芯片产业的趋势

一、芯片产业的简单分类

1. CPU,也就是单芯⽚。但是 Intel本身就是单芯⽚时代的产物,所以它的策略就是把单芯⽚做到最好,所谓Intel Inside,我是这⾥最好的。⽽最好的其实是两个东⻄,⼀个是设计,但是另⼀个是制程。单芯⽚就⼀定绕不开制程,就是我到底把它做到多⼩,现在讲的3纳米,5纳米。

2.GPU,图形加速处理器。NVIDIA特别应⽤导向,它的应⽤导向这和它的历史有关,它从9 3年开始就做图形加速。⼀开始其实有好多家,多的时候有70多家,但到最后剩它⼀家。剩下它⼀家就总结出很多规律来,⼀个核⼼规律就是永远不做独特技术,做专有技术。也就相当于要做DOS, 做windows,或者做能够和windows兼容的应⽤。⽽不要去做基于苹果的应⽤,因为基于苹果的应⽤和windows不兼容,那你就只能⽤在苹果电脑上,这样你的这个市场就很 窄。⽽它是什么都可以,它⽀持的标准最多,这样它慢慢就做起来了。GPU用场景比较广泛,除了计算中心,也就是云平台的需求,还包括⼈⼯智能市场。⼜可以细分成两个,⼀个是⼈⼯智能的⽀持平台云计算的市场,建数据中⼼需要⼤量的GPU。另⼀个⼈⼯智能应⽤的市场就是⾃动驾驶。后⾯还有⼀个现在属于叫元宇宙的市场。

3.DPU,叫data processing units,数据中⼼⾥⾯专⻔做数据处理的。尤其是数据库⾥⾯,在⼤的云计算中⼼⾥⾯,它需要⼤量的数据调⽤,⽽随着数据搬运调⽤的时候就需要做到最⾼速,要不然数据传输都把速度给损耗掉了,所以这是要专⻔的处理芯⽚来做这个,这样 CPU+GPU+DPU的数据库⽅案,在云计算⽅案就会有格外的优势。

4.FPGA。这种芯⽚有⼀定的编程能⼒就可修改。可以把你的程序灌到芯⽚⾥,⽽且你下次还可以再修改。它的好处就是成本⽐较低,就是给你提供⼀个可擦写可录⾳的空⽩磁带。但是它的坏处就是它的⾃主的设计还是受⼀定的局限。⽽现在这是⽐较最常⽤的,毕竟你开发专有芯⽚投⼊太⼤。即使是FPGA基本上也是百万美元级别,最起码⼏百万美元才能做,所以也不便宜。其实芯⽚设计都不便宜,所以现在⼤多数的专⽤芯⽚都是基于FPGA的,⽐如著名的特斯拉的FSD芯⽚,就是它⾃动驾驶的芯⽚,它号称⾃⼰的⾃动驾驶能⼒是世界最强,其实它是⼀个FPGA芯⽚,因为它的芯⽚都是⾃⼰设计的内容灌到别⼈的空⽩带⾥,只是它不会说是谁的空⽩带⼚商,⽽只会说⾃⼰灌的内容。

5.ASIC芯⽚。ASIC芯⽚就从更基础⻆度去定制,就是我设计完成之后不能重新编程了,不可以改写了。但是我是从最底层修改设计的,⽽我的结构都是为这事来做的,所以我的效率理论上讲就⽐FPGA要⾼。虽然我的开发成本也要⾼很多,因为我是从头设计的,我连底层结构都是⾃⼰设计的,我就要掏更多钱了。就是我连空⽩带都得⾃⼰掏钱重新做,那成本就⾼了,所以ASIC芯⽚的设计基本上需要⾄少⼤⼏千万美元甚⾄上亿美元了。但这还是有公司愿意做,因为当我需求量⼤的话,我把效率放到第⼀位,那我就值得去做。最著名的就是⾕歌的TPU,其实它是⼀个ASIC芯⽚,也就是它的定制性更强,它的效率就更⾼。⾕歌的TPU有⼀个特点,因为⾕歌认为云计算是未来,相当于当年美国在电⽓化时代,它认为未来计算能⼒就跟电⼒⼀样,应该由⼀个机构统⼀⽣成,然后⽤电⽹⽤,也就是现在的互联⽹输送到各家企业,然后各家企业可以享受这个能⼒。⽽不是每家企业⾃⼰来建⽴⾃⼰的计算中⼼,这就相当于当年不是每家企业⾃⼰建电站⼀样,⽽是统⼀有个电站,然后⽤电⽹输送到各家各户这种模式。从这⻆度讲,⾕歌就认为它要⽣产TPU,这能让它的计算能⼒增强,但是它只给⾃⼰,它要建⾃⼰的计算中⼼,因为它计算中⼼建好了以后,它不是卖芯⽚,⽽是卖计算处理能⼒的,⽽将来的计算能⼒就是新的电⼒。

