文|錦緞研究院 知勇
提起英偉達(dá)，就繞不過(guò)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(lái)做深度學(xué)習(xí)、自動(dòng)駕駛、AI計(jì)算。
回看英偉達(dá)歷次GTC發(fā)布會(huì)，總是給人一種印象，AI計(jì)算、元宇宙、比特幣、云計(jì)算，英偉達(dá)每次都在風(fēng)口上，從來(lái)不會(huì)缺席。
就拿ChatGPT來(lái)說(shuō)，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(jìng)賽做準(zhǔn)備。
從一家專(zhuān)一的游戲顯卡公司，一舉騰飛成為人工智能時(shí)代的帶頭大哥。英偉達(dá)憑什么可以站在時(shí)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(kāi)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(guò)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(jì)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(duì)耗時(shí)兩年打造的第一款產(chǎn)品就以失敗收?qǐng)觥?/p>
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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手3DFX的Glide 3D標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)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(xiāo)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(lái)被證明是關(guān)鍵性的決策：義無(wú)反顧地支持微軟剛出爐的direct x標(biāo)準(zhǔn)。也就是說(shuō)，英偉達(dá)要將自己和大佬微軟綁在一輛戰(zhàn)車(chē)上。
彼時(shí)的教主也沒(méi)有想到，將在20多年后，和抱住的大腿一起，成為驅(qū)動(dòng)人類(lèi)社會(huì)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(guò)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，RIVA128一經(jīng)推出便迅速獲得了市場(chǎng)的一致好評(píng)，其在前四個(gè)月內(nèi)出貨量就突破了一百萬(wàn)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(shí)，個(gè)人計(jì)算機(jī)在PC時(shí)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(shí)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(guò)高的發(fā)熱和功耗等問(wèn)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(chǎng)份額一度被競(jìng)爭(zhēng)者ATI超越。
直到英偉達(dá)通過(guò)芯片設(shè)計(jì)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。現(xiàn)在回過(guò)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(dòng)GPU架構(gòu)迭代升級(jí)，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(jì)算的能力，開(kāi)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(shí)現(xiàn)重大突破。對(duì)黃仁勛和英偉達(dá)而言，這無(wú)疑是重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
2015年，搭載TEGRA X1的NVIDIA DRIV問(wèn)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(shí)NVIDIA Tegra X1是一款256核移動(dòng)超級(jí)芯片，可為深度學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用程序帶來(lái)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(dòng)世界的大事。谷歌的人工智能軟件阿爾法狗擊敗了韓國(guó)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(shí)力。不到一年時(shí)間，阿爾法狗又擊敗了當(dāng)年世界圍棋排名第一的中國(guó)選手柯潔。這兩場(chǎng)人機(jī)大戰(zhàn)將人工智能推向新的高度。
對(duì)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(gè)英偉達(dá)GPU。
如今在大規(guī)模計(jì)算領(lǐng)域，英偉達(dá)GPU成為開(kāi)發(fā)者進(jìn)行人工智能訓(xùn)練的首選，獨(dú)立GPU市場(chǎng)份額長(zhǎng)期超過(guò)80%。
2020年以來(lái)，自動(dòng)駕駛技術(shù)空前火熱，成為各大車(chē)企的競(jìng)爭(zhēng)高地。英偉達(dá)又一次踩中風(fēng)口。
如今在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，全球有超過(guò)370家公司使用了英偉達(dá)DRIVE平臺(tái)?？赡苓B黃仁勛自己也沒(méi)有預(yù)料，自己這么快就會(huì)成為車(chē)企的座上賓。
英偉達(dá)通過(guò)Xavier和Orin完成了自動(dòng)駕駛從ADAS到L5的全棧布局，通過(guò)不同組合，滿足不同客戶對(duì)不同自動(dòng)駕駛等級(jí)的需求，特別是在高階自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，主流車(chē)企都鐘愛(ài)英偉達(dá)芯片。
目前英偉達(dá)自動(dòng)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(jí)芯片）最大算力達(dá)到254TOPS。
