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詳解AI芯片鏈條四巨頭

2025-03-21
來源:網(wǎng)易科技

3月21日消息,自ChatGPT問世以來,英偉達(dá)及其關(guān)鍵制造合作伙伴便主導(dǎo)了AI芯片市場。英偉達(dá)、SK海力士臺積電ASML這四家公司總市值超過4萬億美元,它們各自在所屬領(lǐng)域占據(jù)80%-100%的市場份額,牢牢掌控著人工智能供應(yīng)鏈。這種局面會持續(xù)下去嗎?

每當(dāng)你通過ChatGPT查詢問題時(shí),你可能并未意識到,你正讓幾家壟斷企業(yè)財(cái)富激增。實(shí)際上,即使你使用的是ChatGPT的眾多競爭對手,情況也并無不同,因?yàn)閹缀跛羞@些聊天機(jī)器人都在使用英偉達(dá)的芯片。英偉達(dá)控制了約92%的人工智能加速器市場,而這些芯片正是讓聊天機(jī)器人得以運(yùn)作的核心組件。英偉達(dá)依賴于三個(gè)合作伙伴來生產(chǎn)其半導(dǎo)體產(chǎn)品,分別是SK海力士、臺積電以及ASML。這些供應(yīng)商在市場中的地位幾乎與英偉達(dá)一樣牢固,甚至有的更強(qiáng)。

在許多行業(yè)中,像這樣主導(dǎo)市場的局面往往會引發(fā)反壟斷監(jiān)管機(jī)構(gòu)的拆分威脅。但在科技領(lǐng)域,長期以來人們已經(jīng)接受了一個(gè)事實(shí):重要的創(chuàng)新可能會導(dǎo)致公司壟斷市場,并通過規(guī)模效應(yīng)長期保持領(lǐng)先地位。這種情況在大型機(jī)、個(gè)人電腦、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、搜索引擎、社交網(wǎng)絡(luò)和移動軟件領(lǐng)域都曾發(fā)生過。

當(dāng)一些早期壟斷終結(jié)時(shí),主因是競爭對手的崛起,而非政府如拆分標(biāo)準(zhǔn)石油公司般的干預(yù)。人工智能領(lǐng)域也可能會迎來它的“iPhone時(shí)刻”,即一項(xiàng)新發(fā)明幾乎一夜之間讓市場領(lǐng)先的公司變得過時(shí)。也有可能,人工智能最終不會像行業(yè)所承諾的那樣對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生革命性影響,從而結(jié)束這場“淘金熱”。眼下,AI壟斷企業(yè)正占據(jù)舞臺中心。

前所未有的財(cái)富正被押在這個(gè)賭注之上。截至2025年3月中旬,英偉達(dá)及其三大關(guān)鍵合作伙伴的市值總和已經(jīng)超過了4萬億美元。英偉達(dá)占標(biāo)普500指數(shù)權(quán)重的6%。臺積電和ASML則成為了各自國家/地區(qū)中最具價(jià)值的公司。這些估值很大程度上基于一個(gè)假設(shè):這些公司將在未來幾年內(nèi)獨(dú)享這一增長市場。

然而,人工智能熱潮已證明其充滿不確定性與波動性,英偉達(dá)的競爭對手們正在投入巨資開發(fā)能夠在性能、速度和可靠性上與其產(chǎn)品競爭的芯片。

以下是關(guān)于新一代科技壟斷企業(yè)及其面臨威脅的更多細(xì)節(jié)。

它們?nèi)绾巫兊萌绱藦?qiáng)大

幾十年來,英偉達(dá)以游戲領(lǐng)域而非人工智能聞名。它設(shè)計(jì)的GPU(圖形處理單元)——這些組件用于在《使命召喚》等視頻游戲中生成逼真圖像——采用并行計(jì)算技術(shù),即多個(gè)處理器同時(shí)解決大量計(jì)算問題,速度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。十多年前,一些富有開創(chuàng)精神的研究人員發(fā)現(xiàn),這些芯片非常適合深度學(xué)習(xí)(一種類人腦運(yùn)作的計(jì)算方式),后者成為當(dāng)今ChatGPT熱潮的基礎(chǔ)。

