文｜半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
?最近，美股又誕生了一家萬(wàn)億美金市值的公司——博通。
博通目前已成為全球大型AI數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)交換機(jī)芯片，以及AI硬件領(lǐng)域ASIC定制化AI芯片的最核心供應(yīng)力量之一，自2023年以來(lái)成為人工智能投資浪潮的核心市場(chǎng)焦點(diǎn)，其投資熱度僅次于AI芯片霸主英偉達(dá)。
之所以其市值突破萬(wàn)億美元，主要是其公布了一份好于預(yù)期的第四財(cái)季財(cái)報(bào)，不僅盈利表現(xiàn)好于預(yù)期，而且博通今年人工智能收入增長(zhǎng)了兩倍多。博通財(cái)報(bào)顯示，在截至11月3日的第四財(cái)季內(nèi)，博通調(diào)整后每股盈利1.42美元，好于預(yù)期1.38美元；博通收入140.5億美元，較去年同期的93億美元增長(zhǎng)51%。略低于預(yù)期的140.9億美元。該公司第四季度凈利潤(rùn)為43.2億美元，合每股0.90美元，較上年同期的35.2億美元和每股0.83美元增長(zhǎng)23%。
博通預(yù)計(jì)下一財(cái)季收入146億美元，略好于分析師平均預(yù)期145.7億美元。其CEO陳福陽(yáng)還透露，博通正在與三家大型云客戶(hù)開(kāi)發(fā)定制AI芯片。
01、AI芯片路線(xiàn)之爭(zhēng)：ASIC還是GPU
博通在包括人工智能芯片在內(nèi)的半導(dǎo)體解決方案部門(mén)，營(yíng)收從一年前的80.3億美元增長(zhǎng)了12%，至82.3億美元。也就是說(shuō)，博通營(yíng)收增長(zhǎng)主要得益于AI芯片相關(guān)業(yè)務(wù)。
AI芯片，也被稱(chēng)為AI加速器或智能芯片，是一種專(zhuān)為高效運(yùn)行人工智能算法而設(shè)計(jì)的特殊處理器。這種芯片基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，模擬生物神經(jīng)元的工作機(jī)制，通過(guò)大量的處理單元進(jìn)行并行計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理。而說(shuō)到AI芯片，絕大部分人的第一印象是英偉達(dá)的GPU。實(shí)際上，主流AI芯片主要分為三類(lèi)：以GPU為代表的通用芯片、以ASIC定制化為代表的專(zhuān)用芯片以及以FPGA為代表的半定制化芯片。其中最受關(guān)注的莫過(guò)于ASIC和GPU兩種技術(shù)路線(xiàn)。
GPU（Graphics Processing Unit）芯片即圖形處理器，是顯卡的核心，主要擅長(zhǎng)做圖像和圖形相關(guān)運(yùn)算工作，其特點(diǎn)是具有強(qiáng)大的并行計(jì)算能力和高速的數(shù)據(jù)處理能力，擅長(zhǎng)處理計(jì)算密度大，數(shù)據(jù)間相關(guān)性小的并行計(jì)算。這主要得益于GPU在設(shè)計(jì)時(shí)給計(jì)算單元分配了更多區(qū)域。這樣可以為并行計(jì)算的每個(gè)數(shù)據(jù)單元執(zhí)行相同程序，不需要繁瑣的流程控制而提高計(jì)算能力。近年來(lái)，GPU芯片還廣泛應(yīng)用于機(jī)器學(xué)習(xí)算法和深度學(xué)習(xí)算法的開(kāi)發(fā)中，其強(qiáng)大的并行處理能力使其成為機(jī)器學(xué)習(xí)算法和深度學(xué)習(xí)算法開(kāi)發(fā)的主要處理器，并極大簡(jiǎn)化了復(fù)雜數(shù)據(jù)處理流程。
從計(jì)算能力上看，GPU芯片在大數(shù)據(jù)處理和并行計(jì)算方面表現(xiàn)出色。然而，GPU芯片也存在一些局限性。例如，在功耗方面，GPU芯片的功耗相對(duì)較高，這對(duì)于一些對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)問(wèn)題。此外，GPU芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，包含了大量其他邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)其他功能，這些邏輯對(duì)于AI算法來(lái)說(shuō)可能并不完全有用，從而在一定程度上影響了AI算法的執(zhí)行效率。
在此情況下，ASIC被納入視野。?ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）?，即應(yīng)用特定集成電路，在集成電路界被認(rèn)為是一種為專(zhuān)門(mén)目的而設(shè)計(jì)的集成電路。ASIC在批量生產(chǎn)時(shí)與GPU等通用集成電路相比具有體積更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增強(qiáng)、成本降低等優(yōu)點(diǎn)。
