拿ChatGPT來說，不僅帶火了AI芯片，也讓英偉達(dá)贏麻了?；ヂ?lián)網(wǎng)科技巨頭都在忙活著向英偉達(dá)下訂單，為AI大模型軍備競賽做準(zhǔn)備。

從一家專一的游戲顯卡公司，一舉騰飛成為人工智能時代的帶頭大哥。英偉達(dá)憑什么可以站在時代風(fēng)口，它的底層邏輯是什么？

01

從顯卡之王到AI芯片霸主

1.從顯卡的逆襲之路開始

在游戲世界中，英偉達(dá)被冠以“顯卡之王”，幾乎是高端顯卡的代名詞，其創(chuàng)始人兼CEO黃仁勛是玩家口中的“皮衣刀客”、“顯卡教父”。

不過黃仁勛的顯卡創(chuàng)業(yè)之路并非一帆風(fēng)順，而是充滿曲折。1993年，技術(shù)出身的黃仁勛與兩位志同道合的工程師共同創(chuàng)立英偉達(dá)，立志要成為計算機(jī)圖形處理領(lǐng)域的老大。但在創(chuàng)業(yè)初期，黃仁勛帶領(lǐng)團(tuán)隊耗時兩年打造的第一款產(chǎn)品就以失敗收場。

1995年，英偉達(dá)信心滿滿發(fā)布第一款顯卡產(chǎn)品NV1，由于不兼容競爭對手3DFX的Glide 3D標(biāo)準(zhǔn)，市場表現(xiàn)慘淡，甚至讓英偉達(dá)處于破產(chǎn)邊緣。1996年，英偉達(dá)不得不停止銷售NV1。

而另一邊，微軟為了抗衡世嘉、索尼、任天堂等日本游戲機(jī)廠商，推出了direct x標(biāo)準(zhǔn)，希望自己掌控行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。就在這生死關(guān)頭，黃仁勛做出了后來被證明是關(guān)鍵性的決策：義無反顧地支持微軟剛出爐的direct x標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，英偉達(dá)要將自己和大佬微軟綁在一輛戰(zhàn)車上。

彼時的教主也沒有想到，將在20多年后，和抱住的大腿一起，成為驅(qū)動人類社會進(jìn)步的前沿科技企業(yè)。當(dāng)然這是后話略去不表。

經(jīng)過兩年努力，英偉達(dá)在1997年推出全球首款128位3D處理器RIVA 128。跟首款產(chǎn)品截然不同的表現(xiàn)是，RIVA 128一經(jīng)推出便迅速獲得了市場的一致好評，其在前四個月內(nèi)出貨量就突破了一百萬顆。

背靠微軟在操作系統(tǒng)的壟斷地位，深度綁定微軟的英偉達(dá)成功在顯卡領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟。與此同時，個人計算機(jī)在PC時代的浪潮中快速普及，英偉達(dá)的顯卡出貨量快速飆升并超越當(dāng)年競爭對手3DFX。

1999年，英偉達(dá)提出GPU概念，推出歷史上首款GPU GeForce 256。憑借GeForce 256實力不俗的綜合性能，英偉達(dá)一戰(zhàn)成名。

2000年，英偉達(dá)成功將顯卡先驅(qū)3DFX收入囊中，顯卡一哥地位從此確立。也是在這一年，微軟選擇英偉達(dá)為其首款Xbox游戲機(jī)提供圖形處理器，兩者的關(guān)系更進(jìn)了一步。

然而，顯卡一哥的位置并不好當(dāng)。在2008年-2010年期間，英偉達(dá)GT200及GF100產(chǎn)品由于過高的發(fā)熱和功耗等問題，導(dǎo)致英偉達(dá)再次遭遇生存危機(jī)，其收入大幅下滑，市場份額一度被競爭者ATI超越。

直到英偉達(dá)通過芯片設(shè)計的優(yōu)化推出GF110，才重新奪回顯卡老大地位。

2.全面擁抱GPU的進(jìn)階之旅

自從英偉達(dá)的首款GPU大獲成功，黃仁勛下定決心走上重塑行業(yè)的道路——讓GPU更有作為，而不僅僅是圖形處理?，F(xiàn)在回過頭看，黃仁勛當(dāng)初帶領(lǐng)英偉達(dá)布局GPU幾乎是押注了全部身家。

