對于英偉達(dá)乃至整個芯片產(chǎn)業(yè)來說,昨天晚上都是一個值得被銘記的日子。因?yàn)槌酥@波ChatGPT帶來的芯片熱潮,英偉達(dá)市值首度突破一萬億美元(隨后又跌了下來)。
如果你不能明白這個萬億市值的含義,我們可以看一下美國現(xiàn)在的科技股市場,當(dāng)前只有蘋果公司,Alphabet(谷歌母公司)、微軟公司和亞馬遜公司在這個陣營內(nèi)。其中,英偉達(dá)是當(dāng)中唯一的芯片公司。從另一個維度對比,我們熟知的英偉達(dá)競爭對手英特爾和AMD,他們截止昨天筆者寫稿時的市值分別為1237.95億美元和2040.01億美元。就算連業(yè)績遙遙領(lǐng)先于同行,且在最幾年被廣大讀者所熟悉的臺積電,截止該文撰寫的時候市值僅為5367億美元。
對英偉達(dá)而言,其可怕之處并不僅僅在其當(dāng)前萬億美元市值,而是其不知道上限的上漲空間。回看過去五天,英偉達(dá)市值就上漲了32.87%。今年截止到現(xiàn)在的上漲幅度更是達(dá)到驚人的187.58%。華爾街分析師更是直言,對英偉達(dá)的預(yù)測是“深不可測”(unfathomable)和“宇宙學(xué)”(cosmological),于是他們紛紛上調(diào)了其價格目標(biāo),目前對該英偉達(dá)最高的估值已經(jīng)達(dá)到了驚人的1.6 萬億美元,與谷歌母公司 Alphabet 相當(dāng)。Summit Insights Group 高級研究分析師 Kinngai Chan 表示:“雖然目前該公司的估值看起來很高,但我們認(rèn)為 Nvidia 具有盈利火力,因?yàn)槠?AI GPU 的采用仍處于早期階段?!?/p>
能獲得這樣的成就,除了天時和地理以外,更多的是黃仁勛帶領(lǐng)的英偉達(dá)團(tuán)隊在過去三十年里創(chuàng)造的“人和”條件。
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成為英偉達(dá)
據(jù)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》之前的一篇報道,英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛常掛在嘴邊的一句話是“我們總是離倒閉還有30天”(原文:Were always 30 days away from going out of business)。這句話毫無疑問是有點(diǎn)夸張的,但黃仁勛認(rèn)為,公司所專注的市場被追求同樣機(jī)會的巨頭公司包圍,所以作為公司掌舵人的他時常保持警惕是可以理解的。
正是這種警惕性,幫助這家曾一度陷入倒閉困擾的芯片公司成為了當(dāng)之無愧的半導(dǎo)體巨頭,而這一切都起源于1993年,因?yàn)樵谶@一年,黃仁勛與Chris Malachowsky 、Curtis Priem一起創(chuàng)立了英偉達(dá)。
在成立早期,英偉達(dá)最初是打算打造微處理器,以在個人計算機(jī)中實(shí)現(xiàn)全動態(tài)視頻和立體聲。因?yàn)楫a(chǎn)能短缺的原因,英偉達(dá)1995 年 5 月才推出了其第一款多媒體加速器 NV1。NV1 是第一款集成了 GUI 加速、全動態(tài)視頻加速、3D 渲染、和一個精密的游戲端口到一個芯片上,NV1 使個人計算機(jī)與視頻游戲系統(tǒng)競爭成為可能。
這個產(chǎn)品的面世,也讓英偉達(dá)吸引了視頻游戲制造商Sega的注意,并與之建立了合作。關(guān)于這個故事,在黃仁勛日前臺大的畢業(yè)演講中也有分享。據(jù)黃仁勛所說,英偉達(dá)制造的第一個產(chǎn)品是用于個人電腦游戲的3D圖形,公司發(fā)明了一種非傳統(tǒng)的前向紋理處理技術(shù),而且成本相對低廉,這幫助他們贏得了與SEGA建造游戲主機(jī)的合約。
