誰會是下一個萬億芯片巨頭？

生成式AI當(dāng)?shù)溃粤说谝豢隗π返挠ミ_生而逢時，市值從去年的五千億美元搖身一變成為與亞馬遜、谷歌等齊肩的萬億巨頭。賣著三十萬元一張的顯卡，數(shù)著其他科技巨頭收上來的鈔票，連續(xù)打破預(yù)期的業(yè)績印證了英偉達顯卡在數(shù)據(jù)中心AI訓(xùn)練領(lǐng)域有多么受歡迎。然而，有超額利潤的地方總會招致競爭對手的沖擊，更何況是日新月異的科技賽道，AMD、英特爾，甚至準(zhǔn)備自研芯片的科技巨頭躍躍欲試，英偉達的護城河，會由誰打破？《福布斯》雜志評論稱：“如果業(yè)界還有英偉達潛在的對手，那一定包括蘇姿豐和她掌管的AMD。”如何戰(zhàn)勝芯片市場里的大Boss？這道題AMD是最有發(fā)言權(quán)的，公司曾將英特爾在數(shù)據(jù)中心和PC的份額從將近壟斷逼到剩下六成，靠的是集結(jié)了領(lǐng)先制程和架構(gòu)、不斷追趕的CPU產(chǎn)品。這一次，面對勢頭正勁的英偉達，AMD能否再度趕超？下一個萬億芯片巨頭會是AMD嗎？01最初兩家企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)和市場選擇上形成錯位競爭，英偉達一直在圖像顯卡領(lǐng)域深耕，在高端芯片上處于領(lǐng)先地位。在向英偉達發(fā)起正面沖擊之前，AMD曾憑借全新的Zen架構(gòu)和臺積電7nm工藝顛覆了PC和數(shù)據(jù)中心的CPU霸主—英特爾。目前，英偉達在GPU領(lǐng)域一枝獨秀，但AMD的產(chǎn)品架構(gòu)要更豐富一些，在PC端同時布局了X86 CPU和獨立GPU產(chǎn)品。相比傳統(tǒng)CPU，采用集成顯卡具備更強的圖像渲染能力，這為AMD日后快速進入AI加速芯片領(lǐng)域競爭奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)Statista，2023年第三季度PC端CPU市場中，AMD以35%的市占率僅次于英特爾；而在獨立GPU，英偉達以超過七成的份額占據(jù)領(lǐng)先優(yōu)勢，同樣居次的AMD今年第二季度的出貨量占全球的17%。總的來看，在GPU顯卡領(lǐng)域，英偉達構(gòu)建了領(lǐng)先算力和軟件生態(tài)的強大壁壘，用戶體驗更高，在高端旗艦市場更具優(yōu)勢。而AMD顯卡不只追求圖形渲染性能，更注重通用運算性能的提升，在入門級顯卡性價比更高，但在開發(fā)者環(huán)境中，AMD采用的OpenCL實際遠不如CUDA完善，軟件不兼容的問題會影響AMD芯片的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)價值。正因為AMD較早地完成了對兩種處理器芯片的布局，在AI大模型加速普及，未來能夠塞進各種智能終端硬件時，這種全面性給了AMD構(gòu)建更加多元的AI產(chǎn)品矩陣的機會，包括融合 Ryzen AI 的 Ryzen 7040 系列 CPU、自適應(yīng)數(shù)據(jù)中心平臺 Versal AI、 Alveo 加速器、第四代 EPYC Genoa 處理器，以及目前公布即將上市的 Instinct MI300。其中被認(rèn)為最有希望挑戰(zhàn)英偉達地位，重現(xiàn)16年對英特爾的成功突圍，莫過于MI300。AMD在CES 2023大會上推出了這款I(lǐng)nstinct MI300加速器，是首款數(shù)據(jù)中心級的APU產(chǎn)品，AMD于2011年首創(chuàng)，簡單來說是將CPU與GPU封裝在一起，專門用于AI語言大模型訓(xùn)練及推理，對標(biāo)的就是英偉達的Grace Hopper（Grace CPU + Hopper H100 GPU）。