一方面，英偉達(dá)不斷研發(fā)驅(qū)動GPU架構(gòu)迭代升級，向高端顯卡轉(zhuǎn)型；另一方面，英偉達(dá)持續(xù)加強(qiáng)GPU用于通用計算的能力，開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，兩大方向并駕齊驅(qū)。

2012年，人工智能行業(yè)興起，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通用GPU的支持下實現(xiàn)重大突破。對黃仁勛和英偉達(dá)而言，這無疑是重大轉(zhuǎn)折點。

2015年，搭載TEGRA X1的NVIDIA DRIV問世，標(biāo)志著英偉達(dá)正式投身于深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域。當(dāng)時NVIDIA Tegra X1是一款256核移動超級芯片，可為深度學(xué)習(xí)和計算機(jī)視覺應(yīng)用程序帶來1 Teraflops的處理能力，性能領(lǐng)先全行業(yè)。

2016年，科技界發(fā)生了一件震動世界的大事。谷歌的人工智能軟件阿爾法狗擊敗了韓國的世界圍棋冠軍李世石。這是AI第一次展現(xiàn)出它驚人的實力。不到一年時間，阿爾法狗又擊敗了當(dāng)年世界圍棋排名第一的中國選手柯潔。這兩場人機(jī)大戰(zhàn)將人工智能推向新的高度。

對英偉達(dá)而言，同樣在科技界名聲大振。畢竟阿爾法狗的成功有英偉達(dá)很大功勞，前者身上搭載了170個英偉達(dá)GPU。

如今在大規(guī)模計算領(lǐng)域，英偉達(dá)GPU成為開發(fā)者進(jìn)行人工智能訓(xùn)練的首選，獨立GPU市場份額長期超過80%。

2020年以來，自動駕駛技術(shù)空前火熱，成為各大車企的競爭高地。英偉達(dá)又一次踩中風(fēng)口。

如今在自動駕駛領(lǐng)域，全球有超過370家公司使用了英偉達(dá)DRIVE平臺?？赡苓B黃仁勛自己也沒有預(yù)料，自己這么快就會成為車企的座上賓。

英偉達(dá)通過Xavier和Orin完成了自動駕駛從ADAS到L5的全棧布局，通過不同組合，滿足不同客戶對不同自動駕駛等級的需求，特別是在高階自動駕駛領(lǐng)域，主流車企都鐘愛英偉達(dá)芯片。

目前英偉達(dá)自動駕駛芯片的成熟度和算力都明顯領(lǐng)先同行。其中英偉達(dá)最新Orin芯片NVIDIA DRIVE Orin SoC（系統(tǒng)級芯片）最大算力達(dá)到254TOPS。

圖：英偉達(dá)在自動駕駛領(lǐng)域的合作方；資料來源：英偉達(dá)到了2021年，比特幣、以太坊等虛擬貨幣大爆發(fā)，再次將英偉達(dá)推向風(fēng)口浪尖。

由于虛擬貨幣需要超強(qiáng)大的算力支持，計算越快，得到的虛擬貨幣越多。而GPU能夠通過大量的并行處理器計算以實現(xiàn)自身功能，適合多線程的重復(fù)運算場景，正好與虛擬貨幣的挖礦場景需求高度契合。因此算力領(lǐng)先的英偉達(dá)GPU自然而然成為挖礦大軍眼里的“核武器”。

自從英偉達(dá)被賦予“挖礦”標(biāo)簽，虛擬貨幣與英偉達(dá)GPU芯片庫存出現(xiàn)較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。當(dāng)供求緊張期間，業(yè)內(nèi)還流傳著礦工們飛往全球搶卡的故事……

