英偉達(dá)會(huì)有個(gè)華麗的轉(zhuǎn)身嗎？

最近，端測(cè)的AI推理芯片市場(chǎng)一片火熱，英偉達(dá)和英特爾正面對(duì)壘，初創(chuàng)企業(yè)如履寒冰。而云上AI訓(xùn)練市場(chǎng)，已經(jīng)從早期的GPU一統(tǒng)天下，發(fā)展到如今多方勢(shì)力割據(jù)的局面。

作為最早吃到AI紅利的科技公司之一，英偉達(dá)在面對(duì)連續(xù)幾個(gè)季度的營(yíng)收增速下滑后，不得不從數(shù)據(jù)中心下沉到邊緣和端上，發(fā)力更多場(chǎng)景。

在軟硬件生態(tài)上，英偉達(dá)堪稱是AI硬件廠商的標(biāo)桿，如今再回望顯卡巨頭的人工智能轉(zhuǎn)型之路，多次起落，頗為曲折。

“意外”的開始

在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，外界對(duì)英偉達(dá)有兩個(gè)印象：顯卡大廠、皮衣老黃。一個(gè)是英偉達(dá)的核心GPU產(chǎn)品，一個(gè)是英偉達(dá)的形象代言人。

從1993年成立到成為和AMD、英特爾抗衡的半導(dǎo)體巨頭，英偉達(dá)經(jīng)歷了幾個(gè)關(guān)鍵的階段：一是圖形處理器突圍期，拿下大半的游戲顯卡市場(chǎng)；二是AI巔峰期，借著AI和挖礦一鳴驚人，三是AI轉(zhuǎn)型后時(shí)期，從高處下沉后的再反思。

早年的英偉達(dá)憑借GeForce系列顯卡在游戲市場(chǎng)所向披靡，和成立于1969年的AMD同坐一把交椅，N卡和A卡孰優(yōu)孰劣之爭(zhēng)也是游戲界老生常談的話題。

在此期間，英偉達(dá)既遇到顯卡質(zhì)量事故，面臨合作伙伴高額的賠償，也遭到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手惡意拒絕技術(shù)專利共享，一路起起落落，一波三折。好在他們技術(shù)實(shí)力過硬，除了旗艦產(chǎn)品GeForce各方面性能給力，英偉達(dá)也在收購(gòu)不同圖像處理公司，加大技術(shù)研發(fā)投入，加強(qiáng)在游戲渲染硬件上的優(yōu)勢(shì)。

但即便如此，此時(shí)的英偉達(dá)更多的還是游戲宅眼中的“大神”，距離除PC之外更廣闊的主流B端市場(chǎng)還很遠(yuǎn)。

轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在2012年的ImageNet（圖像識(shí)別領(lǐng)域賽事）大賽上，當(dāng)時(shí)Geoffrey Hinton的學(xué)生通過兩個(gè)GPU將深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AlexNet的準(zhǔn)確率提高了10.8%，震撼了學(xué)術(shù)界，英偉達(dá)也借此一戰(zhàn)成名，從游戲市場(chǎng)一大步跨入AI市場(chǎng)。

看似無心插柳柳成蔭，但實(shí)際上背后是英偉達(dá)在GPU上多年的厚積薄發(fā)。當(dāng)學(xué)術(shù)界開始嘗試用GPU做通用計(jì)算（GPGPU）時(shí)，英偉達(dá)看到了GPU在圖形運(yùn)算之外的潛力，搗鼓出了改變深度學(xué)習(xí)，也改變了英偉達(dá)自己的CUDA（通用并行計(jì)算平臺(tái)），一個(gè)用于GPU通用計(jì)算的并行計(jì)算平臺(tái)和編程模型，從軟硬件層面釋放了GPU做并行計(jì)算的能力，非常適合運(yùn)行深度學(xué)習(xí)算法。