但經(jīng)過了一年的開發(fā)期程,英偉達(dá)的團(tuán)隊意識到其設(shè)計的架構(gòu)是錯誤策略,從技術(shù)端來看是不合格的。而與此同時,微軟即將宣布基于反向紋理映射和三角形的Windows 95 Direct3D。這代表著如果英偉達(dá)完成了SEGA的游戲機(jī),公司將會創(chuàng)造出與Windows不相容的產(chǎn)品;但如果我們不完成這個合約,我們就會破產(chǎn)。
“無論如何,英偉達(dá)都會面臨倒閉的命運(yùn)?!秉S仁勛說。
為此他聯(lián)絡(luò)了SEGA CEO,向他解釋公司的發(fā)明是錯誤的,所以公司無法完成合約以及游戲主機(jī),并建議SEGA尋找其他合作伙伴。但需要SEGA全額支付我們的費(fèi)用,否則NVIDIA 將無法繼續(xù)經(jīng)營。順便提一下,在1996年中期,大約有 30 家硬件供應(yīng)商向圖形市場提供 3D 芯片。
在很難為情地提出這個后,SEGA CEO竟然同意了黃仁勛的請求,這讓他多爭取了3個月時間,并在1997年上半年震撼了新興的3D市場的產(chǎn)品Riva 128。從這個產(chǎn)品開始,英偉達(dá)受到廣泛關(guān)注,拯救了公司。
到 1998 年初,NVIDIA 已被公認(rèn)為高性能 3D 圖形市場的主導(dǎo)公司之一。據(jù)當(dāng)時的分析師估計,NVIDIA 在 1997 年底占有 24% 的市場份額,在高性能圖形公司中排名第二。公司也在1998年開始申請上市,并順利在1999年1月正式登陸股票市場。
而在申請上市到正式上市這段時間,英偉達(dá)推出了NVIDIA Vanta,一款旨在將臺式計算機(jī)圖形引入企業(yè)市場的圖形加速器。1999 年年中,NVIDIA 推出了 TNT2,NVIDIA 還為 TNT 和 TNT2 推出了一套新的軟件驅(qū)動程序,這些驅(qū)動程序經(jīng)過優(yōu)化以與AMD的處理器配合使用。
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成就GPU巨頭
1999 年 8 月,英偉達(dá)又推出了一款名為GeForce256 的圖形加速器。值得一提的是,這款256位的圖形處理單元 (GPU) 是業(yè)界第一款 GPU,能夠從計算機(jī)的中央處理器 (CPU) 卸載整個圖形處理操作,減輕了 CPU 的圖形處理負(fù)擔(dān),還使軟件開發(fā)人員能夠創(chuàng)建更復(fù)雜的屬性,例如人工智能和為更復(fù)雜的對象建模。
同年11 月,NVIDIA 推出了 Quadro,這是第一款專為工作站設(shè)計的 GPU。公司也在接下幾年里與總部位于加拿大安大略省的ATI爭奪圖形芯片設(shè)計公司頭把交椅的位置。雖然英偉達(dá)的產(chǎn)品往往能超過ATI的競品,但是在市場上,他們還是落后于這家同行。而在雙龍爭霸的同時,圖形芯片市場也在快速整合。
據(jù)相關(guān)資料顯示,從1996到2001年間,全球生產(chǎn)圖形控制器的公司數(shù)量從 45 家減少到 12 家。包括 S3、NeoMagic 和 Intel在內(nèi)的幾家主要參與者要么退出了圖形市場,要么縮減了新產(chǎn)品的開發(fā),而英偉達(dá)則趁機(jī)瘋長,營收一路高漲。
2001年,NVIDIA 完成了用于 Microsoft X-Box 的圖形芯片GeForce3 的開發(fā),這是圖形行業(yè)的第一款可編程 GPU,被所有頂級 PC 和圖形主板 OEM 所選擇。該芯片的可編程功能使開發(fā)人員能夠創(chuàng)建自定義照明和轉(zhuǎn)換自定義像素效果。
也就是在這個時間點(diǎn)前后,學(xué)術(shù)界對使用GPU做通過計算(GPGPU)產(chǎn)生了濃厚興趣。因?yàn)楹虲PU不一樣,控制邏輯較為簡單的GPU的絕大多數(shù)芯片面積都用于渲染、多邊形等計算。科學(xué)運(yùn)算中的矩陣等計算也可以很簡單地映射到GPU的處理單元當(dāng)中個,實(shí)現(xiàn)非常高效的計算。但是,對于GPGPU而言,他們需要面臨另一個重要的挑戰(zhàn),就是難于編程。因?yàn)楫?dāng)時的GPU是面向圖像開發(fā)的,這就讓在其中支持通用高性能計算并不容易。
