02 其實(shí)，GPU廠商是“軟件公司”

國(guó)產(chǎn)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目還在追硬件指標(biāo)，然而GPU競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)從硬件為主、軟件為輔的比拼，轉(zhuǎn)變?yōu)橛布?軟件的綜合生態(tài)能力較量。

深度學(xué)習(xí)爆火之前，通用GPU需求數(shù)量最多的應(yīng)用方向是PC桌面顯卡，英偉達(dá)、AMD、英特爾是主要玩家，其中英特爾主要在CPU上集成GPU，2022年又重回獨(dú)顯市場(chǎng)。三家提供的產(chǎn)品多，滿(mǎn)足辦公、游戲、圖形等各類(lèi)需求。

根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)JPR的數(shù)據(jù)，PC顯卡供應(yīng)商市占率，英特爾憑借集成顯卡出貨占據(jù)68%份額位列第一

新入局者，想要在這樣的市場(chǎng)上分一杯羹，不僅需要扎實(shí)的產(chǎn)品性能，更需要運(yùn)行多年的成熟供應(yīng)鏈體系支撐，難度極高。

就拿象帝先的天鈞一號(hào)來(lái)說(shuō)，不僅性能無(wú)法和同期國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品抗衡，與國(guó)際市場(chǎng)上的對(duì)手差距在3年左右，這意味著新晉者連打價(jià)格戰(zhàn)的實(shí)力都不具備。

更重要的是，桌面顯卡聚焦圖形處理能力，而深度學(xué)習(xí)興起之后，基于并行計(jì)算優(yōu)勢(shì)，GPU找到了新的增長(zhǎng)空間。

兩個(gè)指標(biāo)可說(shuō)明GPU通用計(jì)算需求“暴增”——其一，“算力頂流們”的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)急劇膨脹；其二，“硅谷巨頭”算力儲(chǔ)備急劇膨脹。

一方面，截至到今年10月27日的第三財(cái)季，過(guò)去四年，英偉達(dá)的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)增長(zhǎng)了約30倍，財(cái)季營(yíng)收從11億美元（占比25%）暴增到309億美元（占比88%）。

另一方面，研究機(jī)構(gòu)Omdia的數(shù)據(jù)顯示，截至2023年第三季度，英偉達(dá)H100出貨量達(dá)到65萬(wàn)張，其中Meta和微軟分別拿下15萬(wàn)張，接近全部訂單的一半。到2024年，微軟的Hopper系列GPU儲(chǔ)備量直接沖到了48.5萬(wàn)張，其AI數(shù)據(jù)中心支出超過(guò)300億美元，位列所有硅谷巨頭之首。

研究機(jī)構(gòu)Omdia披露的近兩年美國(guó)主要科技公司Hopper架構(gòu)GPU的儲(chǔ)備量

深度學(xué)習(xí)和人工智能為GPU帶來(lái)了潛在的機(jī)會(huì)和蛋糕，但這不代表初創(chuàng)公司一定就有機(jī)會(huì)拿下，像AMD這樣的GPU老玩家，一些產(chǎn)品算力指標(biāo)都超越了英偉達(dá)，但在競(jìng)爭(zhēng)中就是打不贏，以CUDA為代表的軟件生態(tài)扮演了至關(guān)重要的作用。

有一個(gè)細(xì)節(jié)，今年的GTC大會(huì)上，黃仁勛說(shuō)“英偉達(dá)是一家軟件公司”，指的就是其GPU產(chǎn)品“統(tǒng)治”AI的關(guān)鍵因素之一，CUDA生態(tài)。這一點(diǎn)我在《沒(méi)人能“殺死”1.5萬(wàn)億美元的英偉達(dá)》一文中也解釋過(guò)。額外插一句，這才過(guò)去半年多時(shí)間，英偉達(dá)市值已經(jīng)沖破3萬(wàn)億美元市值。

生態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)治力如何理解？可以類(lèi)比用戶(hù)對(duì)操作系統(tǒng)的偏好——蘋(píng)果的macOS現(xiàn)在足夠優(yōu)秀了，過(guò)去10年其市場(chǎng)份額翻了一倍，但Windows仍然有先發(fā)優(yōu)勢(shì)以及用戶(hù)的接受度，牢牢占據(jù)著70%的份額，這就是生態(tài)系統(tǒng)的力量。

