據(jù)九位熟悉英偉達計劃的消息人士向《路透社》透露，英偉達正設(shè)立一個新的業(yè)務(wù)部門，致力于為云計算公司及其他公司設(shè)計定制芯片，包括先進的 AI 處理器。

英偉達的目標(biāo)是在井噴式增長的定制 AI 芯片市場中分得一杯羹，越來越多的公司有意尋找替代英偉達產(chǎn)品的解決方案。

英偉達目前控制著高端 AI 芯片市場約 80%的份額，這個地位使其市值今年迄今已暴漲了 40%，達到 1.73 萬億美元，此前英偉達市值在 2023 年已增長兩倍多。

英偉達的客戶包括 ChatGPT 的開發(fā)者 OpenAI、微軟、Alphabet 和 Meta Platforms，競相搶購供應(yīng)日益減少的英偉達芯片，以便在迅速崛起的生成式 AI 領(lǐng)域展開競爭。

英偉達的 H100 和 A100 芯片為許多這些大客戶充當(dāng)普遍性的通用 AI 處理器。但這些科技公司已經(jīng)開始針對具體的需求自行研發(fā)內(nèi)部芯片。這么做有助于降低能耗，并可能降低設(shè)計成本、縮短設(shè)計時間。

據(jù)知情人士透露，英偉達目前正試圖在幫助這些公司開發(fā)定制AI芯片方面發(fā)揮作用，這些芯片的市場被博通和 Marvell Technology 等競爭對手所主導(dǎo)。


為什么英偉達選擇ASIC？

英偉達選擇ASIC的原因，其實從其新部門面向客戶中可以窺見一二。新部門面向的主要是云計算公司，這和英偉達目前在主要的北美CSP（云計算供應(yīng)商）企業(yè)重疊，包括Google Cloud、AWS、Microsoft Azure和Meta等企業(yè)。

這些企業(yè)都已經(jīng)開始進行自家芯片的開發(fā)，例如Google的TPU和微軟的AI加速器Maia及專為Azure設(shè)計的CPU “Cobalt”。

因此英偉達進軍ASIC的原因有二：第一，占領(lǐng)新的市場。第二，保護自己免受替代。

先來看占領(lǐng)新的市場。數(shù)據(jù)中心定制芯片的蛋糕并不小，據(jù)研究公司650 Group估計，數(shù)據(jù)中心定制芯片市場今年將增長至100億美元，到2025年將翻一番。

Needham分析師Charles Shi表示，2023年更廣泛的定制芯片市場價值約為300億美元，約占全球芯片年銷售額的5%。

數(shù)據(jù)中心的定制芯片的市場中有兩大巨頭：博通和Marvell。在高端ASIC市場，博通以35％的市占率，穩(wěn)坐龍頭寶座，Marvel以12％的市占率居次。博通和Marvell其實都認為隨著數(shù)據(jù)中心處理器變的多樣，會讓定制芯片的模式重新煥發(fā)生機。

原因在于，AI時代中，ASIC芯片也能撐起一片天。

這就談回了一個老問題：ASIC、GPU，誰是最合適的AI芯片？其實這兩類芯片有各自的特點，但在滿足算力需求上是相互競爭的。簡單來說，GPU有先發(fā)優(yōu)勢，技術(shù)發(fā)展時間長，使用成本較低，但是功耗高。ASIC面向特定用戶需求設(shè)計的定制芯片，在吞吐量、功耗、算力水平等方面都有優(yōu)勢。

在20世紀90年代時，很多大型企業(yè)都渴望設(shè)計和提供針對特定應(yīng)用的定制ASIC設(shè)備，同時提供更好的性能。Sony、Toshiba和IBM最初設(shè)計的用于Sony Playstation 3的Cell Processor就是一個例子。不過，由于ASIC的成本高，隨著為特定產(chǎn)品設(shè)計ASIC變得越來越難以合理規(guī)模，ASIC的歲月似乎過去。

ASIC和GPU的分歧就在這：成本。

因為從性能來看，針對特定場景或應(yīng)用所設(shè)計的ASIC芯片，會比英偉達所賣的通用GPU更有優(yōu)勢。以前一直使用GPU，也帶火了英偉達等廠商的業(yè)績和股價，但后來大家發(fā)現(xiàn)，隨著機器學(xué)習(xí)、邊緣計算發(fā)展，算法更加成熟和穩(wěn)定，自己完全有足夠的計算需求去分攤ASIC的成本。