看到了這種趨勢的英偉達(dá)隨后在2006年推出了Tesla架構(gòu)。和以往只是使用矢量計算單元做渲染的做法不一樣,英偉達(dá)在這個架構(gòu)上把一個矢量單元拆成多個標(biāo)量計算渲染單元,使其更適合通用計算。
有了硬件基礎(chǔ),英偉達(dá)在2007又做出了一個成就了今天英偉達(dá)的決定,那就是推廣CUDA GPU加速計算技術(shù)。按照黃仁勛所說,之所以推動這么一個項目,是希望讓CUDA成為一個程序設(shè)計模型,在科學(xué)運(yùn)算、物理模擬到圖像處理方面,都能提升應(yīng)用程序的效能。
雖然這個項目意義廣泛,但黃仁勛也承認(rèn),創(chuàng)建一個全新的運(yùn)算模型非常困難,且在歷史上實(shí)屬罕見。因?yàn)樽詮腎BM System 360以來,CPU的運(yùn)算模型已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)已有60年的時間。而CUDA需要開發(fā)人員撰寫應(yīng)用程序,并展示GPU的優(yōu)勢;開發(fā)人員需要一個大型的使用者基礎(chǔ);大型的CUDA使用者基礎(chǔ),需要市場上有人購買新的應(yīng)用程序。
于是,英偉達(dá)利用公司已經(jīng)擁有龐大游戲市場的游戲顯卡GPU GeForce,以建立使用者基礎(chǔ)。但CUDA的成本非常高,Nvidia的利潤在多年來遭受巨大的打擊,公司的市值僅僅維持在10億美元上下,市場多年的低迷表現(xiàn),也讓股東們對CUDA持懷疑態(tài)度。
但最終,在2012年,AI研究人員探索了CUDA,度學(xué)習(xí)開山鼻祖之一的Geoff Hinton的學(xué)生Alex Krizhevsky在英偉達(dá)的GPU GTX 580上成功訓(xùn)練出了深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AlexNet,開啟AI的大爆炸時代,正式開啟了英偉達(dá)的萬億美金半導(dǎo)體征程。
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五年AI狂飆
如果說上面平鋪直敘的歷史,能讓我們遵循清晰的脈絡(luò)看到這家GPU巨頭的成長歷程。那在這個章節(jié)內(nèi),我們則能看到這家炙手可熱的芯片企業(yè)在近五年活力全開。
回顧前二十五年(截止)的發(fā)展,英偉達(dá)除了一邊研發(fā)外,還一邊打官司,公司也在這期間收購了一大堆企業(yè)。例如在2002 年收購了 Exluna、2003年收購了MediaQ、2006年收購了Hybrid Graphics、2008年收購了Ageia、2011年收購Icera。
在次期間,公司也因應(yīng)市場的發(fā)展做調(diào)整。如在2011年推出手機(jī)芯片。公司自 2014 年以來也將業(yè)務(wù)多元化,專注于三個市場:游戲、汽車電子和移動設(shè)備。再到后來放棄手機(jī)芯片市場,擁抱礦機(jī)市場,放棄礦機(jī)市場,英偉達(dá)的每一次決定都沒有拖泥帶水。
進(jìn)入最近五年,英偉達(dá)面向AI市場發(fā)起了總攻。其做得頭一件事就是在2019年宣布將打造領(lǐng)先互聯(lián)技術(shù)和產(chǎn)品的Mellanox收歸麾下。進(jìn)入2020年,英偉達(dá)更是宣布了將Arm收入囊中的雄偉計劃,但這最終在多方反對下胎死腹中。
現(xiàn)在回頭看,英偉達(dá)這單收購的意圖非常明顯。從公司當(dāng)前的銷售模式看來(銷售DGX和HGX),只要在設(shè)計中放入更多的自己的芯片,就能獲取更多的收益。參考下圖英偉達(dá)DGX H100的成本跟普通服務(wù)器的成本對比。