基于GPU的通用計(jì)算，生態(tài)系統(tǒng)的重要性可能比操作系統(tǒng)還要極端——開(kāi)發(fā)者一旦適應(yīng)了英偉達(dá)的軟件生態(tài)，就很難從其中切換出來(lái)。

舉個(gè)例子，假設(shè)某個(gè)企業(yè)要采購(gòu)國(guó)產(chǎn)GPU，首先就要解決代碼兼容性問(wèn)題，包括不兼容的庫(kù)和函數(shù)都要替換或者修改，雖然國(guó)產(chǎn)廠商會(huì)提供遷移工具，這仍需大量的開(kāi)發(fā)工作，遷移過(guò)程還會(huì)引發(fā)應(yīng)用性能損失的問(wèn)題，要減少這種損失，就得根據(jù)國(guó)產(chǎn)GPU的架構(gòu)來(lái)調(diào)整優(yōu)化算法，這又進(jìn)一步增加開(kāi)發(fā)工作量。

設(shè)備的穩(wěn)定性也是影響效率的一個(gè)關(guān)鍵因素，之前Meta在論文中曾披露過(guò)——H100的萬(wàn)卡集群訓(xùn)練Llama 3.1，平均3小時(shí)故障一次，盡管很多問(wèn)題都可以自動(dòng)化處理，但依舊會(huì)增加人力和時(shí)間成本，最終影響效率。

而這還是H100這樣市占率超高的產(chǎn)品，一些問(wèn)題還有可能在線上社區(qū)找到解決方案，一旦換成國(guó)產(chǎn)設(shè)備，如果支持生態(tài)做得不好，快速定位問(wèn)題并獲取解決方案都不是一件容易的事情，用比較流行的話說(shuō)，切換國(guó)產(chǎn)GPU的TCO（總擁有成本）太高。

從心理上說(shuō)，應(yīng)該有很多企業(yè)愿意支持國(guó)產(chǎn)芯片，采購(gòu)成本不便宜也可以接受，但是從商業(yè)的角度來(lái)說(shuō)，如果開(kāi)發(fā)特別麻煩、使用出現(xiàn)問(wèn)題，占用了研發(fā)團(tuán)隊(duì)過(guò)多精力，這樣的商業(yè)合作很難維持下去。

拋開(kāi)市場(chǎng)需不需要這么多英偉達(dá)的問(wèn)題來(lái)看GPU、AI芯片創(chuàng)業(yè)，現(xiàn)在很多新項(xiàng)目一亮相就是數(shù)十倍的“吊打”英偉達(dá)，硬件指標(biāo)看上去不用擔(dān)心了，但除了紙面數(shù)據(jù)要好外，一開(kāi)始就要想好如何做生態(tài)。而一旦涉及做生態(tài)，對(duì)于“400人算不算多”這類(lèi)問(wèn)題，就會(huì)好回答很多——我所知道的是，英偉達(dá)這樣的企業(yè)，在大客戶(hù)那里一般都會(huì)安排數(shù)十人的駐場(chǎng)支持團(tuán)隊(duì)。所以，GPU廠商是“軟件公司”這個(gè)觀點(diǎn)現(xiàn)在來(lái)看非常貼切。

03 只做“替代”很難上牌桌

沒(méi)有生態(tài)支持的GPU通用計(jì)算項(xiàng)目，開(kāi)局可以說(shuō)是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

由于美國(guó)限制高性能AI芯片向大陸出口，客觀上給國(guó)產(chǎn)廠商打開(kāi)了機(jī)會(huì)之門(mén)。當(dāng)所有企業(yè)都拿不到，或者很難通過(guò)正常渠道采購(gòu)海外先進(jìn)產(chǎn)品時(shí)，能夠穩(wěn)定供貨的國(guó)產(chǎn)GPU就會(huì)成為爭(zhēng)搶對(duì)象，而且現(xiàn)在政策和機(jī)構(gòu)也在鼓勵(lì)這件事，這也會(huì)加速?lài)?guó)產(chǎn)半導(dǎo)體生態(tài)的成熟與進(jìn)化，華為在手機(jī)芯片上已經(jīng)驗(yàn)證這一點(diǎn)。