隨著生成式AI應(yīng)用的迅猛發(fā)展，AI ASIC芯片能否成為英偉達(dá)GPU芯片可?的替代品?直是業(yè)內(nèi)熱議話(huà)題。而摩根士丹利認(rèn)為，盡管面臨英偉達(dá)GPU的競(jìng)爭(zhēng)，AI ASIC的市場(chǎng)仍將繼續(xù)擴(kuò)張。大摩分析師表示，ASIC市場(chǎng)規(guī)模將繼續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)在2024—2027年期間，AI ASIC市場(chǎng)規(guī)模將從120億美元增長(zhǎng)至300億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到34%，其中3nm項(xiàng)目將成為關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域。
研究機(jī)構(gòu)Rosenblatt也預(yù)計(jì)，隨著其他科技巨頭的突破，客戶(hù)定制化的AI ASIC的增速預(yù)計(jì)將超過(guò)GPU計(jì)算。
02、英偉達(dá)AI GPU最強(qiáng)勁對(duì)手
作為AI芯片的龍頭企業(yè)，英偉達(dá)的AI生態(tài)擁有三大王牌，GPU、CUDA和NVLINK。
CUDA是英偉達(dá)公司設(shè)計(jì)研發(fā)一種并行計(jì)算平臺(tái)和編程模型，包含了CUDA指令集架構(gòu)以及GPU內(nèi)部的并行計(jì)算引擎。開(kāi)發(fā)人員可以使用C語(yǔ)言來(lái)為CUDA架構(gòu)編寫(xiě)程序，所編寫(xiě)出的程序可以在支持CUDA的處理器上以超高性能運(yùn)行。
而NVLink則是英偉達(dá)開(kāi)發(fā)并推出的一種總線(xiàn)及其通信協(xié)議。NVLink采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、串列傳輸，用于CPU與GPU之間的連接，也可用于多個(gè)GPU之間的相互連接。當(dāng)前配備并使用NVLink的產(chǎn)品業(yè)已發(fā)布，多為針對(duì)高性能運(yùn)算應(yīng)用領(lǐng)域，比如英偉達(dá)的Tesla P100運(yùn)算卡、H100等。NV LINK在優(yōu)化GPU與CPU之間的數(shù)據(jù)交換，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性與擴(kuò)展性，提高系統(tǒng)的能效比上，都具備強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)能力。
而NVLink的成功主要得益于2019 年以 69 億美元的巨額資金收購(gòu)了以色列芯片廠(chǎng)商邁絡(luò)思（Mellanox）科技有限公司。在高速以太網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備等市場(chǎng)，邁絡(luò)思處于全球第一梯隊(duì)，在InfiniBand領(lǐng)域的占有率接近70%。收購(gòu)?fù)瓿芍螅ミ_(dá)將自己原有的NV Link協(xié)議和邁洛思的網(wǎng)卡芯片做了整合，從而在生態(tài)上完成了高度融合。比如，NVLink經(jīng)常用于GPU卡間互聯(lián)，以提高計(jì)算任務(wù)的性能；而 InfiniBand則負(fù)責(zé)連接數(shù)據(jù)中心內(nèi)的通用服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)設(shè)備等，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
英偉達(dá)因其先發(fā)優(yōu)勢(shì)和三大王牌，在AI芯片領(lǐng)域穩(wěn)坐頭把交椅。但如今英偉達(dá)最強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手已經(jīng)出現(xiàn)。
博通設(shè)計(jì)并銷(xiāo)售的芯片中，雖然沒(méi)有GPU和NVlink，但博通卻擁有很多確保GPU正常通信的高速連接芯片，比如Switch，類(lèi)似的芯片博通在全球市場(chǎng)份額中占有近半數(shù)的市場(chǎng)份額，由于其設(shè)計(jì)的難度比較高，價(jià)格比較貴，利潤(rùn)也自然豐厚。
此外，博通也擁有芯片設(shè)計(jì)服務(wù)能力。憑借多年在芯片定制領(lǐng)域的積累，博通擁有豐富的芯片設(shè)計(jì)IP。這也使得博通可以通過(guò)為客戶(hù)設(shè)計(jì)ASIC芯片和英偉達(dá)的GPU競(jìng)爭(zhēng)。因?yàn)椴捎玫氖茿SIC的方案，不需要和英偉達(dá)GPU一樣實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算能力，只需要跑通客戶(hù)的算法，系統(tǒng)和模型足矣，自然也避開(kāi)了CUDA生態(tài)。實(shí)際上博通已經(jīng)幫谷歌這類(lèi)互聯(lián)網(wǎng)大廠(chǎng)開(kāi)發(fā)了一款專(zhuān)用AI ASIC，即谷歌的TPU。