作為一款能與H100在AI訓(xùn)練端匹敵的產(chǎn)品，從芯片架構(gòu)、制程、算力、內(nèi)存帶寬上比較，這款MI300在規(guī)格及性能上十分接近英偉達的GH系列，但軟件生態(tài)上的落后或暫時無法撼動英偉達在訓(xùn)練端的客戶粘性。首先看芯片架構(gòu)，MI300是AMD首款結(jié)合了4 CPU與CNDA 3 GPU的產(chǎn)品，采用3D堆疊技術(shù)和Chipet設(shè)計，配備了9個基于5nm制程的芯片組，與英偉達 Grace Hopper的4nm制程（屬臺積電5nm體系）看齊。MI300 晶體管數(shù)量達到1460億，多于英偉達H100的800億。MI300 配備了24個Zen 4 數(shù)據(jù)中心 CPU 核心和 128 GB HBM3 內(nèi)存，并以8192位寬總線配置運行。算力上，上代 MI250X的FP32算力達47.9 TFLOPS，雖已超越英偉達A100的 19.5TFLOPS，但其發(fā)布時間在英偉達之后。AMD并未公布MI300與H100的算力比較，我們只知道對比上一代的MI250X，MI300預(yù)計能提升8倍，能耗水平（TFLOPS/watt）將優(yōu)化5倍，可以推斷此次性能提升有望接近Grace Hopper水平。內(nèi)存帶寬上，高容量及顯存帶寬是MI300的優(yōu)勢，這兩項指標(biāo)分別是英偉達H100的2.4倍及1.6倍，由于內(nèi)存容量大幅提升，單顆MI300X芯片可以運行800億參數(shù)模型。而近期英偉達發(fā)布的H200作為對MI 300的回應(yīng)，重點也在內(nèi)存帶寬上進行了升級。H200擁有高達141GB的顯存，帶寬則從3.35TB/s增加到了4.8TB/s，內(nèi)存容量上超過了MI 300的128GB，帶寬按照H100的1.6倍則稍微遜色于MI 300。AI訓(xùn)練推理中隨著模型參數(shù)提升帶來的海量數(shù)據(jù)計算和傳輸，對GPU-CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸速度提出了更高要求。Grace Hoopper通過NVLink-C2C和NVLink Switch實現(xiàn)CPU-GPU和GPU-GPU互連，雙方作為內(nèi)存共享對等體可以直接訪問對方的對應(yīng)內(nèi)存空間，支持900GB/s，高達150TB的高帶寬內(nèi)存訪問，有效解決GPU大規(guī)模并行運算中“單節(jié)點本地內(nèi)存不足”的痛點，優(yōu)勢要更突出一些。AMD暫未公布MI300的傳輸帶寬，但3D Chiplet架構(gòu)使其內(nèi)部CPU和GPU可共享同一內(nèi)存空間，這樣CPU執(zhí)行計算的時候不需要先將數(shù)據(jù)進行復(fù)制，減少了內(nèi)存帶寬的占用。MI300使用的新一代存儲芯片HBM3內(nèi)存帶寬約為819GB/s，與英偉達 NVLink C2C 900GB/s 帶寬相近。MI300在規(guī)格性能上或已十分接近英偉達領(lǐng)先算力的標(biāo)準(zhǔn)，但后者真正的殺手锏，是經(jīng)過長期耕耘，積累了先發(fā)優(yōu)勢的CUDA生態(tài)圈，搭配芯片。其實參考微軟操作系統(tǒng)和Office生產(chǎn)工具的組合就能夠理解，一個不斷完善的軟件生態(tài)會提高用戶粘性，形成正向循環(huán)，進一步的迭代同時提高了轉(zhuǎn)換成本。英偉達全球CUDA開發(fā)者在2020年已經(jīng)達到了200萬，2023年實現(xiàn)翻倍。