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「公司距離倒閉只有30天」是輝達(NVIDIA)共同創辦人黃仁勳的名言。這句話聽起來有點誇張,畢竟輝達可是超越半導體龍頭英特爾、市值在五年內從310億美元大增至4860億美元的新巨星。
輝達的成功來自販售電玩與人工智慧(AI)用的高效能晶片。但是,黃仁勳的危機意識其來有自。許多大企業都想與輝達爭搶這塊大餅。如同英特爾共同創辦人葛洛夫(Andy Grove)說的,在這塊高速移動的市場上,「只有偏執狂會存活下來。」
輝達的戒慎恐懼成為公司成長的助力。
2016到2021年間,輝達的營收成長了233%。今年五月以前的三個月內,總銷貨收入年成長率84%,毛利率更達到64%。
雖然英特爾的營收仍有輝達的四倍,而且除了晶片設計還兼做晶片製造,但投資人認為輝達專精設計的模式更有價值,衝高輝達市值。
搭載獨門軟體的輝達晶片嵌入支撐各大雲端系統的資料中心,亞馬遜、Google、微軟、阿里巴巴都是輝達的客戶。不僅深獲IT產業青睞,輝達的晶片也受到無數個科學研究團隊的採納,從藥品研發到氣候變遷模型都會用到輝達晶片。輝達已然打造了深廣的護城河。
但黃仁勳還想挖得更深更廣。輝達今年9月將以400億美元收購英國晶片設計巨頭安謀(ARM)。安謀的專長是設計智慧型手機晶片,而輝達想做的是藉用安謀的設計能力來為資料中心與人工智慧用途設計中央處理器(CPU),恰好與輝達目前製作圖形處理器(GPU)的專長相輔相成。
安謀與輝達的觸角遍及全球,因此美國、英國、中國、歐盟全部都要核准,併購案才能通過。由於兩家企業在各自的領域都具備堅實的市場力量,因此能不能順利獲得各方監理單位同意還很難說,但兩強聯手一旦成真,輝達在加速運算領域將取得幾乎無懈可擊的領導地位。
從電玩到AI,輝達成功跨界
黃仁勳小時候和家人一起移民美國,並在1993年創立輝達。公司剛成立的前20年左右,主業都是製作電玩用GPU。直到過去十年間,各界發現由於GPU可以大幅加快訓練機器學習演算法的速度,因此也很適合用在人工智慧領域。四年前,黃仁勳直白地表示公司會全力投入加速運算的領域,而且可望取得驚人成果。
目前輝達170億美元的年營收仍有近半來自電玩晶片。輝達的晶片也被用來解虛擬貨幣以太坊(Ethereum)背後複雜的數學問題,股價卻一度因此受害。2018年年底,輝達遭到虛擬貨幣市場震盪牽連,股價差點腰斬。輝達還有部分的銷貨收入來自提供電腦製造商和汽車公司與圖像處理或AI無關的加速晶片。
輝達AI晶片的業務高速成長。黃仁勳在2004年決定投資CUDA這個供開發人員使用的程式設計軟體,當時因為砸大錢做本業以外的開發,還遭到部分投資人批評。現在,所有輝達晶片都搭載CUDA軟體。這類AI晶片大多都進到了資料中心的伺服器中。2019年年初,輝達對資料中心的晶片銷貨收入占比僅25%,現在已經達到36%。
輝達的AI軟硬體整合晶片針對幾大軟體庫(如:TensorFlow、PyTorch)中的演算法設計,可以強化那些演算法的運算能力。輝達也運用自身的AI技術加強輝達軟硬體與大企業IT系統間的連結。這些做法都讓AI開發人員的工作變得輕鬆許多。
安謀強項與輝達互補,將使輝達AI產品更完備
輝達也開始跨足AI「推論」(inference)領域,不再只是訓練模型,還要實際執行。過去,推論都是交由CPU進行,但現在像語音辨識或內容推薦這類需要即時執行的大規模AI模型愈來愈需要仰賴專屬GPU提振效能。
這就是併購安謀的關鍵,買下安謀可以補輝達在CPU領域的不足。