在2021年，全世界同樣都在談?wù)摰牧硪粋€風(fēng)口是元宇宙。不過這次出鏡的不只是英偉達(dá)的GPU，還有黃仁勛。

在2021年4月的一場直播演講中，黃仁勛當(dāng)了一回超級網(wǎng)紅，其在眾目睽睽下用自己的虛擬形象做替身，14秒時間竟然無人察覺，達(dá)到了以假亂真的境界。

事后，英偉達(dá)公開表示黃仁勛的替身和背后超級逼真的廚房，還有桌上的每一件物品，甚至包括黃仁勛的貼身裝備皮大衣，全部都是通過Omniverse平臺渲染出來的虛擬畫面。

具體來說，英偉達(dá)Omniverse是一個易于擴(kuò)展的平臺，可以實3D設(shè)計協(xié)作以及可擴(kuò)展的多GPU實時逼真仿真，實現(xiàn)數(shù)字孿生，從而為3D創(chuàng)作者、開發(fā)者和企業(yè)帶來更多創(chuàng)意可能，并幫助用戶顯著提升效率。

而2022年下半年橫空出世的ChatGPT更是讓英偉達(dá)百尺竿頭，更進(jìn)一步。比如微軟為OpenAI量身打造的超級計算機(jī)，耗資數(shù)億美元，用掉了英偉達(dá)數(shù)萬顆芯片。

今年年初至今，英偉達(dá)市值漲幅超過80%，充分享受了AI帶來的紅利。

2023年3月21日的GTC 2023大會上，黃教主仍然穿著他標(biāo)志性的皮夾克，全程高能輸出，向世人描繪了英偉達(dá)在游戲、生成式AI、自主機(jī)器、數(shù)據(jù)中心方面的創(chuàng)新成果，并稱這將是英偉達(dá)迄今為止最重要的一次GTC。

如今，黃仁勛構(gòu)建了自己的GPU帝國，幾乎任何需要算力的領(lǐng)域，都會有英偉達(dá)的身影，英偉達(dá)當(dāng)之無愧成為算力時代不可或缺的底層核心基礎(chǔ)。

圖：黃教主亮相英偉達(dá)GTC 2023；資料來源：英偉達(dá)

3.必不可少的“成人禮”：試錯之后快速回頭

作為全球最具價值的芯片公司，英偉達(dá)讓各大科技公司羨慕?；剡^頭看，英偉達(dá)在元宇宙、自動駕駛、AI計算等領(lǐng)域無一例外都踩中風(fēng)口。但在30余年的發(fā)展歷程中，英偉達(dá)其實也有不少布局失敗。

比如英偉達(dá)在2010年發(fā)布的GTX 480可以說一敗涂地，功耗和發(fā)熱大，被競爭對手ATI的HD 5000系列按在地上打。在GTX 480上市八個月后，英偉達(dá)不得不緊急推出GTX 580來救場。

再比如英偉達(dá)曾經(jīng)為移動設(shè)備開發(fā)過Tegra系列處理器，希望能在智能手機(jī)時代分得一杯羹，但由于功耗和基帶等問題，一直不溫不火。到了2015年，英偉達(dá)發(fā)布最后一代Tegra移動處理器Tegra X1。

英偉達(dá)經(jīng)歷多次失敗，同時也在不斷改變，增強(qiáng)自身韌性。相比之下，當(dāng)年打遍天下無敵手的英特爾，也是英偉達(dá)的老對手，自從10納米制程翻車了一次，整個芯片升級節(jié)奏都被打亂了，以至于到現(xiàn)在都沒有喘過氣來。在集成電路工藝制造水平上，英特爾早已經(jīng)被三星，臺積電等公司追上，甚至被反超。

02

黃教主的兩大核武器

1.芯片產(chǎn)品哲學(xué)：供給驅(qū)動戰(zhàn)略

放在十多年前，誰都不知道GPU會在虛擬貨幣、自動駕駛和AI計算上有如此之大的應(yīng)用，更沒有人知道GPU的前景會如此好。那么英偉達(dá)為什么可以在十年之前就預(yù)知風(fēng)口？

