雷鋒網(wǎng)按，本文分析了目前AI芯片市場(chǎng)的情況，以及NVIDIA在這一市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。不過，隨著芯片巨頭在AI芯片領(lǐng)域有了新的進(jìn)展，NVIDIA將會(huì)面臨更多的挑戰(zhàn)，2019年AI芯片市場(chǎng)會(huì)如何？
作者將會(huì)分三部分進(jìn)行介紹，本文是第一部分。
NVIDIA的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)
過去的五年，NVIDIA在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域成為了規(guī)模數(shù)十億美元的巨頭，并且沒有一次面對(duì)持續(xù)且非常強(qiáng)勁的對(duì)手，這是一個(gè)令人驚訝的事實(shí)。NVIDIA快速增長(zhǎng)的動(dòng)力來自人工智能（AI）和高性能計(jì)算（HPC）對(duì)GPU芯片的需求。NVIDIA首席執(zhí)行官Jensen Huang喜歡談?wù)撋疃葘W(xué)習(xí)的“寒武紀(jì)爆炸”，指的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的快速迭代。
目前，我們處于AI芯片爆發(fā)的門口，全球許多大型和小型公司都加入其中。三年前，芯片創(chuàng)業(yè)公司幾乎不可能獲得風(fēng)險(xiǎn)投資，現(xiàn)在，有數(shù)十家資金充足的挑戰(zhàn)者在研發(fā)AI芯片。
去年，NVIDIA和 IBM為世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)提供芯片（據(jù)稱其中95％的性能歸功于NVIDIA的Volta GPU）。雖然這是一項(xiàng)令人難以置信的成就，但許多人開始懷疑NVIDIA的輝煌能否持續(xù)。
在最新報(bào)告季度，NVIDIA數(shù)據(jù)中心收入同比增長(zhǎng)58％至7.92億美元，占公司總收入的近25％。過去的四個(gè)季度總營(yíng)收達(dá)到28.6億美元。如果能夠保持這種增長(zhǎng)趨勢(shì)，2019年數(shù)據(jù)中心營(yíng)收或達(dá)到約45億美元。
毫無疑問，NVIDIA以其強(qiáng)大的可擴(kuò)展架構(gòu)為動(dòng)力打造出受歡迎的產(chǎn)品。NVIDIA現(xiàn)在擁有一個(gè)強(qiáng)大且持續(xù)更新的軟件，高校、初創(chuàng)公司和合作伙伴使其成為由其新創(chuàng)建的生態(tài)的主導(dǎo)者。有些人會(huì)認(rèn)為這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)是堅(jiān)固的護(hù)城河，但暴風(fēng)云正在出現(xiàn)。潛在的威脅來自英特爾，谷歌，AMD以及數(shù)十家美國(guó)和中國(guó)的初創(chuàng)公司。
目前為止，在我看來，大部分競(jìng)爭(zhēng)者都“火力不足”。因?yàn)槲曳浅Ｓ行判某斯雀�，其它挑�?zhàn)者都沒有搶奪了NVIDIA的市場(chǎng)份額。讓我們來看看目前的競(jìng)爭(zhēng)格局，2019年將會(huì)變得非常有趣。
重磅的競(jìng)爭(zhēng)者
根據(jù)紐約時(shí)報(bào)的統(tǒng)計(jì)，有超過40家創(chuàng)業(yè)公司進(jìn)入AI芯片領(lǐng)域，但實(shí)際情況是，只有少數(shù)公司能在這個(gè)市場(chǎng)上取得真正的成功（比如收入超過10億美元）。對(duì)于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）的訓(xùn)練，鑒于其產(chǎn)品的實(shí)力，市場(chǎng)占有率和生態(tài)系統(tǒng)，NVIDIA難以被擊敗。然而，目前市場(chǎng)規(guī)模還小的推理芯片市場(chǎng)最終將超過訓(xùn)練市場(chǎng)。
與訓(xùn)練不同，推理不是單一的市場(chǎng)。推理包含了云端和終端，每一種應(yīng)用對(duì)深度學(xué)習(xí)算法、性能、功耗和延遲都有特定的要求。另外，在推理市場(chǎng)還沒有絕對(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者，即便NVIDIA聲稱在汽車市場(chǎng)擁有領(lǐng)導(dǎo)地位。
出于這些原因，推斷市場(chǎng)是大多數(shù)新進(jìn)入者主要或最初關(guān)注的方向。讓我們來看看重磅的競(jìng)爭(zhēng)者。
谷歌
谷歌是最早推出專用芯片（ASIC）的公司之一，然而谷歌可能是NVIDIA最大的客戶之一。谷歌的“Tensor Processing Units”（TPU）芯片已經(jīng)更新至第三代，可以加速云端的深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，最近還可以加速推理處理。據(jù)悉，用于訓(xùn)練和處理DNN的Google TPU的性能相當(dāng)穩(wěn)定，單芯片每秒性能可達(dá)45 TOPS。相比之下，NVIDIA的Volta性能最高可達(dá)125 TOPS。第一批TPU只供內(nèi)部使用，現(xiàn)在谷歌將它們作為服務(wù)提供給Google Compute Cloud的客戶。