回到英偉達(dá)產(chǎn)品本身,在2020 年 5 月,他們正式宣布了其 Ampere GPU 微架構(gòu)和 Nvidia A100 GPU 加速器,打響了公司在AI市場的第一槍。2022年三月,英偉達(dá)又帶來了其首款基于Hopper架構(gòu)的GPU NVIDIA H100,吹響了公司在AI市場進(jìn)攻的號角。事實(shí)證明,這兩款產(chǎn)品也都成為了AI市場的硬通貨。
以H100為例,據(jù)外媒CNBC報道,隨著對訓(xùn)練和部署人工智能軟件所需芯片需求的飆升,英偉達(dá)的最先進(jìn)的顯卡在eBay上的售價超過 40,000 美元。就連針對中國市場特別開發(fā)的A800和H800都價格一路高漲,市場供不應(yīng)求。
但英偉達(dá)不滿足于此,這也正是他們在2021年發(fā)布了為AI而生的Grace CPU,并在2022年升級,推出擁有了144 個高性能核心,每秒 1 TB 內(nèi)存,可將服務(wù)器芯片性能和能效提升一倍的Grace CPU Superchip。除此以外,英偉達(dá)還推出了專為大規(guī)模 人工智能和高性能計算(HPC) 應(yīng)用而設(shè)計 Grace Hopper Superchip。需要強(qiáng)調(diào)的是,英偉達(dá)后兩款通過NVLink-C2C連接到一起的Superchip的設(shè)計思路有望成為這家GPU巨頭增加計算性能最行之有效的快捷手段。
至于收購mellanox所打造的各種switch和DPU,以及各種光學(xué)器件,也成為了英偉達(dá)武器庫中不可或缺的角色。在這些產(chǎn)品的支持下,英偉達(dá)也打造出了DGX、HGX等產(chǎn)品,在日前發(fā)布的DGX GH200更是再次刷新了大家對其上限的看法。據(jù)介紹,這個全新的AI超算系統(tǒng)搭載了256個Grace Hopper Superchip,新的互聯(lián)方式讓產(chǎn)品像一個巨型GPU運(yùn)行,提供1EFLOPS的性能和144TB的共享內(nèi)存,這比上一代DGX A100的內(nèi)存多出了近500倍。
為了更好地幫助大家擁抱這個AI時代,英偉達(dá)還推出了包括DGX Cloud在內(nèi)的各種云服務(wù),同過云端提供DGX AI運(yùn)算資源,方便企業(yè)使用進(jìn)行模型訓(xùn)練與開發(fā)。
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寫在最后
今年年初接受CNBC記者采訪的時候,黃仁勛曾被問到,英偉達(dá)的崛起是運(yùn)氣還是先見之明?針對這個問題,黃仁勛回應(yīng)道:“我們只是相信總有一天會發(fā)生新的事情,其余的一切都需要一些偶然性”,“這不是先見之明,但遠(yuǎn)見是加速計算”黃仁勛接著說。
在日前的臺北電腦展演講中,黃仁勛直言:“CPU擴(kuò)張的時代已經(jīng)結(jié)束,加速計算和人工智能正在重塑計算機(jī),隨著AI應(yīng)用對計算能力的需求不斷擴(kuò)大,GPU才是未來的主角?!?/p>
瑞銀銀行也估計,在未來一兩年內(nèi),人工智能將使對稱為圖形處理單元 ( GPU) 的專業(yè)芯片的需求增加 100 億至 150 億美元。CFRA Research 分析師 Angelo Zino 則表示:“我們認(rèn)為 Nvidia 是這個星球上最重要的公司,這個時代正在迅速轉(zhuǎn)向一個將被更強(qiáng)大的 AI 能力所強(qiáng)調(diào)的時代?!?/p>
無論如何,英偉達(dá)和黃仁勛都在一路前行。
正如黃仁勛日前在臺大畢業(yè)演講中勉勵學(xué)生說道:“不管是為了食物而奔跑,或不被他人當(dāng)做食物而奔跑。你往往無法知道自己正處于哪一種情況。但無論如何,都要保持奔跑?!薄叭欢瑧?zhàn)略性的撤退、犧牲、決定放棄什么是成功的核心,非常關(guān)鍵的核心?!秉S仁勛接著說。
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