AI 芯片：一場(chǎng)燒錢的瘋狂競(jìng)賽

眾所周知，企業(yè)，尤其是超大規(guī)模企業(yè)和云計(jì)算構(gòu)建商，都希望可以利用生成式人工智能，目前他們正在花費(fèi)巨資購(gòu)買人工智能加速器和相關(guān)芯片，以創(chuàng)建人工智能訓(xùn)練和推理集群。

不過，你想要試著算一算到底花了多少錢卻很困難。因?yàn)楹茈y劃清人工智能芯片與構(gòu)成系統(tǒng)的周邊設(shè)備之間的界限。估算人工智能市場(chǎng)規(guī)模的部分問題在于，沒有人真正知道服務(wù)器在制造和銷售之后會(huì)發(fā)生什么，以及它被用來做什么。舉例來說，你怎么知道一臺(tái)裝載了 GPU 的機(jī)器到底做了多少 AI 工作或 HPC 工作？

早在 12 月份假期結(jié)束時(shí)，筆者就深入研究了 IDC 的 GenAI 支出預(yù)測(cè)，該預(yù)測(cè)非常吸引人，因?yàn)樗鼘?GenAI 工作負(fù)載與其他類型的 AI 區(qū)分開來，并討論了構(gòu)建 GenAI 系統(tǒng)所需的硬件、軟件和服務(wù)支出。當(dāng)然，筆者也提到了 AMD 首席執(zhí)行官蘇姿豐在 2022 年和 2023 年就各類數(shù)據(jù)中心人工智能加速器（包括 GPU 和所有其他芯片）提出的最初和修訂后的總目標(biāo)市場(chǎng)。

要提醒大家的是，蘇姿豐表示，數(shù)據(jù)中心 AI 加速器的目標(biāo)市場(chǎng)總額在 2023 年約為 300 億美元，到 2027 年底將以約 50% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)到 1500 億美元以上。但一年后，隨著 12 月 "Antares "Instinct MI300 系列 GPU 的發(fā)布，GenAI 熱潮驟然升溫，蘇姿豐表示，AMD 預(yù)計(jì) 2023 年數(shù)據(jù)中心 AI 加速器的市場(chǎng)規(guī)模為 450 億美元，到 2027 年將以超過 70% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，達(dá)到 4000 億美元以上。

這還僅僅是加速器，而不是服務(wù)器、交換機(jī)、存儲(chǔ)和軟件。New Street Research 的 Pierre Ferragu 團(tuán)隊(duì)在科技領(lǐng)域做了很多工作，他們?cè)谕铺厣习l(fā)布了一份關(guān)于 4000 億美元數(shù)據(jù)中心加速器 TAM 可能如何細(xì)分的報(bào)告。

這是一個(gè)非常大的數(shù)字，它假定在 TAM 預(yù)測(cè)期結(jié)束時(shí)，人工智能服務(wù)器、存儲(chǔ)和交換機(jī)的銷售額約為 1 萬億美元。

從 2024 年開始，筆者從富國(guó)銀行股票研究公司（Wells Fargo Equity Research）董事總經(jīng)理兼技術(shù)分析師亞倫-瑞克斯（Aaron Rakers）那里獲得了 GPU 的銷售預(yù)測(cè)，并在電子表格中找到了一些樂趣。該模型涵蓋了從 2015 年到 2022 年的數(shù)據(jù)中心 GPU 銷售情況，并對(duì) 2023 年（預(yù)測(cè)時(shí)數(shù)據(jù)中心 GPU 銷售尚未結(jié)束）和 2027 年進(jìn)行了預(yù)測(cè)。富國(guó)銀行的預(yù)測(cè)模型也早于 AMD 最近幾個(gè)月做出的修訂預(yù)測(cè)，AMD 稱 2024 年 GPU 銷售收入將達(dá)到 40 億美元。

無論如何，富國(guó)銀行的模型顯示，2023 年 GPU 的銷售額為 373 億美元，全年出貨量為 549 萬臺(tái)。出貨量幾乎翻了一番，其中包括各種 GPU，而不僅僅是高端 GPU。GPU 收入增長(zhǎng)了 3.7 倍。根據(jù)預(yù)測(cè)，2024 年的數(shù)據(jù)中心 GPU 出貨量將達(dá)到 685 萬塊，同比增長(zhǎng) 24.9%，收入將達(dá)到 487 億美元，同比增長(zhǎng) 28%。根據(jù)預(yù)測(cè)，2027 年的 GPU 出貨量將達(dá)到 1351 萬個(gè)，數(shù)據(jù)中心 GPU 銷售額將達(dá)到 953 億美元。在這個(gè)模型中，英偉達(dá)在 2023 年的收入市場(chǎng)份額為 98%，到 2027 年才下降到 87%。

最近，Gartner 和 IDC 都發(fā)布了一些關(guān)于人工智能半導(dǎo)體銷售的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，我們不妨對(duì)它們進(jìn)行一下了解，以便嘗試估計(jì)一下人工智能芯片市場(chǎng)的現(xiàn)狀，以及若干年后可能出現(xiàn)的情況。

從 Gartner 開始。將近一年前，Gartner 發(fā)布了一份關(guān)于 2022 年人工智能半導(dǎo)體銷售額的市場(chǎng)研究報(bào)告，并對(duì) 2023 年和 2027 年的銷售額進(jìn)行了預(yù)測(cè)；幾周前，Gartner 又發(fā)布了一份修訂版預(yù)測(cè)報(bào)告，對(duì) 2023 年的銷售額進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并對(duì) 2024 年和 2028 年的銷售額進(jìn)行了預(yù)測(cè)。第二份報(bào)告的市場(chǎng)研究還包含一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這里將其添加到下表中。