尤其ChatGPT爆火以后，英偉達GPU產(chǎn)品掉隊，很多企業(yè)都是靠著服務(wù)器CPU+ASIC的形式，來滿足用戶對于AI訓(xùn)練和推理的算力需求。

這就展示出ASIC在AI時代的作用。Marvell的計算與定制集團技術(shù)副總裁Mark Kuemerle觀察到：“關(guān)于這些數(shù)據(jù)中心客戶的有趣事實是，如果他們的系統(tǒng)中出現(xiàn)輕微的瓶頸點，問題會被放大1000倍甚至更多（因為它們部署在超大規(guī)模中）?！边@樣的瓶頸點可能導(dǎo)致NIC卡住?，F(xiàn)成的機器學(xué)習(xí)設(shè)備可能無法匹配工作負載或滿足靈活性或可編程性的需求。

Kuemerle說：“這些超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心真的必須將一切精確調(diào)整到他們的工作負載。那么，他們投資建設(shè)定制芯片絕對是值得的?！?br style="white-space: normal; color: rgb(102, 102, 102); font-family: 宋體; font-size: 12px;"/>
ASIC早已成為GPU面臨的強大競爭者。

雖說各大廠商購買英偉達GPU，花錢如流水，既然都是流水，為什么不定制更適合自家應(yīng)用場景的芯片呢？要定制就要花錢，英偉達同樣想把大廠定制芯片的錢，納入自己的錢包。

再來看“免受替代”是怎么回事。目前，谷歌、亞馬遜、特斯拉和Meta都推出了ASIC芯片。


300 億美元的市場

據(jù)研究公司 650 Group 的 Alan Weckel 估計，數(shù)據(jù)中心定制芯片市場今年將增長到100 億美元，到 2025 年將翻一番。

Needham 的分析師 Charles Shi 表示，2023 年，更廣泛的定制芯片市場價值約為 300億美元，約占全球芯片年銷售額的 5%。

目前，博通和 Marvell 稱霸數(shù)據(jù)中心的定制芯片設(shè)計。

在典型的安排中，英偉達等設(shè)計合作伙伴將提供知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)，但將芯片制造、封裝及其他步驟留給臺積電或另一家合同芯片制造商處理。

英偉達進入這一領(lǐng)域可能會搶占博通和 Marvell 的市場份額。

芯片研究集團 SemiAnalysis 的創(chuàng)始人 Dylan Patel 說：“博通的定制芯片業(yè)務(wù)規(guī)模接近100億美元，而 Marvell 的業(yè)務(wù)規(guī)模約 20 億美元，新來者英偉達是不容忽視的威脅。這對這兩家廠商來說確實是重大利空：更多的競爭對手加入了混戰(zhàn)?！?br style="white-space: normal; color: rgb(102, 102, 102); font-family: 宋體; font-size: 12px;"/>

軟硬件一體化技術(shù)爆發(fā)

根據(jù)，研究機構(gòu)JIWEI咨詢報告，在芯片設(shè)計領(lǐng)域，軟硬件一體化技術(shù)在2023年度表現(xiàn)突出，全球?qū)＠_量較去年增長超過1/4，而我國的專利公開量的漲幅更是超過60%。

從專利公開趨勢來看，過去20年里軟硬件一體化技術(shù)的創(chuàng)新一直不溫不火，專利年公開量維持在500件上下，而從2022年開始，軟硬件一體化技術(shù)迎來了高速發(fā)展，2023年度專利公開量已達近千件。

從全球的創(chuàng)新地區(qū)分布來看，2023年度我國在軟硬件一體化領(lǐng)域的專利公開量占全球近60%，除中美以外，其他國家在該領(lǐng)域的投入均較小。整體來看我國雖然是全球軟硬件一體化技術(shù)創(chuàng)新成果最多的國家，但多數(shù)企業(yè)競爭實力有限。

這也就是說，不僅具備強大實力的大廠們在技術(shù)達到了芯片定制化的水平，在全球芯片設(shè)計及半導(dǎo)體領(lǐng)域已經(jīng)達成一種共識，那就是芯片定制是一種趨勢，雖然不是每個廠商都可以實現(xiàn)，但技術(shù)的積累不容錯過！