英偉達(dá)首席執(zhí)行官黃仁勛很早就押注于這些研究人員,2016年向非營利初創(chuàng)公司OpenAI交付了一套價(jià)值12.9萬美元的芯片,當(dāng)時(shí)后者還只是一個(gè)小實(shí)驗(yàn)室。哈佛大學(xué)經(jīng)濟(jì)政策教授杰森·弗曼(Jason Furman)表示:“起初,這幾乎是個(gè)意外,然后他們精明地抓住了這一機(jī)遇。”

英偉達(dá)已經(jīng)圍繞一種名為CUDA(Compute Unified Device Architecture)的編程語言,為其GPU構(gòu)建了龐大的代碼庫,這成為利用其芯片進(jìn)行新型計(jì)算的唯一途徑。由于大量AI工程師已習(xí)慣使用CUDA,資金雄厚的初創(chuàng)公司和谷歌開發(fā)的替代芯片始終未能撼動其地位,就連昔日的芯片霸主英特爾也望塵莫及。

在3月18日,黃仁勛推出了英偉達(dá)最新一代高性能芯片及配套軟件Dynamo,并將其稱為“AI工廠的操作系統(tǒng)”。

英偉達(dá)與合作伙伴的壟斷鏈條

為了讓GPU發(fā)揮作用,英偉達(dá)需要搭載強(qiáng)大的存儲芯片——一種在處理器運(yùn)行時(shí)暫存數(shù)據(jù)的集成電路。為此,英偉達(dá)依賴韓國SK海力士,該公司掌控全球約80%的高帶寬內(nèi)存(HBM)芯片市場。SK海力士曾長期被本土對手三星電子壓制,直至2019年其工程師研發(fā)出一種新型封裝技術(shù),可在處理數(shù)據(jù)密集型AI任務(wù)時(shí)避免過熱問題。三星至今未能迎頭趕上。

盡管英偉達(dá)設(shè)計(jì)GPU,但其自身并無工廠,生產(chǎn)全部外包給臺積電。這家臺灣省企業(yè)專精于按客戶設(shè)計(jì)代工芯片,開創(chuàng)“晶圓代工”模式并將制造工藝打磨至對手難以企及的高度。2013年,臺積電迎來轉(zhuǎn)折點(diǎn):蘋果開始將iPhone與iPad組件訂單從三星轉(zhuǎn)交其生產(chǎn)。英特爾與三星多年來試圖打破臺積電的代工壟斷,均告失敗。臺積電去年宣稱制造了全球99%的AI加速器。

然而AI領(lǐng)域真正的壟斷王者并非臺積電,而是以極客精神為傲的荷蘭公司ASML。該公司獨(dú)步全球,生產(chǎn)臺積電等企業(yè)制造符合英偉達(dá)與蘋果規(guī)格芯片所需的尖端設(shè)備。ASML的極紫外光刻機(jī)(EUV)單臺體積超過公交車,售價(jià)約3.8億美元。業(yè)內(nèi)共識是,可預(yù)見的未來內(nèi)無人能撼動其地位。

這些企業(yè)大多否認(rèn)壟斷指控,尤其反對“通過不正當(dāng)手段獲得支配地位”或“脫離競爭”的說法。英偉達(dá)聲明稱其與獨(dú)立供應(yīng)商、云服務(wù)商及AI公司競爭,并表示客戶認(rèn)可英偉達(dá)全面覆蓋云端與企業(yè)本地部署,并稱:“客戶重視我們的全棧解決方案,并認(rèn)為英偉達(dá)在每個(gè)云平臺和每個(gè)企業(yè)的本地服務(wù)中都能提供支持。”臺積電、SK海力士和ASML都拒絕置評。

這些公司算“壟斷”嗎?

從市場份額看,是的。盡管定義因行業(yè)而異,但超過70%份額且存在行業(yè)準(zhǔn)入門檻即可視為壟斷。

判斷其是否如傳統(tǒng)壟斷般行事則另當(dāng)別論。當(dāng)壟斷者濫用市場支配地位(如抬高價(jià)格)時(shí),危害顯現(xiàn)。芯片價(jià)格確在飆升:英偉達(dá)GPU近兩年單價(jià)暴漲至9萬美元,SK海力士等關(guān)鍵部件商也因買家別無選擇而提價(jià)。