圖：英偉達(dá)在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的合作方；資料來(lái)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(jì)算越快，得到的虛擬貨幣越多。而GPU能夠通過(guò)大量的并行處理器計(jì)算以實(shí)現(xiàn)自身功能，適合多線程的重復(fù)運(yùn)算場(chǎng)景，正好與虛擬貨幣的挖礦場(chǎng)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(kù)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€(gè)風(fēng)口是元宇宙。不過(guò)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(chǎng)直播演講中，黃仁勛當(dāng)了一回超級(jí)網(wǎng)紅，其在眾目睽睽下用自己的虛擬形象做替身，14秒時(shí)間竟然無(wú)人察覺(jué)，達(dá)到了以假亂真的境界。
事后，英偉達(dá)公開(kāi)表示黃仁勛的替身和背后超級(jí)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(guò)Omniverse平臺(tái)渲染出來(lái)的虛擬畫(huà)面。
具體來(lái)說(shuō)，英偉達(dá)Omniverse是一個(gè)易于擴(kuò)展的平臺(tái)，可以實(shí)3D設(shè)計(jì)協(xié)作以及可擴(kuò)展的多GPU實(shí)時(shí)逼真仿真，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生，從而為3D創(chuàng)作者、開(kāi)發(fā)者和企業(yè)帶來(lái)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(jí)計(jì)算機(jī)，耗資數(shù)億美元，用掉了英偉達(dá)數(shù)萬(wàn)顆芯片。
今年年初至今，英偉達(dá)市值漲幅超過(guò)80%，充分享受了AI帶來(lái)的紅利。
2023年3月21日的GTC 2023大會(huì)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(chēng)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(guó)，幾乎任何需要算力的領(lǐng)域，都會(huì)有英偉達(dá)的身影，英偉達(dá)當(dāng)之無(wú)愧成為算力時(shí)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(lái)源：英偉達(dá)
3.必不可少的“成人禮”：試錯(cuò)之后快速回頭
作為全球最具價(jià)值的芯片公司，英偉達(dá)讓各大科技公司羨慕?；剡^(guò)頭看，英偉達(dá)在元宇宙、自動(dòng)駕駛、AI計(jì)算等領(lǐng)域無(wú)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(shí)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(shuō)一敗涂地，功耗和發(fā)熱大，被競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手ATI的HD 5000系列按在地上打。在GTX 480上市八個(gè)月后，英偉達(dá)不得不緊急推出GTX580來(lái)救場(chǎng)。
再比如英偉達(dá)曾經(jīng)為移動(dòng)設(shè)備開(kāi)發(fā)過(guò)Tegra系列處理器，希望能在智能手機(jī)時(shí)代分得一杯羹，但由于功耗和基帶等問(wèn)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(dòng)處理器Tegra X1。
英偉達(dá)經(jīng)歷多次失敗，同時(shí)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(wú)敵手的英特爾，也是英偉達(dá)的老對(duì)手，自從10納米制程翻車(chē)了一次，整個(gè)芯片升級(jí)節(jié)奏都被打亂了，以至于到現(xiàn)在都沒(méi)有喘過(guò)氣來(lái)。在集成電路工藝制造水平上，英特爾早已經(jīng)被三星，臺(tái)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(dòng)戰(zhàn)略
放在十多年前，誰(shuí)都不知道GPU會(huì)在虛擬貨幣、自動(dòng)駕駛和AI計(jì)算上有如此之大的應(yīng)用，更沒(méi)有人知道GPU的前景會(huì)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?yàn)辄S仁勛有先知能力，提前寫(xiě)好了劇本，而是英偉達(dá)一以貫之的供給驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略。
過(guò)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(shí)際上，英偉達(dá)沒(méi)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(méi)有看準(zhǔn)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，英偉達(dá)敢于投入大量的資源去開(kāi)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(kāi)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(shí)外界看來(lái)，你專(zhuān)心做游戲顯卡就可以了，搞什么顯卡去做通用計(jì)算？
不過(guò)英偉達(dá)“一根筋”地要開(kāi)發(fā)出使GPU支持通用計(jì)算的CUDA，實(shí)現(xiàn)每一個(gè)英偉達(dá)GPU都支持CUDA。
到了2006年，英偉達(dá)推出了GPU計(jì)算框架CUDA，將高級(jí)程序語(yǔ)言如Java、C++等引入了CUDA，極大地簡(jiǎn)化了對(duì)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(shí)唯一的應(yīng)用領(lǐng)域游戲中徹底釋放出來(lái)，使其可用于各種類(lèi)型的計(jì)算。
事實(shí)證明，因?yàn)镃UDA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(shí)代，軟件開(kāi)發(fā)的便攜性已經(jīng)成為關(guān)鍵指標(biāo)。