雖然TPU會(huì)對(duì)谷歌的人工智能的發(fā)展產(chǎn)生影響，但除了內(nèi)部的，對(duì)外的服務(wù)（這是一個(gè)相當(dāng)大的市場(chǎng)）是故意限制的。TPU只能用于培訓(xùn)和運(yùn)行Google TensorFlow框架，無法使用它來訓(xùn)練或運(yùn)行使用Apache MxNet或PyTorch構(gòu)建的AI，PyTorch框架的重要推動(dòng)者是Facebook 和微軟。TPU也不能用于非AI HPC應(yīng)用，這一領(lǐng)域GPU占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位。
此外，TPU也不向企業(yè)或政府的數(shù)據(jù)中心出售。但谷歌對(duì)此表示滿意，因?yàn)樗鼘PU和TensorFlow視為其全面的AI領(lǐng)導(dǎo)力戰(zhàn)略。針對(duì)硬件的軟件優(yōu)化，可以構(gòu)建強(qiáng)大而耐用的平臺(tái)。
TPU更直接的影響可能是驗(yàn)證ASIC可以作為GPU的替代品，至少對(duì)潛在投資者而言如此。深度學(xué)習(xí)芯片初創(chuàng)公司的首席執(zhí)行官表示，一旦谷歌宣布其TPU，風(fēng)險(xiǎn)資本就開始尋找投資目標(biāo)，他隨后獲得了數(shù)億美元投資。
谷歌一直擅長(zhǎng)從NVIDIA的GPU技術(shù)大會(huì)（通常在三月份）的可預(yù)測(cè)信息中竊取一些引人注意的信息，如果今年谷歌發(fā)布性能強(qiáng)大的7nm TPU，對(duì)比我不會(huì)感到驚訝。
亞馬遜也在去年秋天宣布，正在為推理處理研發(fā)ASIC。但是，該芯片仍在開發(fā)中。
英特爾
英特爾是非常重磅的玩家，雖然該公司打算使用Nervana芯片在2019年參與人工智能訓(xùn)練和推理的競(jìng)爭(zhēng)，但它意識(shí)到推理將是更大的市場(chǎng)，并且擁有非常強(qiáng)大的實(shí)力。
除了Xeon CPU（最近更新后，推理性能得到顯著提升），該公司還分別收購了MobileEye和Movidius，用于汽車和嵌入式推理。我已經(jīng)看過這兩種設(shè)備的演示，它們的確令人印象深刻。英特爾還推出了OpenVino軟件工具包，它允許開發(fā)人員在任何地方進(jìn)行訓(xùn)練，然后在英特爾處理器上進(jìn)行優(yōu)化和運(yùn)行。
CES 2019上，英特爾透露正在與Facebook密切合作準(zhǔn)備推出Nervana神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NNP-I），因?yàn)樵S多人猜測(cè)Facebook正在開發(fā)自己AI加速器。與此同時(shí)，英特爾副總裁兼AI產(chǎn)品總經(jīng)理Naveen Rao在 Twitter上分享，NNP-I是采用英特爾10nm的SoC，并采用IceLake x86內(nèi)核。
對(duì)于訓(xùn)練，英特爾最初的計(jì)劃在收購Nervana一年的2017年宣布“Lake Crest”Nervana NNP。之后推遲到2018年，然后，公司決定重新開始。這可能是因?yàn)橛⑻貭栆庾R(shí)到第一款Nervana設(shè)備不足以大幅超越NVIDIA。
高通和蘋果
為了完整性，我將高通和蘋果也包括在內(nèi)，因?yàn)樗鼈兌继峁┝肆钊擞∠笊羁痰氖謾C(jī)人工智能功能（高通也布局IoT和自動(dòng)駕駛汽車）。蘋果專注于iPhone A系列CPU和用于手機(jī)AI的iOS操作系統(tǒng)支持。隨著移動(dòng)平臺(tái)成為語音和圖像AI推理的主要平臺(tái)，這兩個(gè)玩家擁有大量可用于建立領(lǐng)導(dǎo)力的IP（盡管華為我們也非常努力地推動(dòng)人工智能。）
AMD
過去三年，AMD一直在努力讓AI的軟件正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)我2015年在那里工作時(shí)，如果沒有啟動(dòng)Windows，你甚至無法在Linux服務(wù)器上運(yùn)行GPU。從那時(shí)起，AMD進(jìn)行了很多工作，ROCm軟件和編譯器簡(jiǎn)化了CUDA的遷移，并且在其芯片上加速數(shù)學(xué)庫MlOpen（不要與OpenML混淆）。然而，目前AMD的GPU仍然至少落后NVIDIA V100產(chǎn)品一代，而V100推出已經(jīng)接近兩年了。
AMD是否有能力在7nm上與NVIDIA TensorCores競(jìng)爭(zhēng)，還有待觀察。AMD可能會(huì)決定更多地關(guān)注推理市場(chǎng)，可能推出自動(dòng)駕駛汽車平臺(tái)，類似NVIDIA Xavier SoC，時(shí)間會(huì)證明。
賽靈思
Xilinx 的FPGA在2018年表現(xiàn)出色，除了宣布其7nm的下一代架構(gòu)外，還與微軟、百度 、亞馬遜、阿里巴巴、戴姆勒-奔馳等合作伙伴達(dá)成合作。在AI推理中，F(xiàn)PGA具有優(yōu)于ASIC的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)镕PGA可以針對(duì)特定的應(yīng)用進(jìn)行即時(shí)重新配置。當(dāng)基礎(chǔ)技術(shù)快速變化時(shí)，這很重要，就像AI一樣。
例如，微軟展示了其FPGA（來自賽靈思和英特爾）如何在深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中對(duì)特定層，可以使用1bit，3bit或其它精度的數(shù)據(jù)。這可以大大加快處理速度，并減少延遲，同時(shí)降低功率。此外，即將推出的Xilinx 7nm芯片稱為Versal，具有AI和DSP引擎，可加速特定應(yīng)用程序處理以及自適應(yīng)邏輯陣列。Versal將在今年的某個(gè)時(shí)候開出貨，我認(rèn)為這可能是推理處理的改變者。