這種擠壓效應(yīng)在財(cái)務(wù)報(bào)表中有所體現(xiàn)。英偉達(dá)毛利率(收入扣除生產(chǎn)成本占比)超70%,這在利潤率本高于其他行業(yè)的科技領(lǐng)域仍屬驚人。長期位居次席的競爭對手AMD毛利率僅約50%。理論上,企業(yè)可將芯片成本轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者(如提高ChatGPT或微軟Copilot售價(jià)),但此情形尚未發(fā)生。目前,作為GPU最大買家的硅谷巨頭們甘愿消化巨額算力成本以維持領(lǐng)先。

彭博供應(yīng)鏈分析顯示,英偉達(dá)41%營收來自四大客戶:微軟、谷歌、亞馬遜與Meta。這些公司均向投資者坦言,現(xiàn)有GPU儲備遠(yuǎn)不足以建造滿足AI需求的數(shù)據(jù)中心,且當(dāng)前投入尚未在云計(jì)算與廣告業(yè)務(wù)產(chǎn)生顯著回報(bào),但股東似乎愿靜待花開。

這并非意味著客戶默許英偉達(dá)的市場霸權(quán)。它們正加速自研AI芯片以減少對其服務(wù)的依賴:亞馬遜開發(fā)定制芯片,微軟扶持英偉達(dá)對手AMD拓展AI加速器,OpenAI甚至向臺積電提交芯片設(shè)計(jì)方案投產(chǎn)以繞開英偉達(dá)。若英偉達(dá)繼續(xù)高價(jià)策略,得罪大客戶的風(fēng)險(xiǎn)將劇增。

英偉達(dá)供應(yīng)商雖占據(jù)市場主導(dǎo),卻未必?fù)碛袎艛鄼?quán)力。例如SK海力士2024年近乎獨(dú)家供應(yīng)最先進(jìn)HBM3E芯片,但英偉達(dá)作為其最大客戶制衡了議價(jià)權(quán)。三星與美光當(dāng)時(shí)正競相完成競品芯片的最終設(shè)計(jì),SK海力士因此無動機(jī)濫用定價(jià)權(quán)。

這種壟斷局面能持續(xù)多久?

科技壟斷往往具有持久性。IBM曾在早期計(jì)算機(jī)使用的制表卡領(lǐng)域占據(jù)了壟斷地位,以至于美國政府分別在1932年和1952年對其提起了反壟斷訴訟。當(dāng)大型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)時(shí),反壟斷機(jī)構(gòu)在1967年再次調(diào)查IBM是否違反了壟斷法。20世紀(jì)80年代個(gè)人電腦普及時(shí),絕大多數(shù)產(chǎn)品預(yù)裝微軟Windows系統(tǒng)與英特爾奔騰芯片,二者組成的"Wintel聯(lián)盟"至今仍主導(dǎo)市場。谷歌在在線搜索領(lǐng)域稱霸超過20年,而谷歌和蘋果掌控智能手機(jī)操作系統(tǒng)亦逾十載。

長期研究科技壟斷興衰的專家表示,這些壟斷企業(yè)通常很難被撼動。在某些情況下,可能需要積極的監(jiān)管和強(qiáng)大的競爭對手來遏制這些壟斷企業(yè)。比如在美國對微軟采取行動后,使其“分心”微軟聯(lián)合創(chuàng)始人比爾·蓋茨語),最終導(dǎo)致蘋果和谷歌在移動市場上取得了成功。芝加哥大學(xué)法學(xué)院研究計(jì)算壟斷的教授蘭德爾·皮克(Randal Picker)表示,在反壟斷案件的“陰影”下,IBM在個(gè)人電腦芯片戰(zhàn)略上犯了錯(cuò)誤,將關(guān)鍵市場拱手相讓予微軟與英特爾。

在其他情況下,創(chuàng)新最終會顛覆老牌企業(yè)。黑莓和諾基亞曾被譽(yù)為手機(jī)行業(yè)的明星,直到蘋果聯(lián)合創(chuàng)始人史蒂夫·喬布斯(Steve Jobs)推出iPhone。與此同時(shí),微軟也喪失對計(jì)算領(lǐng)域的絕對掌控。盡管Wintel聯(lián)盟在桌面計(jì)算領(lǐng)域仍然占有可觀市場規(guī)模,但消費(fèi)者、政客和競爭律師的關(guān)注度已遠(yuǎn)不如從前。皮克表示:“個(gè)人電腦不再那么重要了。”