答案當(dāng)然不是因為黃仁勛有先知能力，提前寫好了劇本，而是英偉達(dá)一以貫之的供給驅(qū)動戰(zhàn)略。

過去這幾年，英偉達(dá)給外界的感受是哪里火爆就出現(xiàn)在哪里。實際上，英偉達(dá)沒有躺在顯卡上面不前進(jìn)，而是不斷去優(yōu)化供給端。在大部分人還沒有看準(zhǔn)時間節(jié)點的時候，英偉達(dá)敢于投入大量的資源去開發(fā)相關(guān)的硬件和軟件生態(tài)。

早在2003年，英偉達(dá)便推出了支持環(huán)境光遮蔽的GPU，現(xiàn)階段環(huán)境光遮蔽已經(jīng)大量被游戲支持。

從2004年左右開始，英偉達(dá)投入大量資源研發(fā)使GPU通用化的CUDA技術(shù)。在當(dāng)時外界看來，你專心做游戲顯卡就可以了，搞什么顯卡去做通用計算？

不過英偉達(dá)“一根筋”地要開發(fā)出使GPU支持通用計算的CUDA，實現(xiàn)每一個英偉達(dá)GPU都支持CUDA。

到了2006年，英偉達(dá)推出了GPU計算框架CUDA，將高級程序語言如Java、C++等引入了CUDA，極大地簡化了對GPU進(jìn)行編程的流程，降低了編程的難度。更關(guān)鍵的是，CUDA將GPU芯片從當(dāng)時唯一的應(yīng)用領(lǐng)域游戲中徹底釋放出來，使其可用于各種類型的計算。

事實證明，因為CUDA的易用性和通用性，深度綁定用戶，為英偉達(dá)GPU快速擴(kuò)張打下了基礎(chǔ)，畢竟到了算力角逐時代，軟件開發(fā)的便攜性已經(jīng)成為關(guān)鍵指標(biāo)。

對英偉達(dá)而言，CUDA就像是一個飛輪，載著英偉達(dá)解決人工智能計算問題，抵達(dá)更廣闊的市場。

通過提供更好產(chǎn)品來拉動需求，這個過程不僅痛苦，也蘊含著巨大的風(fēng)險，搞不好就變成往無底洞扔錢。但是跑通之后，你就毫無爭議成為引領(lǐng)者，最終市場會給予你豐厚的回報。

除了上述領(lǐng)域，英偉達(dá)在自動駕駛領(lǐng)域也是雄心勃勃。英偉達(dá)在2015年即推出NVIDIA Drive系列平臺，其中DRIVE CX面向座艙，DRIVE PX面向自動駕駛。那時候，大部分車企都還在摸索智能座艙，更別提難度更高的自動駕駛。

但英偉達(dá)堅持以超前供給來驅(qū)動自動駕駛技術(shù)發(fā)展，其以一年一代產(chǎn)品的節(jié)奏，迭代出了DRIVE PX、DRIVE PX2、Drive PX Xavier、DRIVE AGX Orin等自動駕駛平臺。

到2025年，英偉達(dá)將量產(chǎn)新一代集中式車載計算平臺NVIDIA DRIVE Thor，可提供出色的2000萬億次浮點運算性能，同時降低總體系統(tǒng)成本，從參數(shù)指標(biāo)上看已經(jīng)把對手甩開了一個身位。

圖：英偉達(dá)自動駕駛芯片快速迭代；資料來源：英偉達(dá)

總而言之，以供給驅(qū)動為策略的英偉達(dá)一次次站上風(fēng)口。類似的案例，當(dāng)馬斯克決定做特斯拉的時候，電動車市場還被當(dāng)成“偽命題”，當(dāng)年特斯拉一度被大量機(jī)構(gòu)看空。如今，特斯拉已經(jīng)成為電動車的引領(lǐng)者。

映射到國內(nèi)，大部分科技公司沿用供給驅(qū)動策略，呈現(xiàn)的就是只有競爭，沒有戰(zhàn)略。當(dāng)年不少互聯(lián)網(wǎng)公司不僅搶著賣菜，還要干掉中間商來打價格戰(zhàn)，并且通過給用戶大額補助的方式搶占市場份額，最終是一地雞毛。