Gartner 公司副總裁兼分析師 Alan Priestly 表示，到 2026 年，所有售出的個(gè)人電腦芯片都將是人工智能個(gè)人電腦芯片，因?yàn)樗泄P記本電腦和臺(tái)式機(jī) CPU 都將包含某種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器。

用于加速服務(wù)器的 AI 芯片是關(guān)注的重點(diǎn)，這些芯片的收入（假設(shè)不包括其所附帶的 HBM、GDDR 或 DDR 內(nèi)存的價(jià)值）在 2023 年為 140 億美元，預(yù)計(jì)在 2024 年將增長(zhǎng) 50%，達(dá)到 210 億美元。但在 2024 年至 2028 年期間，服務(wù)器用人工智能加速器的復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)僅為 12% 左右，銷售額將達(dá)到 328 億美元。Priestly 表示，像 TPU 以及亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的 Trainium 和 Inferentia 芯片（僅舉兩例）這樣的定制 AI 加速器在 2023 年只推動(dòng)了 4 億美元的收入，到 2028 年也只能推動(dòng) 42 億美元的收入。

如果人工智能芯片的價(jià)值占計(jì)算引擎價(jià)值的一半，而計(jì)算引擎的價(jià)值占系統(tǒng)成本的一半，那么這些相對(duì)較小的數(shù)字加起來，就可以從數(shù)據(jù)中心的人工智能系統(tǒng)中獲得相當(dāng)大的收入。

現(xiàn)在，讓我們來看看 IDC 是如何看待人工智能半導(dǎo)體和人工智能服務(wù)器市場(chǎng)的。該公司幾周前發(fā)布了這張有趣的圖表。

在這張圖表中，IDC 將 CPU、GPU、FPGA、定制 ASIC、模擬設(shè)備、內(nèi)存和其他用于數(shù)據(jù)中心和邊緣環(huán)境的芯片的所有收入?yún)R總在一起。然后，再剔除計(jì)算、存儲(chǔ)、交換機(jī)和其他設(shè)備的收入，因?yàn)檫@些設(shè)備適用于人工智能訓(xùn)練和人工智能推理系統(tǒng)。這不是所有系統(tǒng)的價(jià)值，而是系統(tǒng)中所有芯片的價(jià)值；因此不包括機(jī)箱、電源、冷卻、主板、立卡、機(jī)架、系統(tǒng)軟件等。如圖所示，該圖表包含 2022 年的實(shí)際數(shù)據(jù)，并仍在估算 2023 年至 2027 年的數(shù)據(jù)。

在 IDC 的這份分析中，半導(dǎo)體的人工智能部分從 2022 年的 421 億美元增長(zhǎng)到 2023 年的預(yù)計(jì) 691 億美元，2022 年到 2023 年的增長(zhǎng)率為 64.1%。IDC 認(rèn)為，今年的人工智能芯片收入（這并不僅僅指 XPU 的銷售額，而是指數(shù)據(jù)中心和邊緣的人工智能系統(tǒng)中的所有芯片內(nèi)容）將增長(zhǎng) 70%，達(dá)到 1,175 億美元。如果計(jì)算 2022 年至 2027 年的數(shù)字，IDC 預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)中心和 AI 系統(tǒng)中的 AI 芯片內(nèi)容的總收入將以 28.9% 的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到 2027 年達(dá)到 1933 億美元。

該圖表的博文發(fā)表于 5 月底，是基于 2 月份的一份報(bào)告。在那篇文章中，IDC 添加了一些服務(wù)器收入的數(shù)字，將人工智能服務(wù)器與用于其他工作負(fù)載的服務(wù)器區(qū)分開來。

IDC 預(yù)計(jì)，2023 年全球服務(wù)器銷量將下降 19.4%，僅略低于 1200 萬臺(tái)，但由于人工智能服務(wù)器的平均售價(jià)非常高，人工智能服務(wù)器的收入（基于去年對(duì) 2022 年人工智能服務(wù)器收入 98 億美元的估計(jì)）增長(zhǎng)了 3.2 倍，達(dá)到 313 億美元，占市場(chǎng)份額的 23%。IDC 預(yù)計(jì)，到 2027 年，AI 服務(wù)器將帶動(dòng) 491 億美元的銷售額。IDC 沒有透露其對(duì) 2027 年服務(wù)器收入的最新預(yù)測(cè)，但正如這里所顯示的那樣，截至 2023 年底，這一數(shù)字為 1891.4 億美元。

順便提一下，在 IDC 劃分服務(wù)器市場(chǎng)時(shí)，使用 CPU 上的原生矩陣或矢量引擎在 CPU 上進(jìn)行人工智能運(yùn)算的機(jī)器不被視為加速型，無論如何，筆者認(rèn)為對(duì) 2027 年人工智能服務(wù)器收入的預(yù)測(cè)過低，或者對(duì) 2027 年整體服務(wù)器收入的預(yù)測(cè)過高，或者兩者兼而有之。到 2027 年，具有某種加速功能的人工智能服務(wù)器的收入占比或?qū)⒙缘陀谝话耄夜P者假設(shè)數(shù)據(jù)中心將出現(xiàn)大量的加速和生成式人工智能。