英伟达的芯片为何能主导AI市场？

没有哪家公司能像英伟达一样从人工智能(AI)的蓬勃发展中受益如此之多。自2023年1月以来，这家芯片制造商的股价飙升近450%。英伟达的市值接近2万亿美元，现在是美国第三大市值的公司，仅次于微软和苹果。

该公司最近一个季度的收入为220亿美元，高于去年同期的60亿美元。大多数分析师预计，在可预见的未来，控制着超过95%专业AI芯片市场的英伟达，将继续以惊人的速度增长。是什么让这家公司的芯片如此特别？

英伟达的AI芯片，也被称为图形处理器单元(GPU)或“加速器”，最初是为视频游戏设计的。它们使用并行处理，将每个计算分解成更小的块，然后将它们分配到芯片中的多个“内核”(处理器的大脑)中。这种并行意味着GPU运行计算的速度，比按顺序完成任务要快得多。英伟达的高性能芯片目前占游戏GPU市场的五分之四。

令英伟达高兴的是，它的GPU芯片有了更广泛的用途:加密货币挖矿、自动驾驶汽车，以及——最为重要的——AI模型训练。支撑AI的机器学习算法使用了深度学习的一个分支，即人工神经网络。在这些网络中，计算机从大量数据集中提取规则和模式。

训练这种网络涉及到大规模计算，但由于任务可以分解为更小的块，因此并行处理是加快计算速度的理想方法。一枚高性能的GPU芯片有超过一千个内核，因此可以同时处理数千个计算。

一旦英伟达意识到其加速器在训练AI模型方面非常高效，它就专注于针对这个特定市场对自己的GPU芯片进行优化。其芯片性能与日益复杂的AI模型保持同步：在截至2023年的十年里，英伟达将其计算速度提高了1,000 倍。

但英伟达的估值飙升并不仅仅是因为更快的芯片。它的竞争优势还延伸到了另外两个领域。其中一个是网络。随着人工智能模型的不断增长，运行它们的数据中心需要数千个GPU连接在一起，以提高处理能力（大多数计算机只使用少数几个）。英伟达通过基于Mellanox产品的高性能网络连接这些GPU。Mellanox是一家网络技术供应商，英伟达于2019年以70亿美元收购了这家公司。这使得它能够以竞争对手无法比拟的方式去优化其芯片网络的性能。

英伟达的另一个优势是 CUDA，这是一个软件平台，允许客户微调其GPU的性能。自2000年代中期以来，英伟达一直在投资CUDA平台，并长期鼓励开发人员使用它来构建和测试AI应用程序。这使得CUDA成为事实上的行业标准。

英伟达丰厚的利润率和AI加速器市场(预计到2027年将达到每年4000亿美元)的快速增长，吸引了竞争对手。亚马逊和Alphabet正在为各自的数据中心打造AI芯片。其他大型芯片制造商和初创公司也想从英伟达的业务中分一杯羹。2023年12月，另一家芯片制造商AMD推出了一款芯片，从某些方面来看，它的性能大约是英伟达最先进芯片的两倍。

但即便是制造更好的硬件也可能还不够。英伟达在AI芯片制造领域占据主导地位，因为它提供最好的芯片、最好的网络套件，以及最好的软件平台。任何希望取代这家半导体巨头的竞争对手，都需要在这三个领域击败它。而这将是一项艰巨的任务。