然而在2012到來之前，這個(gè)產(chǎn)品的特點(diǎn)只有一個(gè)：只燒錢不賺錢。但當(dāng)Geoffrey Hinton和兩個(gè)學(xué)生用GPU+CUDA開啟深度學(xué)習(xí)黃金時(shí)代后，一切都不同了。

自此之后，英偉達(dá)的GPU代替CPU成了AI訓(xùn)練市場(chǎng)的香餑餑，到底有多香呢？

其股價(jià)從2015年1月的20美元飆升至2018年10月的280美元，英偉達(dá)乘著深度學(xué)習(xí)和區(qū)塊鏈的東風(fēng)，成為AI芯片領(lǐng)域的絕對(duì)霸主。

黃仁勛更是在GTC 2015上直言，“我們不是硬件公司，我們是AI公司”。

那么，英偉達(dá)如何從CUDA開啟自己的AI輝煌時(shí)刻呢？在其排列種組合類繁多的AI芯片產(chǎn)品中，GPU又是如何步步深入到人工智能的訓(xùn)練、推理市場(chǎng)？

眼花繚亂的AI產(chǎn)品線

通常情況下，AI計(jì)算包括兩個(gè)步驟，一是訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型，即訓(xùn)練；二是將訓(xùn)練好的模型部署到實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，也就是推理。

早期，英偉達(dá)在訓(xùn)練市場(chǎng)占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，谷歌、亞馬遜等無一例外皆使用GPU作為大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練的算力支持。

在股價(jià)飛漲的那幾年，英偉達(dá)也推出了適用于不同場(chǎng)景的AI芯片和配套的軟件，打造了一個(gè)龐大的AI生態(tài)圈。

刨除用于PC游戲、影視的顯卡產(chǎn)品，在其官網(wǎng)可以看到，英偉達(dá)的AI產(chǎn)品可被歸類為：DGX系統(tǒng)、DRIVE PX、Jetson、Tesla、T4企業(yè)服務(wù)器。

每個(gè)產(chǎn)品之間有的是包含和被包含的關(guān)系，比如Tesla是DGX系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成硬件，有的大類產(chǎn)品列表下還可以再細(xì)分針對(duì)不同場(chǎng)景、性能、價(jià)格有所差異的產(chǎn)品。

簡(jiǎn)單梳理來看，英偉達(dá)的AI芯片產(chǎn)品主要是以GPU為核心，而GPU的微架構(gòu)會(huì)逐年迭代，從Tesla（此處是架構(gòu)，非GPU產(chǎn)品）、Fermi、Kepler、Maxwell、Pascal、Volta以及最新的Turing，越往后微架構(gòu)的計(jì)算能力越高。比如從Volta開始，英偉達(dá)就集成了用于AI計(jì)算的Tensor Core，算力可想而知。

所有的GPU產(chǎn)品都會(huì)按照性能、功耗、使用場(chǎng)景搭配不同的架構(gòu)，英偉達(dá)于2017年推出的Tesla V100基于的就是架構(gòu)Volta GV100。而代號(hào)為Tesla的GPU產(chǎn)品也是目前云端主流的訓(xùn)練推理芯片，其專為高性能計(jì)算、深度學(xué)習(xí)而生。

2018年，英偉達(dá)推出了基于Turning架構(gòu)的云端推理GPU產(chǎn)品Tesla T4，這也是T4企業(yè)服務(wù)器產(chǎn)品的核心硬件構(gòu)成。

在Tesla系列GPU的基礎(chǔ)上，英偉達(dá)再進(jìn)行“排列組合”，推出了超級(jí)計(jì)算機(jī)DGX，專為加速數(shù)據(jù)中心和簡(jiǎn)化深度學(xué)習(xí)工作流程而設(shè)計(jì)，可加快實(shí)驗(yàn)速度、訓(xùn)練更大的模型。