如今進(jìn)入流量紅利消退時代，不少國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)科技公司開始通過所謂的黑科技讓人們點擊更多廣告。

為什么元宇宙、云計算、自動駕駛最開始都是歐美引導(dǎo)，國內(nèi)只有跟風(fēng)的份？就像ChatGPT爆火之后，國內(nèi)一堆企業(yè)出來湊熱鬧，開始炒概念。實際上不少公司在相關(guān)技術(shù)上并沒有太多突破，但股價卻突飛猛進(jìn)。

其實電動車也是興起于歐美，但現(xiàn)在中國的電動車已經(jīng)引領(lǐng)世界。背后本質(zhì)就是國內(nèi)電動車行業(yè)有寧德時代、比亞迪這樣的企業(yè)始終保持戰(zhàn)略定力，提前打好了技術(shù)地基，這樣才能在電動車爆發(fā)的時代決勝千里。

2.有別于英特爾的升級模式

黃教主崇尚算力即權(quán)力，他創(chuàng)下“黃氏定律”，立志六個月內(nèi)芯片性能升級一次。

曾經(jīng)作為芯片的霸主英特爾，近年來“擠牙膏”式的升級被詬病。而英偉達(dá)一直維持約兩年一次的GPU架構(gòu)更新，并且每次GPU架構(gòu)更新，同級別GPU性能均提升達(dá)20%以上。

為什么英偉達(dá)的GPU可以做到持續(xù)快速升級？

圖：英偉達(dá)GPU架構(gòu)以兩年一次的速度不斷演進(jìn)；資料來源：英偉達(dá)，國泰君安

總體而言，英偉達(dá)實現(xiàn)了硬件和軟件的共同驅(qū)動。英偉達(dá)在領(lǐng)先的硬件基礎(chǔ)上面并沒有停止腳步，而是構(gòu)建起軟件生態(tài)。芯片硬件的發(fā)展帶來性能的成倍提升，同時還要通過軟件把這部分性能有效發(fā)揮。兩者是相互促進(jìn)，相互成就的螺旋形關(guān)系。

最后，我們想說英偉達(dá)仍然是一家年輕的企業(yè)，其創(chuàng)始人仍然在運營公司，這在全球科技企業(yè)中并不多見。從某個角度講，英偉達(dá)同樣是一臺不斷學(xué)習(xí)進(jìn)化的AI機(jī)器，令人期待的未來就在前方，讓我們繼續(xù)關(guān)注英偉達(dá)令人驚嘆的產(chǎn)品。

03

引申思考

國內(nèi)已經(jīng)涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的芯片青年近衛(wèi)軍，比如寒武紀(jì)、海光信息、景嘉微、沐曦。他們的發(fā)展勢頭很足，市場的預(yù)期很高。在研發(fā)支出上，海光信息、寒武紀(jì)排名前二，其中寒武紀(jì)的研發(fā)策略比較激進(jìn)，研發(fā)支出占收入比重達(dá)到了366.3%。在芯片工藝上，海光信息目前的最先進(jìn)制程已經(jīng)達(dá)到了7nm。

面對現(xiàn)實情況，國內(nèi)企業(yè)和英偉達(dá)的差距還比較大，不光是體現(xiàn)在硬件技術(shù)上，也體現(xiàn)在整體的營收規(guī)模和研發(fā)投入上面。

雖然中國企業(yè)離英偉達(dá)的差距在一點點縮小，但越到后面，縮小的難度會越來越大。隨著芯片工藝演進(jìn)，每一代芯片的開發(fā)成本、設(shè)計成本，以及生產(chǎn)成本，已經(jīng)像滾雪球一樣越來越高。

對于芯片行業(yè)而言，注定是一場長跑賽，比拼的不僅是硬核科技實力，還有商業(yè)模式和生態(tài)的構(gòu)建，國內(nèi)企業(yè)追趕之路任重而道遠(yuǎn)——目前全球英偉達(dá)生態(tài)系統(tǒng)涵蓋400萬名開發(fā)者、4萬家公司和1萬多家初創(chuàng)公司……

編者按：本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號：錦緞(ID：jinduan006)，作者：知勇