2021，英偉達(dá)是否能續(xù)寫(xiě)傳奇？

亂石穿空，驚濤拍岸，卷起千堆雪，江山如畫(huà)，一時(shí)多少豪杰。

當(dāng)前，在新興產(chǎn)業(yè)亟待爆發(fā)，中美貿(mào)易戰(zhàn)疊加新冠疫情等多重因素催化之下，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有之大變局，而英偉達(dá)就是這激流中涌現(xiàn)出來(lái)的一朵耀眼浪花。

2021年2月25日，英偉達(dá)公布了2021財(cái)年（2020年度）財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，年度營(yíng)收與凈利潤(rùn)都創(chuàng)下歷史新高 —— 營(yíng)收166.75億美元，同比增長(zhǎng)53%，凈利潤(rùn)為43.32億美元，同比增長(zhǎng)55%。

股價(jià)5年暴漲20倍，營(yíng)收在近兩年才剛剛突破百億美元，市值卻一路沖到了3500億美元以上，英偉達(dá)一夜間成為全球市值最高的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)、世界第三大半導(dǎo)體公司。這家1993年才成立的年輕公司創(chuàng)造的傲人業(yè)績(jī)，不得不令人側(cè)目。

1993年成立之初，英偉達(dá)瞄準(zhǔn)爆發(fā)前夜的顯卡（GPU）細(xì)分市場(chǎng)，2002年后靠拳頭產(chǎn)品站穩(wěn)行業(yè)龍頭，2006年提前布局高性能計(jì)算業(yè)務(wù)，2012年押寶人工智能浪潮，乘勢(shì)爆發(fā)。而今，數(shù)據(jù)中心、汽車正成為英偉達(dá)瞄準(zhǔn)的新一輪增長(zhǎng)曲線。

從GPU起家，立足于游戲黃金賽道

1999年，英偉達(dá)推出GeForce256，這個(gè)產(chǎn)品具有里程碑意義，通過(guò)打垮當(dāng)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手ATI成為顯卡龍頭。

由于主要面向游戲市場(chǎng)，英偉達(dá)的GPU（顯卡）避免了像英特爾CPU那樣的尷尬：CPU出貨量的增長(zhǎng)隨著個(gè)人電腦見(jiàn)到天花板后停止，而GPU由于是滿足游戲?qū)Ω咔瀹?huà)質(zhì)、更快刷新的追求持續(xù)升級(jí)。

根據(jù)英偉達(dá)披露，2010-2015年在全球電腦市場(chǎng)逐步倒退的情況下，公司游戲顯卡出貨量5年實(shí)現(xiàn)9%的年復(fù)合增長(zhǎng)，銷售均價(jià)及收入分別呈現(xiàn)11%和21%的年復(fù)合增長(zhǎng)，成功與下行的行業(yè)趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)背離。

植根于游戲，使得英偉達(dá)能夠抵御下滑，也獲得了源源不斷的現(xiàn)金流，即使時(shí)至今日，游戲GPU收入占公司的比重也仍然超過(guò)50%。

砸重金推開(kāi)放式架構(gòu)創(chuàng)新，布局高性能計(jì)算

2006年，英偉達(dá)逐步確立GPU市場(chǎng)霸主地位：通過(guò)和蘋(píng)果電腦、微軟的Xbox主機(jī)、索尼PlayStation3主機(jī)的合作，發(fā)展順風(fēng)順?biāo)?，而且外延并?gòu)了很多圖形領(lǐng)域的公司，技術(shù)實(shí)力更上一個(gè)臺(tái)階。

然而，逆水行舟，不進(jìn)則退。面對(duì)風(fēng)云瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)格局，只有未雨綢繆，才能立于不敗之地。

英偉達(dá)毅然決然開(kāi)始了一項(xiàng)由內(nèi)而外的突破。

首席科學(xué)家戴維·柯克做出了一系列在當(dāng)時(shí)看來(lái)風(fēng)險(xiǎn)極高的瘋狂決策，他竭力勸服董事長(zhǎng)黃仁勛把GPU通用化 ——?讓一塊只能渲染圖形的獨(dú)立顯卡，變成一個(gè)通用計(jì)算圖形處理器，并且強(qiáng)烈要求英偉達(dá)現(xiàn)有與即將推出的所有GPU都必須支持CUDA程序。公司從 2006 年開(kāi)始投入大量資源，并決定讓未來(lái)每一顆 GPU 都支持 CUDA。

英偉達(dá)的 CUDA 計(jì)算框架（Compute Unified Device Architecture），極大地簡(jiǎn)化了對(duì) GPU 進(jìn)行編程的流程，開(kāi)發(fā)者可以不再使用復(fù)雜的機(jī)器語(yǔ)言進(jìn)行編程，而是可以直接通過(guò) CUDA 框架將高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)好的程序用 GPU 進(jìn)行計(jì)算，受到極大的歡迎。