英偉達(dá)獲得壟斷地位才剛滿三年,但市場自我調(diào)節(jié)力量已然顯現(xiàn),競爭對手、客戶和眾多初創(chuàng)公司正試圖復(fù)制或重新設(shè)計(jì)GPU。這一點(diǎn)并不令人意外,因?yàn)槿魏文軌蚍值靡槐墓荆加锌赡軓挠ミ_(dá)的商業(yè)模式中獲得機(jī)會。技術(shù)的快速發(fā)展意味著,靈活創(chuàng)新的公司將會獲得更多機(jī)會,利用巨頭反應(yīng)遲緩的機(jī)遇,同時(shí),這也讓法律專家更難識別反競爭行為。佐治亞大學(xué)法學(xué)院副教授勞拉·菲利普斯-索耶(Laura Phillips-Sawyer)表示:“這是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域,而且發(fā)展的速度會更快。”

到目前為止,英偉達(dá)擁有更快的芯片、更強(qiáng)的軟件支持以及最成熟的供應(yīng)鏈和銷售網(wǎng)絡(luò)。對于人工智能公司來說,購買英偉達(dá)的芯片相對簡單,但前提是這些芯片供應(yīng)充足。人工智能軟件初創(chuàng)公司TitanML的聯(lián)合創(chuàng)始人杰米·德博林(Jamie Dborin)表示:“如果我想購買AMD計(jì)算集群,我甚至不知道該找誰。”

然而,較大的云計(jì)算公司正在籌劃英偉達(dá)的替代方案,這些公司有足夠的資源,能夠?qū)τミ_(dá)構(gòu)成威脅。存儲芯片的生產(chǎn)競爭可能很快就會變得更加激烈,即使是遙遙領(lǐng)先的臺積電也并非不可撼動。英特爾即將上任的首席執(zhí)行官陳立武已經(jīng)表示,他將堅(jiān)持推進(jìn)芯片制造計(jì)劃,為其他公司生產(chǎn)半導(dǎo)體。在這四家公司中,ASML可能有最大的競爭壁壘,因?yàn)槟壳皼]有其他公司在生產(chǎn)競爭性極紫外光刻機(jī)方面取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

DeepSeek的挑戰(zhàn)

今年1月,英偉達(dá)的未來前景受到了沖擊,當(dāng)時(shí)中國初創(chuàng)公司DeepSeek發(fā)布了一款具有競爭力的人工智能模型,聲稱其構(gòu)建過程中使用的預(yù)算極低。英偉達(dá)的市值在一天內(nèi)下跌了近6000億美元,因?yàn)橥顿Y者擔(dān)心DeepSeek崛起的隱含意義:即流行的人工智能應(yīng)用程序可能無需如此龐大的硬件投資即可開發(fā)出來。

不過,英偉達(dá)股價(jià)在接下來的幾周內(nèi)持續(xù)恢復(fù)。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,DeepSeek模型所暗示的更便宜的人工智能,只會增加全球?qū)θ斯ぶ悄芊?wù)及其背后硬件的需求。為此,許多投資者仍在加倍押注人工智能,Meta首席執(zhí)行官馬克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)計(jì)劃今年斥資650億美元用于建設(shè)人工智能基礎(chǔ)設(shè)施,并建造一個(gè)足以覆蓋“曼哈頓大部分區(qū)域”的數(shù)據(jù)中心。包括微軟、谷歌、Meta在內(nèi)的五家全球最大科技公司今年將在人工智能上投入3710億美元,比2024年增長44%。

從某個(gè)角度來看,DeepSeek的崛起反而增強(qiáng)了英偉達(dá)的前景。DeepSeek報(bào)告稱,由于美國的出口限制,他們使用了版本有點(diǎn)老的英偉達(dá)芯片。該公司高管也公開表示,如果可以,他會使用更多這些芯片。

但從另一個(gè)角度來看,DeepSeek使用的一種巧妙變通方法可能對英偉達(dá)構(gòu)成潛在問題。在訓(xùn)練大語言模型時(shí),開發(fā)人員使用軟件運(yùn)行計(jì)算并允許集群中的芯片相互通信。通常,計(jì)算和協(xié)調(diào)步驟實(shí)時(shí)同步。DeepSeek調(diào)整了英偉達(dá)軟件中的一條指令(稱為PTX),以同時(shí)運(yùn)行這些步驟。這基本上讓模型在訓(xùn)練時(shí)保持同步,而不會降低效率。如果英偉達(dá)的CUDA軟件像自動擋汽車,那么PTX修改就像手動駕駛。觀察者們認(rèn)為,這種方法表明公司可能不需要最新的英偉達(dá)芯片來構(gòu)建具有競爭力的模型。