今年4月,輝達公布第一個資料中心CPU的開發計畫,名為「Grace」的CPU是以安謀架構為基礎設計的高效能CPU。安謀的晶片以節能高效聞名,可以幫助輝達提供為尖端運算設計的AI產品,服務自駕車、工廠機器人等資料中心以外的領域。對那些產業的廠商而言,耗能高的GPU可能並非最理想的選擇。
微處理器中的電晶體已經只剩幾個原子那麼大,很難再更小了。將運算工作送上雲端或利用軟體將實體電腦切分成數個虛擬機器(virtual machines)這些解決方法也終究有極限。因此,企業希望可以靠著加速運算的技術在不花大錢繼續買更多CPU的情況下,加強運算能力。
伯恩斯坦分析師羅斯根(Stacy Rasgon)預測,未來五到十年,隨著AI更加普及,每年花在伺服器上的800到900億美元中,將有高達一半會投入加速運算晶片,而那也正是輝達GPU稱霸的領域。輝達則預估,加速運算的全球市場將達到一年1000億美元的規模。

輝達不是唯一嗅到商機的公司。新創、其他晶片廠商與科技巨頭也紛紛投入加速運算領域。Tenstorrent、Untether AI、Cerebras等新創都獲得創投支持,一心想做出比輝達更適合AI用途的晶片。輝達的GPU雖然有許多長處,但很耗能、使用門檻又高。
2019年,英特爾買下以色列的AI晶片新創─Habana Labs。亞馬遜的雲端部門很快就會開始提供雲端客戶Habana的Gaudi AI加速器。亞馬遜表示,雖然Gaudi晶片跑得比輝達的慢,但考量性價比的話,Gaudi比輝達便宜四成。輝達在電玩晶片市場的勁敵超微(AMD)即將完成對賽靈思(Xilinx)350億美元的併購案。賽靈思主打的是另一種稱為FPGA的加速晶片。
對輝達而言,最大的威脅來自自家客戶。幾大雲端巨頭都已經開始設計專屬晶片。Google率先研發「張量處理器」(TPU),微軟的Azure雲端部門則選擇開發FPGA。百度和阿里巴巴分別有「百度崑崙」與「含光800」。亞馬遜運端部門AWS則有Inferentia機器學習推論晶片。投資銀行Jefferies分析師里帕希斯(Mark Lipacis)指出,從2020年年中開始,AWS提供給客戶的產品中,搭載Inferentia的占比創新高,有可能是取代了輝達晶片。
安謀併購案成不成還很難說。安謀的客戶包括全球晶片製造商,還有AWS和蘋果。有些顧客抱怨輝達可能會限制他們取得晶片設計圖。AWS專屬的伺服器晶片─Graviton2─就是依據其中一款安謀晶片設計出來的。輝達表示,沒有更改安謀商業模式的計劃。近期,西方國家料將做出決定。中國則不太可能接受美國公司輝達收購中國科技公司的重要上游廠商。(目前,安謀由日本軟銀持有。)
即使併購案最終遭反壟斷單位阻斷,輝達前景仍亮眼。創投顯然不如過去那麼熱切地支持與輝達對抗的新創。英特爾總是講得很大聲卻做不出成果。AWS與其他大型科技業者還有很多事情要處理,不像輝達一心只做加速運算。輝達表示,如果從企業實際使用的狀況來看,它們的市場並沒有被AWS的Inferentia侵蝕。
黃仁勳表示,重點在於訓練與執行AI應用程式的費用,而不是硬體價格。因此,他直言「我們在性價比上沒有輸。」輝達的競爭者沒有一個具備輝達的軟體生態系。事實也證明輝達很懂得隨機應變並精準掌握時機。
投資人並沒有忘記2018年輝達股價腰斬的紀錄。現在輝達的股價還是有可能受到虛擬貨幣市場影響,因此持有輝達股票心臟要夠大顆。不過,輝達身為運算產業中的要角,仍保有積極進取、創辦人引導的新創作風。再加上一些偏執,輝達的地位將難以撼動。
(本文由「經濟學人」獨家授權轉載)
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