正是這次大膽的嘗試，使得英偉達(dá)不再只是優(yōu)秀的硬件制造商，而是具備核心軟件系統(tǒng)的生態(tài)創(chuàng)造者。這也是后來(lái)為什么英偉達(dá)的GPU成為AI領(lǐng)域機(jī)器學(xué)習(xí)算法的通用芯片的核心原因。

雖然初期推廣并不順利，但2009年，由于基于CUDA的高性能運(yùn)算研究成果陸續(xù)在眾多知名期刊發(fā)表并獲得認(rèn)可，英偉達(dá)終于迎來(lái)了業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)機(jī)，并奠定了之后10年的AI芯片市場(chǎng)絕對(duì)霸主地位，為業(yè)界提供了強(qiáng)大的并行運(yùn)算能力。

如今，英偉達(dá)已經(jīng)在CUDA基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)和積累了針對(duì)不同領(lǐng)域的大量算法與軟件，讓數(shù)不清的開(kāi)發(fā)者不用寫(xiě)一行代碼，就能先讓一套深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)模型跑起來(lái)，站在巨人的肩膀上升級(jí)。

CUDA架構(gòu)的推出，使英偉達(dá)押注人工智能這一新興領(lǐng)域獲得重大成功，并由此將市場(chǎng)布局拓展到自動(dòng)駕駛等更廣闊領(lǐng)域。

進(jìn)軍數(shù)據(jù)中心，發(fā)掘下一片藍(lán)海

“數(shù)據(jù)中心”被越來(lái)越多的分析師認(rèn)定為下一個(gè)蘊(yùn)藏著巨大商業(yè)潛力的藍(lán)海市場(chǎng)。

根據(jù)中信證券數(shù)據(jù)，過(guò)去10年，全球數(shù)據(jù)量CAGR接近50%，過(guò)去5年仍保持26%的復(fù)合增速；2020年，全球數(shù)據(jù)量將達(dá)到51ZB之巨 —— 并且持續(xù)爆發(fā)增長(zhǎng)。

在消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等多重需求強(qiáng)勢(shì)推動(dòng)之下，全球數(shù)據(jù)中心需求維持在15%~20%的高速增長(zhǎng)，中國(guó)市場(chǎng)則更是超過(guò)了30%。隨著個(gè)人電腦市場(chǎng)逐漸飽和，爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)中心需求也成為了全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)來(lái)源。

英偉達(dá)也瞄準(zhǔn)了這一巨大潛力市場(chǎng)。

英偉達(dá)的企業(yè)級(jí)GPU產(chǎn)品 V100在2017年一經(jīng)推出，就在兩年內(nèi)獲得了巨大成功，直接打入了包括亞馬遜、微軟、阿里以及騰訊等云服務(wù)巨頭的數(shù)據(jù)中心核心地帶，成為各家GPU計(jì)算服務(wù)團(tuán)隊(duì)不可缺少的芯片產(chǎn)品。

GPU的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)對(duì)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)模型有著天然優(yōu)勢(shì)。與人工智能相關(guān)的任務(wù)，從數(shù)據(jù)處理效率、功耗等多方面考慮，使用GPU進(jìn)行模型訓(xùn)練是最好的選擇之一。

2019年3月，英偉達(dá)宣布耗資69億美元收購(gòu)以色列服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)服務(wù)商Mellanox。

這既是英偉達(dá)歷史上最大的一筆收購(gòu)，也是這家AI芯片巨頭開(kāi)始有意將核心業(yè)務(wù)從游戲向數(shù)據(jù)中心過(guò)渡的里程碑事件。Mellanox最為擅長(zhǎng)的，是制造幾種用來(lái)提升數(shù)據(jù)傳輸效率的通信設(shè)備，就是幫數(shù)據(jù)中心用最高效的方式，連接數(shù)據(jù)中心內(nèi)部所有的服務(wù)器。

這意味著，假如英偉達(dá)能夠通過(guò)一套連接系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)中心的數(shù)萬(wàn)個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的GPU連接起來(lái)，那么節(jié)點(diǎn)間形成的信息流動(dòng)，將匯聚成更加龐大的算力。

而巨量算力對(duì)應(yīng)的，是云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)張速度，呈爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量，更大更復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)，以及2023年將突破500億美元的市場(chǎng)規(guī)模。