咨詢公司AlixPartners的執(zhí)行合伙人納里·辛格(Narry Singh)表示,DeepSeek的算法柔術(shù)“減少了英偉達(dá)巨大護(hù)城河的障礙”。但他補(bǔ)充說,英偉達(dá)有足夠的軟件專家能夠應(yīng)對這些變化。

其他人工智能專家認(rèn)為,DeepSeek的PTX調(diào)整只會鞏固英偉達(dá)的地位,因?yàn)檫@是在后者的軟件世界中發(fā)生的。而且,他們普遍認(rèn)為DeepSeek借助了現(xiàn)有的模型,如OpenAI的GPT,這些模型是用巨大的計(jì)算資源構(gòu)建的。OpenAI表示,他們正在調(diào)查DeepSeek是否通過知識蒸餾技術(shù)(用大模型輸出訓(xùn)練小模型),美方亦介入審查其芯片使用情況。

監(jiān)管威脅?

目前,反壟斷官員不太可能僅僅因?yàn)橛ミ_(dá)當(dāng)前主導(dǎo)地位而將其拆分。這樣的舉動很容易被解讀為懲罰一家公司的成功。他們正在關(guān)注的是,英偉達(dá)迅速崛起是否涉及不正當(dāng)手段。

去年,美國司法部開始調(diào)查,指控英偉達(dá)向承諾以獨(dú)家或捆綁形式購買系統(tǒng)的客戶分配優(yōu)先供應(yīng)或價(jià)格優(yōu)惠。該公司對此予以否認(rèn)。司法部還質(zhì)疑英偉達(dá)收購以色列公司Run:AI的交易,后者主要為人工智能芯片開發(fā)管理軟件。

對科技公司持批評態(tài)度的智庫Open Markets Institute的高級分析師丹尼爾·漢利(Daniel Hanley)表示,英偉達(dá)收購Run:AI是典型的壟斷行為。通過打造提升GPU效能的“圍墻花園”服務(wù)生態(tài),英偉達(dá)既擠占對手生存空間又鞏固硬件優(yōu)勢,與蘋果iPhone生態(tài)策略如出一轍。

對此,英偉達(dá)聲稱根據(jù)客戶及時(shí)消化產(chǎn)能的能力分配芯片,并強(qiáng)調(diào)會將Run:AI產(chǎn)品開源化免費(fèi)開放。Run:AI的收購在美國和歐洲都獲得了批準(zhǔn),其中素來對壟斷高度警惕的歐洲也未設(shè)阻。

美國總統(tǒng)特朗普將保持美國AI領(lǐng)導(dǎo)力列為核心戰(zhàn)略,積極吸納硅谷精英進(jìn)入決策圈,預(yù)示其不會僅因市場地位打壓英偉達(dá)這類AI產(chǎn)業(yè)支柱。黃仁勛年初與特朗普會晤,雙方探討了強(qiáng)化美國技術(shù)與AI霸權(quán)的重要性。

臺積電、SK海力士和ASML也面臨著類似的情況,它們也被視為力爭保持技術(shù)影響力的“重器”。它們的優(yōu)勢很大程度上可以歸因于絕對規(guī)模優(yōu)勢支撐的巨額研發(fā)投入,而非涉嫌壟斷行為。制造芯片極其昂貴,英特爾也投入了巨額資金進(jìn)入人工智能加速器市場,但收效甚微。對于擔(dān)心壟斷的監(jiān)管機(jī)構(gòu)來說,所需的大量資本可能會將潛在競爭對手拒之門外。菲利普斯-索耶教授表示:“天量資本需求恐將筑高技術(shù)準(zhǔn)入門檻。”

但如果沒有確鑿的證據(jù)證明壟斷定價(jià)或捆綁銷售,很難證明這些公司存在濫用市場主導(dǎo)地位的行為。皮克說:“臺積電正在通吃牌桌。他們做了什么反競爭的事情嗎?據(jù)我所知沒有。”

他對SK海力士、ASML和英偉達(dá)的評價(jià)也是如此:“成功源于戰(zhàn)略得當(dāng)。”


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