AMD的生態(tài)是ROCm，主要客戶是一些研究機構(gòu)，相比CUDA已經(jīng)能夠廣泛支持英偉達多條產(chǎn)品線，ROCm目前僅支持Instinct 系列GPU的部分SKUs，包括Radeon Pro W6800和 Radeon Pro V62。CUDA從1.0版本開始即支持Linux和Windows，ROCm剛剛在今年4月宣布登錄Windows，但僅支持Radeon Pro W6800，Radeon RX 6900 XT和 Radeon RX 6600，今年Q1公司宣布ROCm系統(tǒng)融入PyTorch 2.0框架，TensorFlow和Caffe深度學(xué)習(xí)框架也已經(jīng)加入到第五代ROCm中，目前ROCm已經(jīng)能對應(yīng)到CUDA的部分內(nèi)容了。但由于起步較晚，ROCm更多用于HPC（高性能運算），覆蓋場景就沒有CUDA那么全面了。AMD的CEO蘇姿豐表示，計劃在擴產(chǎn)MI300系列芯片，相關(guān)樣品已經(jīng)送達客戶進行測試，預(yù)計在2024年批量銷售。隨著ROCm平臺工具鏈逐漸完善，生態(tài)端的短板在其他廠商的積極響應(yīng)下或許能加快補齊。配合定價上將延續(xù)往日的高性價比風(fēng)格，打開市場的難度大大減輕。02截至目前，英偉達與AMD都發(fā)布了各自最新一期的財報及業(yè)績指引。整體來看，兩家的財報都有不少令人驚喜的表現(xiàn)。英偉達當(dāng)季營收181.2億美元（同比+206%，環(huán)比+32%），大幅高于市場161億美元的一致預(yù)期，也遠超英偉達自身指引范圍156.8億到163.2億美元。這主要得益于數(shù)據(jù)中心業(yè)績的爆發(fā)增長，數(shù)據(jù)中心營收145.14億美元，同比增長279%、環(huán)比增長38%，占總營收80%，遠超市場預(yù)期128.2億美元。因為產(chǎn)品需求爆炸增長引發(fā)價格不斷飆升，英偉達當(dāng)季毛利率同比大幅提升了20.4個百分點，環(huán)比提升3.9百分點，達到了74%。凈利潤方面，英偉達的當(dāng)季GAAP凈利潤92.4億美元，同比大幅增長1259%，環(huán)比大幅增長49%，當(dāng)季Non-GAAP凈利潤100.2億美元，同比及環(huán)比分別增長了588.2%、48.7%，均大幅超出市場Non-GAAP凈利潤84億美元的一致預(yù)期。相對的，AMD三季度實現(xiàn)營收58.00億美元，同比增長4.22%，環(huán)比增長8.23%，略微高于此前指引的57億美元。第三季度的凈利潤為2.99億美元，同比增長353%，環(huán)比增長了10倍，但主要是前期基數(shù)太低所致。這是連續(xù)7個季度的凈利潤同比下滑之后，首次實現(xiàn)季度凈利潤的同比正增長，所以另投資者感到振奮。第三季度AMD的毛利率為47%，同提升5百分點，環(huán)比提升1百分點，雖然也是吃到了AI芯片需求大爆發(fā)的紅利，但顯著不如紅利的引領(lǐng)者英偉達。同時，這巨大的毛利率差距體現(xiàn)出的是在產(chǎn)品競爭力、議價能力的差距，盡管這幾年AMD的顯卡技術(shù)已經(jīng)得到了很大的飛躍，但離英偉達還有很長的路要追趕。實際上，英偉達的當(dāng)季凈利潤是AMD30倍還多，兩者差距，可以說已不再同一個頻道上。第三季度AMD數(shù)據(jù)中心營收15.98億美元，同比下滑1%，營收占比28%；經(jīng)營利潤3.06億美元，同比下滑40%，連續(xù)3個季度下滑。不過，最讓市場關(guān)心的是它們的未來業(yè)績預(yù)期。在業(yè)績指引方面：英偉達給出了一個不大樂觀的預(yù)期，預(yù)計FY24Q4營收約200億美元（±2%）、GAAP和Non-GAAP毛利率分別為74.5%、75.5%。