根據(jù)英偉達(dá)最新的2020財(cái)年Q4財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)，增長(zhǎng)強(qiáng)勁的數(shù)據(jù)中心板塊，已經(jīng)躍升為英偉達(dá)最具有市場(chǎng)拓展?jié)摿Φ臉I(yè)務(wù)分支，收入同比增長(zhǎng)43%，逼近10億美元大關(guān)。

拓展汽車與自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)

英偉達(dá)最新的2020財(cái)年Q4財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)，”包含了車載信息娛樂(lè)與自動(dòng)駕駛解決方案的汽車業(yè)務(wù)相關(guān)收入。這一部分看似表現(xiàn)平平，只有1.63億美元，同比增長(zhǎng)1%，卻是一個(gè)不可忽視的長(zhǎng)線市場(chǎng)。

游戲、數(shù)據(jù)中心和汽車業(yè)務(wù)這三個(gè)板塊，更像是對(duì)應(yīng)了英偉達(dá)的“過(guò)去”、“現(xiàn)在”和“未來(lái)”。雖然“游戲”是英偉達(dá)必須守住的老本行，但趨于飽和、不斷被移動(dòng)端擠壓，而新興市場(chǎng)則是英偉達(dá)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的源動(dòng)力。

隨著新能源汽車越來(lái)越火熱，汽車芯片需求必然增大，英偉達(dá)有足夠發(fā)揮的空間。事實(shí)上，在 2021 財(cái)年里，英偉達(dá)已經(jīng)圍繞著汽車業(yè)務(wù)進(jìn)行了廣泛的布局。

在家用車領(lǐng)域，蔚來(lái)和上汽集團(tuán)都選擇和英偉達(dá)合作，推動(dòng)汽車的智能化。2021年1月，蔚來(lái)發(fā)布了旗下第一款轎車產(chǎn)品 ET7，搭載了算力超過(guò) 1000TOPS 的超算平臺(tái) Adam，而驅(qū)動(dòng)這個(gè)平臺(tái)的正是四顆英偉達(dá) DRIVE Orin 系統(tǒng)級(jí)芯片。也是1月，上汽集團(tuán)和阿里巴巴聯(lián)手發(fā)布智己汽車，也采用了多塊英偉達(dá)的 DRIVE Orin 芯片，計(jì)算平臺(tái)性能可達(dá) 500~1000+TOPS。

在商用車領(lǐng)域，英偉達(dá)在 2021 財(cái)年也有收獲。2020 年 12 月，初創(chuàng)公司 Zoox 發(fā)布了 L5 級(jí)全自動(dòng)駕駛出租車，Einride 發(fā)布了新一代無(wú)人駕駛卡車 Pod，都采用英偉達(dá)的芯片。在技術(shù)端，英偉達(dá) 2020 年悄然布局激光雷達(dá)：一方面，收購(gòu)技術(shù)可用于激光雷達(dá)的瑞典初創(chuàng)公司 Optigot，同時(shí)招聘相關(guān)人才。另一方面，拓展與激光雷達(dá)廠商的合作。

黃仁勛預(yù)測(cè)，到 2030 年將有 20% 的汽車實(shí)現(xiàn)高級(jí)自動(dòng)駕駛，其中大部分會(huì)采用英偉達(dá)技術(shù)。

收購(gòu)ARM，打通更廣闊生態(tài)系統(tǒng)

2020年9月13日，英偉達(dá)宣布收購(gòu)Arm，交易金額為400億美元。這一消息在紛紛擾擾的2020年的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，再次掀起巨浪。

目前智能手機(jī)行業(yè)諸多軟硬件巨頭已經(jīng)在主打AI功能，蘋(píng)果、高通和華為等廠商都推出了強(qiáng)調(diào)AI運(yùn)算性能的處理器，但如果英偉達(dá)將自己的AI技術(shù)全線滲透到Arm芯片設(shè)計(jì)之中，相當(dāng)于從底層架構(gòu)徹底改變了目前AI行業(yè)的版圖，覆蓋到未來(lái)整個(gè)智能手機(jī)行業(yè)。

相比已經(jīng)陷入飽和的智能手機(jī)行業(yè)，增長(zhǎng)空間巨大的云計(jì)算市場(chǎng)是英偉達(dá)更為看重的領(lǐng)域。按照黃仁勛的規(guī)劃，未來(lái)Arm的芯片設(shè)計(jì)都將貫穿AI技術(shù)，這不僅會(huì)直接影響到智能手機(jī)行業(yè)，更會(huì)影響到數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。

目前的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)雖然還是被英特爾x86架構(gòu)占據(jù)主導(dǎo)，但低功耗越來(lái)越成為數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵因素，諸多廠商已經(jīng)在基于Arm架構(gòu)沖擊這一領(lǐng)域。