硬件之外，英偉達(dá)近幾年也接連推出了優(yōu)化GPU運(yùn)算的相關(guān)配套軟件資源，包括用于推理的TensorRT，基于CUDA的高性能深度學(xué)習(xí)加速庫CuDNN、CuBLAS等等。

在站穩(wěn)數(shù)據(jù)中心的位置后，英偉達(dá)將目光投向了面向不同應(yīng)用場(chǎng)景的端側(cè)推理芯片。2015年，他們推出了面向自動(dòng)駕駛的Drive PX系列，以及適用于小型設(shè)備的Jetson系列。

端側(cè)AI芯片關(guān)鍵的一點(diǎn)在于它不僅包括GPU，還囊括了基于ARM架構(gòu)的CPU等其他芯片，是一個(gè)完整的SoC。簡(jiǎn)言之，英偉達(dá)的云上AI芯片是GPU的組合，端側(cè)的AI芯片則是GPU、CPU、DRAM、閃存等在內(nèi)的處理器組合。

在這里，我們需要區(qū)分一下英偉達(dá)的GPU產(chǎn)品和Tegra處理器，根據(jù)英偉達(dá)的財(cái)報(bào)，其營(yíng)收主要就是這兩大產(chǎn)品線組成。GPU不用過多贅述，Tegra處理器是他們?cè)?008年推出的用于移動(dòng)設(shè)備和平板電腦的芯片組（SoC），后期更多的應(yīng)用是向自動(dòng)駕駛和智能硬件終端方向靠攏。

目前，最新一代Tegra處理器名稱取自“X教授”，叫做Xavier系列。其中，DRIVE Xavier是英偉達(dá)最新自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)NVIDIA DRIVE AGX Pegasus的核心AI芯片，去年他們又發(fā)布了名為Jetson AGX Xavier的端側(cè)AI芯片，可驅(qū)動(dòng)新一代機(jī)器人及自動(dòng)機(jī)器。

同樣，在軟件方面，英偉達(dá)也打造了四個(gè)AI計(jì)算平臺(tái)：Clara醫(yī)療圖像平臺(tái)、Metropolis智能交通平臺(tái)、ISSAC機(jī)器人、DRIVE自動(dòng)駕駛平臺(tái)。

粗看英偉達(dá)的顯卡系列，很多人會(huì)覺得眼花繚亂，但萬變不離其宗的是，英偉達(dá)所有的芯片都是根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景靈活搭配不同的GPU架構(gòu)，從而提供不同的算力需求，所以GPU的架構(gòu)是英偉達(dá)的核心殺手锏。

但實(shí)際上為了能夠賣出更多的顯卡產(chǎn)品，英偉達(dá)確實(shí)在走廣撒網(wǎng)的路線，用“機(jī)海”戰(zhàn)術(shù)保持穩(wěn)定的業(yè)務(wù)營(yíng)收增長(zhǎng)。

不過根據(jù)英偉達(dá)近一年的財(cái)報(bào)，數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)已經(jīng)開始放緩，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們正在蠢蠢欲動(dòng)分食剩下的蛋糕。

繼谷歌推出TPU后，云端AI芯片的競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)頭如燎原之勢(shì)往外延伸，Intel最近推出了NNP-T/NNT-I 用于云端訓(xùn)練/推理，華為則在去年就推出了“昇騰”系列芯片用于云端訓(xùn)練/推理，而阿里平頭哥也帶來了“含光”系列芯片用于云端推理……

前有狼后有虎的危機(jī)下，英偉達(dá)在今年3月?lián)魯±蠈?duì)手英特爾，以69.7億美元的高價(jià)收購(gòu)了以色列服務(wù)器芯片公司Mellanox以提振數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)，同時(shí)發(fā)布一系列端側(cè)的AI芯片，強(qiáng)化云端之外的邊緣側(cè)的布局。