對(duì)英偉達(dá)而言，CUDA就像是一個(gè)飛輪，載著英偉達(dá)解決人工智能計(jì)算問(wèn)題，抵達(dá)更廣闊的市場(chǎng)。
通過(guò)提供更好產(chǎn)品來(lái)拉動(dòng)需求，這個(gè)過(guò)程不僅痛苦，也蘊(yùn)含著巨大的風(fēng)險(xiǎn)，搞不好就變成往無(wú)底洞扔錢(qián)。但是跑通之后，你就毫無(wú)爭(zhēng)議成為引領(lǐng)者，最終市場(chǎng)會(huì)給予你豐厚的回報(bào)。
除了上述領(lǐng)域，英偉達(dá)在自動(dòng)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(tái)，其中DRIVE CX面向座艙，DRIVE PX面向自動(dòng)駕駛。那時(shí)候，大部分車(chē)企都還在摸索智能座艙，更別提難度更高的自動(dòng)駕駛。
但英偉達(dá)堅(jiān)持以超前供給來(lái)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)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(dòng)駕駛平臺(tái)。
到2025年，英偉達(dá)將量產(chǎn)新一代集中式車(chē)載計(jì)算平臺(tái)NVIDIA DRIVE Thor，可提供出色的2000萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算性能，同時(shí)降低總體系統(tǒng)成本，從參數(shù)指標(biāo)上看已經(jīng)把對(duì)手甩開(kāi)了一個(gè)身位。
圖：英偉達(dá)自動(dòng)駕駛芯片快速迭代；資料來(lái)源：英偉達(dá)
總而言之，以供給驅(qū)動(dòng)為策略的英偉達(dá)一次次站上風(fēng)口。類(lèi)似的案例，當(dāng)馬斯克決定做特斯拉的時(shí)候，電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)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(dòng)車(chē)的引領(lǐng)者。
映射到國(guó)內(nèi)，大部分科技公司沿用供給驅(qū)動(dòng)策略，呈現(xiàn)的就是只有競(jìng)爭(zhēng)，沒(méi)有戰(zhàn)略。當(dāng)年不少互聯(lián)網(wǎng)公司不僅搶著賣(mài)菜，還要干掉中間商來(lái)打價(jià)格戰(zhàn)，并且通過(guò)給用戶大額補(bǔ)助的方式搶占市場(chǎng)份額，最終是一地雞毛。
如今進(jìn)入流量紅利消退時(shí)代，不少國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)科技公司開(kāi)始通過(guò)所謂的黑科技讓人們點(diǎn)擊更多廣告。
為什么元宇宙、云計(jì)算、自動(dòng)駕駛最開(kāi)始都是歐美引導(dǎo)，國(guó)內(nèi)只有跟風(fēng)的份？就像ChatGPT爆火之后，國(guó)內(nèi)一堆企業(yè)出來(lái)湊熱鬧，開(kāi)始炒概念。實(shí)際上不少公司在相關(guān)技術(shù)上并沒(méi)有太多突破，但股價(jià)卻突飛猛進(jìn)。
其實(shí)電動(dòng)車(chē)也是興起于歐美，但現(xiàn)在中國(guó)的電動(dòng)車(chē)已經(jīng)引領(lǐng)世界。背后本質(zhì)就是國(guó)內(nèi)電動(dòng)車(chē)行業(yè)有寧德時(shí)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(dòng)車(chē)爆發(fā)的時(shí)代決勝千里。
2.有別于英特爾的升級(jí)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(gè)月內(nèi)芯片性能升級(jí)一次。
曾經(jīng)作為芯片的霸主英特爾，近年來(lái)“擠牙膏”式的升級(jí)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(jí)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(jí)？
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(lái)源：英偉達(dá)，國(guó)泰君安
總體而言，英偉達(dá)實(shí)現(xiàn)了硬件和軟件的共同驅(qū)動(dòng)。英偉達(dá)在領(lǐng)先的硬件基礎(chǔ)上面并沒(méi)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(lái)性能的成倍提升，同時(shí)還要通過(guò)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(shuō)英偉達(dá)仍然是一家年輕的企業(yè)，其創(chuàng)始人仍然在運(yùn)營(yíng)公司，這在全球科技企業(yè)中并不多見(jiàn)。從某個(gè)角度講，英偉達(dá)同樣是一臺(tái)不斷學(xué)習(xí)進(jìn)化的AI機(jī)器，令人期待的未來(lái)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(guó)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(shì)頭很足，市場(chǎng)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(duì)現(xiàn)實(shí)情況，國(guó)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(yíng)收規(guī)模和研發(fā)投入上面。
雖然中國(guó)企業(yè)離英偉達(dá)的差距在一點(diǎn)點(diǎn)縮小，但越到后面，縮小的難度會(huì)越來(lái)越大。隨著芯片工藝演進(jìn)，每一代芯片的開(kāi)發(fā)成本、設(shè)計(jì)成本，以及生產(chǎn)成本，已經(jīng)像滾雪球一樣越來(lái)越高。
對(duì)于芯片行業(yè)而言，注定是一場(chǎng)長(zhǎng)跑賽，比拼的不僅是硬核科技實(shí)力，還有商業(yè)模式和生態(tài)的構(gòu)建，國(guó)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(wàn)名開(kāi)發(fā)者、4萬(wàn)家公司和1萬(wàn)多家初創(chuàng)公司……