英偉達(dá)在人工智能方面實(shí)力與Arm龐大的計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，將自己的AI戰(zhàn)略推向新的高度，尤其是打開(kāi)云計(jì)算的廣闊市場(chǎng)。

并不都是歲月靜好，英偉達(dá)依然挑戰(zhàn)重重

在利潤(rùn)豐厚，且仍然是一片藍(lán)海的數(shù)據(jù)中心AI芯片市場(chǎng)，無(wú)論是敵人還是客戶，你能想到的一切企業(yè)，基本都可以對(duì)英偉達(dá)構(gòu)成生存威脅：

• 英特爾、AMD、高通、ARM、三星、英飛凌等半導(dǎo)體制造商；

• 運(yùn)營(yíng)著超大數(shù)據(jù)中心，急切需要多樣化AI芯片組技術(shù)的亞馬遜、微軟、谷歌、阿里以及IBM等云服務(wù)廠商；

• 以及如今看起來(lái)還不成氣候，但卻數(shù)量驚人的創(chuàng)業(yè)公司。

此外，在實(shí)現(xiàn)自己AI貫穿Arm的戰(zhàn)略宏圖之前，英偉達(dá)還需面臨一個(gè)更為艱苦的挑戰(zhàn)：反壟斷審批。蘋(píng)果、英特爾、高通、華為、三星、聯(lián)發(fā)科、展訊都會(huì)密切關(guān)注著這筆交易。在未來(lái)汽車、人工智能和數(shù)據(jù)中心等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，他們更是英偉達(dá)的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。這些企業(yè)或許會(huì)推動(dòng)美國(guó)和中國(guó)監(jiān)管部門(mén)嚴(yán)格審核英偉達(dá)的這筆交易。

而國(guó)家戰(zhàn)略也是英偉達(dá)無(wú)法回避的。英偉達(dá)收購(gòu)Arm之后，Arm變成了美國(guó)公司的子公司。不僅中國(guó)監(jiān)管部門(mén)會(huì)考慮到這一因素，即便是歐洲監(jiān)管部門(mén)也會(huì)謹(jǐn)慎考慮。

繼續(xù)破圈，突破芯片技術(shù)極限

面對(duì)重重挑戰(zhàn)，英偉達(dá)迫切需要找到新的增長(zhǎng)曲線，唯有繼續(xù)尋求新的突破。

利用GPU的加速處理技術(shù)，AI正在醫(yī)療、自動(dòng)駕駛汽車和機(jī)器人等多個(gè)行業(yè)的特定領(lǐng)域平臺(tái)發(fā)揮巨大作用。目前由GPU支持的超級(jí)計(jì)算機(jī)已被廣泛用于藥物發(fā)現(xiàn)、基因組學(xué)以及生物學(xué)等領(lǐng)域。英偉達(dá)也在不斷進(jìn)行基礎(chǔ)研究投入，以尋求芯片物理極限的突破，讓AI的性能得到進(jìn)一步的提升。比如，英偉達(dá)正在推進(jìn)的如何在GPU上實(shí)現(xiàn)高效的推理加速器，硅光子學(xué)（silicon photonics）和Python編程等項(xiàng)目。

硅光子學(xué)，是一種基于硅片的激光技術(shù)，能夠更廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)中，通過(guò)采用大規(guī)模硅基制造技術(shù)，能大幅度降低計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心的成本。該技術(shù)離商品化仍有很長(zhǎng)距離，但研究人員相信，未來(lái)他們能夠?qū)?shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)混合硅激光器，與其他硅光子學(xué)部件一起被集成到單一硅基芯片上。

英偉達(dá)還通過(guò)開(kāi)發(fā)基于GPU的量子模擬器來(lái)支持量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。針對(duì)量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用前景，英偉達(dá)首席科學(xué)家Bill Dally認(rèn)為，最先相關(guān)的應(yīng)用可能是量子化學(xué)領(lǐng)域。

目前大規(guī)模的搜索和機(jī)器學(xué)習(xí)問(wèn)題是通過(guò)大量的、并行的、專用的GPU來(lái)解決的。根據(jù)波士頓咨詢（BCG）參考英偉達(dá)的業(yè)績(jī)預(yù)測(cè)，到2030年，量子計(jì)算取代基于GPU的算法應(yīng)用規(guī)模將超過(guò)200億美元，其中化學(xué)、材料科學(xué)等科技密集型產(chǎn)業(yè)的規(guī)模將達(dá)70億美元。

俱往矣！顯卡年代的競(jìng)爭(zhēng)激烈，人工智能的一路走紅，都不能預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)代的必勝。正所謂“滄海橫流，方顯英雄本色”。2021，英偉達(dá)這位“亂世梟雄”，是否能續(xù)寫(xiě)自己的傳奇？