高光之后的轉(zhuǎn)身

相較于云上的訓(xùn)練和推理，端側(cè)的推理芯片市場(chǎng)也非常熱鬧。由于應(yīng)用場(chǎng)景的不同，端側(cè)的算法各有差異，相應(yīng)的對(duì)性能、功耗以及延遲的要求也有區(qū)別，所以在這個(gè)市場(chǎng)沒有絕對(duì)的巨無霸，可以一統(tǒng)江山。

這也是為什么多數(shù)初創(chuàng)公司會(huì)選擇從端側(cè)的推理芯片切入，無巨頭壟斷、場(chǎng)景豐富、自由度高。

如果云端的AI處理主要強(qiáng)調(diào)精度、處理能力、內(nèi)存容量和帶寬，對(duì)價(jià)格不那么敏感，那端側(cè)的AI處理則主要關(guān)注功耗、響應(yīng)時(shí)間、體積、成本和隱私安全等問題，這些無一例外都是英偉達(dá)曾經(jīng)的劣勢(shì)。

所以從去年年底到現(xiàn)在，英偉達(dá)一改以往售賣硬件“又貴又大”的規(guī)則，推出了性價(jià)比超高、便宜好用的小型嵌入式芯片Jetson Nano和Jetson Xavier NX。Jetson系列都是低功耗的模塊化系統(tǒng)，具備CPU、GPU、PMIC、DRAM和閃存，進(jìn)一步豐富端側(cè)的應(yīng)用場(chǎng)景。

曾經(jīng)主導(dǎo)云端AI芯片市場(chǎng)的英偉達(dá)，在面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的突圍后，正在用云端加邊緣一體化的解決方案吸引更多客戶，面向終端以及邊緣端的Jetson系列產(chǎn)品就是英偉達(dá)的新武器。

如今再去看英偉達(dá)的AI布局，已經(jīng)非常清晰明了，只要技術(shù)可以觸及的軟硬件，統(tǒng)統(tǒng)都要自己做，廣撒網(wǎng)多撈魚，產(chǎn)品總會(huì)越賣越多。

雖然GPU是一塊磚，哪里需要往哪里搬，但是隨著諸如FPGA、ASIC等產(chǎn)品在端側(cè)的快速鋪貨，英偉達(dá)的GPU優(yōu)勢(shì)并不明顯。

不過，英偉達(dá)的產(chǎn)品策略對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)速度一直很快，從顯卡起家的他們并不會(huì)囿于GPU的思維，英偉達(dá)的DLA（深度學(xué)習(xí)加速器）和Xavier，一個(gè)ASIC和一個(gè)SoC，都證明了他們可以創(chuàng)建各種各樣的加速器，而不僅僅是GPU。

而且英偉達(dá)耕耘這么多年，本身的優(yōu)勢(shì)也非常明顯。強(qiáng)大成熟的軟硬件生態(tài)能力是很多初創(chuàng)公司都無法比肩的，其次是技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，顯卡架構(gòu)的迭代和升級(jí)都是英偉達(dá)每年上億研發(fā)支出的成果。除此之外，早期的產(chǎn)業(yè)端積累以及產(chǎn)品的口碑也讓他們的端側(cè)擴(kuò)張之路會(huì)走的更加順暢。

在人工智能技術(shù)快速迭代、新架構(gòu)層出不窮，以及應(yīng)用場(chǎng)景更加多元的當(dāng)下，英偉達(dá)從AI引領(lǐng)者的角色正在轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)追趕者，從他們的AI產(chǎn)品線中也能管窺一豹，以點(diǎn)帶面，強(qiáng)調(diào)云邊緣端一體化，抓幾個(gè)重點(diǎn)場(chǎng)景推出軟硬件在內(nèi)的解決方案，同時(shí)以賦能者的身份，涌入市場(chǎng)前景更為廣闊的端側(cè)市場(chǎng)。

曾經(jīng)被AI眷顧的英偉達(dá)，高光之后，會(huì)有個(gè)華麗的轉(zhuǎn)身嗎？