與手機(jī)芯片不同，GPU作為“大芯片”，die size都在500mm2以上，比如RTX 4090是600mm2，H100是800mm2+，如果采用高帶寬內(nèi)存，還要著重考慮先進(jìn)封裝技術(shù)。

用于通用計(jì)算的主流GPU（右側(cè)），die size為826mm2，Cerebras WSE-2（左側(cè)）專(zhuān)用芯片達(dá)到了46225mm2

所以，除了前面說(shuō)的戰(zhàn)略誤判，影響國(guó)產(chǎn)GPU成功的因素還包括IP、設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售等環(huán)節(jié)之中，并且環(huán)環(huán)相扣。

在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)首要面對(duì)的就是IP授權(quán)和設(shè)計(jì)工具的問(wèn)題，象帝先、摩爾線程都是拿Imagination的IP授權(quán)，然后采用海外公司的設(shè)計(jì)工具，如果這兩個(gè)領(lǐng)域得不到持續(xù)的更新支持，就存在斷供風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)計(jì)的下一個(gè)環(huán)節(jié)就是制造。很多企業(yè)的產(chǎn)品硬件指標(biāo)，無(wú)論單項(xiàng)還是多項(xiàng)都很優(yōu)秀，但能否流片成功，并且以高良率量產(chǎn)也很關(guān)鍵。

單就流片這個(gè)環(huán)節(jié)的單次費(fèi)用就高達(dá)上億元，如果流片失敗就得額外再支付費(fèi)用，之前英偉達(dá)的Blackwell芯片遭遇“跳票事故”，一度帶崩其股價(jià)，英偉達(dá)可以扛得住這種風(fēng)險(xiǎn)，創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)未必能經(jīng)受住。

好消息是，在制造端，過(guò)去幾年在美國(guó)的極限施壓之下，國(guó)產(chǎn)制造工藝和設(shè)備已經(jīng)有了很大進(jìn)步。9月份，工信微報(bào)披露了國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的進(jìn)展，按官方提供的數(shù)據(jù)，純國(guó)產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)可以覆蓋65nm工藝的芯片，這對(duì)于中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)具有很大的意義。不過(guò)，雖然大陸自主晶圓制造技術(shù)進(jìn)步迅速，但先進(jìn)產(chǎn)能也相對(duì)有限。

所以，現(xiàn)階段大陸的fabless，也還離不開(kāi)對(duì)臺(tái)積電的依賴(lài)。而且，因?yàn)閯?chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)體量與需求量的差異，代工費(fèi)用會(huì)有差別，同等工藝代工費(fèi)用可能是臺(tái)積電的1.5倍左右，這也會(huì)影響初創(chuàng)公司的毛利率。

設(shè)計(jì)、制造之后，就是如何把產(chǎn)品賣(mài)出去，實(shí)現(xiàn)正循環(huán)。一些現(xiàn)在還活躍的頭部創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，很多背后都有上市公司的支持，這些上市公司在各地推動(dòng)構(gòu)建智算中心，對(duì)于創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，它們既是投資人，又是客戶(hù)。這種邏輯還可以類(lèi)比云計(jì)算廠商——自研AI芯片更容易成功，自己就是自己的客戶(hù)，能形成很好的自循環(huán)。

很多人問(wèn)中國(guó)芯片的出路在哪里，從一個(gè)外部觀察者的視角，短期的確要實(shí)現(xiàn)自主替代，長(zhǎng)期則需要參與到對(duì)產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)制定當(dāng)中，這樣才能夠影響到全球產(chǎn)業(yè)。我想舉一個(gè)大疆的例子，它也被納入了實(shí)體清單，可結(jié)果呢？美國(guó)要制裁它，又不得不想辦法來(lái)買(mǎi)它的產(chǎn)品。

過(guò)去，行業(yè)看到“美國(guó)禁令”的大利好之后，感覺(jué)機(jī)會(huì)來(lái)了紛紛行動(dòng)、融資開(kāi)跑，是可以理解的沖動(dòng)。但最終，創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)與資本在普及認(rèn)知、達(dá)成共識(shí)之后，結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展窗口來(lái)攢局，才能更好地準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，在未來(lái)中國(guó)芯片生態(tài)“大成”之時(shí)，成為勝利者中的一員。如果上述條件都不具備，更多的“中國(guó)英偉達(dá)”可能會(huì)迎來(lái)不確定性。