市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Omdia的最新研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了對(duì)谷歌張量處理單元 （TPU）AI芯片的需求正在快速增長(zhǎng)，這一趨勢(shì)可能足以開(kāi)始削弱 NVIDIA 在 GPU 領(lǐng)域的市場(chǎng)主導(dǎo)地位。博通CEO一再上調(diào)他的 AI 芯片收入目標(biāo)至 120 億美元?；诖?，據(jù)估計(jì)，谷歌的 TPU 可能占 60 億美元到 90 億美元之間，具體取決于計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的細(xì)分。這個(gè)數(shù)字包括大量 Meta 的 MTIA 芯片，以及2025年將新增的一個(gè)神秘的第三個(gè)客戶(hù)的項(xiàng)目。
分析師指出，“盡管計(jì)算設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具體比例存在一些不確定性，但即使按照較低的60億美元估計(jì)，TPU出貨量的增長(zhǎng)速度也足以首次從英偉達(dá)手中搶占市場(chǎng)份額。值得注意的是，谷歌云業(yè)務(wù)在總收入中占比持續(xù)增長(zhǎng)，盈利也在不斷提升。這可能表明TPU加速實(shí)例和基于TPU的AI產(chǎn)品在發(fā)揮作用?！?/p>
ASIC正在加速崛起，威脅GPU在AI計(jì)算中的統(tǒng)治地位。得益于此，博通作為ASIC最重要的概念股，股價(jià)一路猛漲，一度從180飆到了250，市值也突破了萬(wàn)億美元。相比之下，英偉達(dá)反而成了昨日黃花，股價(jià)一路下跌，甚至不到130美元。
03、百萬(wàn)算力集群大戰(zhàn)來(lái)襲
目前，基于GPU和ASIC的算力集群正邁向百萬(wàn)算力卡的集群大戰(zhàn)。
馬斯克宣布，計(jì)劃將xAI的Colossus AI超級(jí)計(jì)算機(jī)從目前的10萬(wàn)個(gè)GPU擴(kuò)展到100萬(wàn)個(gè)，這無(wú)疑引發(fā)了業(yè)界的廣泛關(guān)注，從而超越谷歌、OpenAI 和 Anthropic 等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。不過(guò)，xAI并非唯一一家擁有如此宏偉計(jì)劃的企業(yè)。
博通CEO在2024財(cái)年Q4財(cái)報(bào)電話(huà)會(huì)議上表示：“我們目前有三家超大規(guī)?？蛻?hù)，他們已經(jīng)制定了自己的多代AI XPU路線(xiàn)圖，計(jì)劃在未來(lái)三年內(nèi)以不同速度部署。我們相信，到2027年，他們每家都計(jì)劃在單一架構(gòu)上部署100萬(wàn)XPU集群?！?/p>
博通為包括谷歌、Meta在內(nèi)的多家科技巨頭開(kāi)發(fā)AI、定制數(shù)據(jù)中心硬件芯片等。公司與客戶(hù)合作確定工作負(fù)載需求，如AI訓(xùn)練、推理或數(shù)據(jù)處理，然后定義芯片規(guī)格并開(kāi)發(fā)關(guān)鍵差異化方面。博通負(fù)責(zé)將架構(gòu)實(shí)現(xiàn)為硅片，并配備平臺(tái)特定的IP、緩存、芯片間互連和接口。這些高性能XPU由臺(tái)積電（TSMC）制造。
如今博通和英偉達(dá)的AI芯片大戰(zhàn)正愈演愈烈。
04、轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)，博通未來(lái)可期
資料顯示，到2027年，其人工智能芯片以及人工智能網(wǎng)絡(luò)部件的總市場(chǎng)機(jī)會(huì)可能在600億至900億美元之間。
雖然AI芯片市場(chǎng)很大，但一直以來(lái)都被英偉達(dá)所把控。不過(guò)2024年英偉達(dá)卻流年不利，最近轉(zhuǎn)機(jī)來(lái)了。
首先是英偉達(dá)新的GPU頻頻延期。根據(jù)The Information的一份新報(bào)告，英偉達(dá)已向其部分合作伙伴透露，原定的Blackwell GPU發(fā)布計(jì)劃將推遲，目前目標(biāo)鎖定在2025年初。推遲發(fā)布雖在意料之外，但背后的原因——設(shè)計(jì)缺陷，更令人憂(yōu)心。隨著新一代GPU的交付推遲，AI產(chǎn)業(yè)的用戶(hù)體驗(yàn)將受到影響。各大公司在部署基于此技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，面臨項(xiàng)目進(jìn)度延誤的風(fēng)險(xiǎn)。
此外，天風(fēng)證券分析師郭明錤發(fā)布的最新投資研究報(bào)告表示，英偉達(dá)正為其明年即將推出的B300和GB300開(kāi)發(fā)測(cè)試DrMOS技術(shù)，但其中發(fā)現(xiàn)AOS（Alpha and Omega Semiconductor Limited） 的5×5 DrMOS 芯片存在嚴(yán)重過(guò)熱問(wèn)題。如果這個(gè)的問(wèn)題不能快速解決，則可能影響系統(tǒng)量產(chǎn)進(jìn)度，并改變市場(chǎng)對(duì)AOS訂單的預(yù)期。
另一方面，當(dāng)前博通的ASIC客戶(hù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的是谷歌和meta，其中最大部分來(lái)自于谷歌。公司的AI收入和谷歌的資本開(kāi)支有較強(qiáng)的相關(guān)度。另外，結(jié)合公司認(rèn)為2024財(cái)年150-200億美元的可服務(wù)市場(chǎng)規(guī)?？?，復(fù)合增速將達(dá)到50%以上，這為市場(chǎng)信心再次注入了“強(qiáng)心劑”。