主要原因是在于預(yù)計四季度游戲業(yè)務(wù)將出現(xiàn)一定程度回落。尤其是在中國和其他受美國政府10月新出口限制影響的地區(qū)，銷售量將大幅下滑。而AMD的業(yè)績指引相對讓投資著更加驚喜,預(yù)計四季度營收為61±3億美元，毛利率為51.5%（環(huán)比+4.5pcpt），CEO蘇姿豐在電話會上表示，多家超大規(guī)模云計算公司已經(jīng)承諾部署MI300，MI300將成為AMD史上最快營收過10億美元的產(chǎn)品，并預(yù)計將在明年的銷售收入達20億美元。因為強勁的業(yè)績指引，AMD在發(fā)布業(yè)績后，AMD股價周三收盤大漲9.7%，并在此后數(shù)日持續(xù)上漲。有意思的是，從營收的地區(qū)結(jié)構(gòu)看，兩家的客戶對象也較為重合。以2022年算，英偉達有30.74%的營收來自美國本土，其次是中國臺灣占比25.9%，中國內(nèi)地（包括香港）的占比為21.91%，也就是說，英偉達的營收來自中國地區(qū)的共有47.81%，接近一半的比重。不過，最新一期數(shù)據(jù)看，由于AI顯卡需求大爆發(fā)疊加美國政府的監(jiān)管政策限制對華出口，導(dǎo)致三季報來自美國本土的營收激增，同時根據(jù)業(yè)績指引，四季度英偉達對華高端顯卡出口會明顯下滑，這個地區(qū)營收結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)很大變化。不過，英偉達似乎很快找到了一個替代的方案，據(jù)CFO透露，英偉達正在為中國開發(fā)新的算力系列芯片—HGXH20、L20PCle和L2PCle，都是由H100該款而來，能夠符合美國相關(guān)規(guī)定。而AMD方面，來自美國本土營收占比34.1%，來著中國地區(qū)（包括香港和臺灣）的營收共有32.1%，雖然占比不及英偉達，但近幾年在中國的銷售收入增速明顯。也就是說，英偉達的中國業(yè)務(wù)受限，或可能為AMD留下一個缺口，盡管AMD也受限于美國限制政策的影響，但多少算是一個潛在的可能在未來重新同臺競爭的機會。目前，AMD為了盡快彌補與英偉達的差距，正在大范圍地快馬加鞭收購AI及數(shù)據(jù)相關(guān)的資產(chǎn)，試圖加快集齊AI拼圖，為后續(xù)的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)鋪路。今年4月4日，AMD宣布斥資19億美元收購DPU芯片廠商Pensando，以擴展其數(shù)據(jù)中心解決方案。8月24日，AMD收購AI初創(chuàng)公司Mipsology，以加強人工智能推理軟件能力。10月11日，AMD宣收購人工智能開源公司Nod.ai，以增加在AI市場的競爭力。同時，在研發(fā)方面，近幾年AMD的研發(fā)費用率一直超過20%，并持續(xù)攀升。第三季度，AMD的研發(fā)投入15.07億美元，同比增長17.83%，研發(fā)費用率達到了25.9%，同比也提升了32.9%（對應(yīng)英偉達的為最新一期財報研發(fā)投入20.4億美元，同比增長11.84%，研發(fā)費用率23.9%，同比提升12.58%）。03尾聲人工智能可以賦能智能終端的愿景正在實現(xiàn)，AI大模型為英偉達、AMD、英特爾等芯片廠商指明了下一個潛力市場，無論是數(shù)據(jù)中心還是PC、手機等終端，芯片升級需求和高價值量趨勢將驅(qū)使他們加快研發(fā)和產(chǎn)品推出節(jié)奏。雖然整體上來看，AMD在很多個方面與英偉達都還是有很大的差距，但它已經(jīng)充分展現(xiàn)出來了不可忽視的增長潛力。可以說，未來在AI加速芯片領(lǐng)域，英偉達和AMD龍爭虎斗的局面將一直延續(xù)。（全文完）