二、理解CPU的关键指标

1.芯片制程。芯片制程指的是集成电路内电路之间的间距,具体来说,指的是晶体管结构中的栅极的线宽,也就是XX纳米工艺中的数值。宽度越窄,功耗越低。随着芯片技术的发展,芯片制程已经可以做到2nm,不过这是实验室中的数据,具体到量产工艺,各国不尽相同。目前最先进的量产工艺是5nm,中国台湾的台积电,韩国的三星电子都已经推出相关的技术,实现了量产出货。当Intel这边⽣产不出来,⽽AMD找台积电⽣产5纳⽶、7纳⽶,那AMD的竞争优势就出来了。美国有学者专⻔做研究,就是终极来说,算⼒可以⽤算法来加速,包括⽤含算法的芯⽚来加速,但是总的来说那基本速度⽔平是恒定的,就是加速加不了多少,到最后都可基本素质⽔平相关。⽽基本素质就和制程到底是多⼤相关,⽐如3纳⽶⼀定⽐5纳⽶好,5纳⽶⼀定⽐7纳⽶好,这是很明确的。这就造成很有趣的局⾯,因为AMD没 有⾃⼰的⽣产部⻔,所以它就可以和最好的⽣产公司去合作,它就可以做出最好的芯⽚,然后去蚕⻝ Intel的市场,所以 AMD和Intel是此消彼⻓的。因为Intel⾃⼰的⽣产⼯艺有问题,它只⽤⾃⼰的⼚来给⾃⼰⽣产。像台积电已经做到5纳⽶3纳⽶了,⽽Intel 7纳⽶都还没推出来,还是10纳⽶的。⽽AMD没这包袱,AMD不⾃⼰⽣产,AMD是找台积电,⽽台积电可以把最好的技术给它,所以 AMD的芯⽚就很强。其实在1 0纳⽶之前, AMD都受压制,因为Intel⾃⼰搞出来了1 0纳⽶。但1 0纳⽶之后,Intel没有了,这样AMD就解放了。

2.芯片设计。其实,现在芯⽚设计⽐芯⽚的制程、⽐芯⽚的⽣产更重要,因为设计要把算法放进去,所以牺牲⼀点制程是可以理解的。如果找不到7纳⽶的供应商,⽽我⽤1 0纳⽶,1 4纳⽶,甚⾄2 8纳⽶都还⾏,所以制程不是最致命的问题。尤其英伟达的显卡很明显,就是它结构设计的好,所以它的制程可以⽤差的,就是它更⼤,但是它的效果和别⼈差不多。比如,Intel不是不好,其实也挺好的,虽然它制程落后,但它最新的酷睿1 2效果特别好。就是它依然只是1 0纳⽶,因为现在7纳 ⽶5纳⽶都没有了,但是它⽤了1 0纳⽶打败了⼈家的7纳⽶5纳⽶的最好的处理器,这说明它的设计⽔平确实⾼。再比如,GPU市场也是如此,  GPU主要是显卡。现在主要是两个竞争对⼿,⼀个是英伟达,⼀个是 AMD,其它就⽐较少⼀点。在⼀个不增⻓相对稳定的市场,有两家竞争对⼿,这跟CPU领域差不多。但是这个市场 NVIDIA就进来了,Intel反倒没进来。但是同时做好设计和⽣产,尤其这两个领域都做到顶尖就很难。因为你只会⽣产没有⽤,⽽是你⼀定要最⾼⽔平的制程来配合。也就是你同时是设计的全球第⼀和⽣产的全球第⼀,⽽这难度很⼤。因为,制程工艺改进的投入是非常大,据SEMI国际半导体产业协会的芯片主流设计成本模型图,采用FinFET工艺的5nm芯片设计成本已是28nm工艺设计成本的近8倍,更复杂的GAA结构耗费的设计成本只会更多,这仅仅只是芯片设计、制造、封装、测试中的设计环节,晶圆代工厂实际研发技术、建厂、买生产设备耗费的资金会更多,如今年三星在美国得克萨斯州计划新建的5nm晶圆厂预计投资170亿美金。设计投入更像是什么游戏?只要参与进去,你就下不了场,不断投入。所以,一想保持设计全球第一,又想保证全球生产第一,确实很难,这没法兼顾。所以落后的制程⼯艺是拖累了Intel。

三、芯片市场

1.云计算。⼀个现在正在爆发中的⼤市场就是云计算。云计算的核⼼就是在各地建⼤量的数据中⼼。为什么建⼤数据中⼼?因为现在全球的算⼒增⻓落后于数据增⻓。就是现在数据还是指数级增⻓的,⽽算⼒跟不上。⽐如以前响应速度⾜够快,处理的内容也⾜够多,现在这个处理就不⾏了,例如⽤视频直播就出现卡顿了,你在跟⼈聊就不舒服了。⽽数据中⼼的核⼼就是计算能⼒要跟得上,所以下⼀个阶段必然是⼀个⼤规模建设数据中⼼的阶段。这就意味着⼤量的硬件投⼊,⼤量的芯⽚的投⼊。尤其超算中⼼其实是计算中⼼的⼀个⼩缩影,因为它需要特别强⼤的算⼒来⽀持。而且,现在全球⾸台E级的超算中⼼⽤的是全AMD架构,意思就不光有CPU、GPU,还有包括DPU,它已经是⼀个完整的解决⽅案了。⼀堆的SOC不停的复制就是⼀个⼤的数据中⼼。简单说,它整体可以⽤AMD来⽀持,但是⽤Intel⽀持就弱⼀些,所以Intel的核⼼问题没解决,就⼀个CPU的竞争⼒在减弱,另⼀个是系统性⽅⾯的优势没有凸显。因为系统芯⽚优势要看你的 GPU规模化⽣产的能⼒,规模化系统推出就是你的战略重⼼的,看你是不是能够像你的CPU⼀样不断的升级你的GPU。像⻩仁勋每年的演讲,每年做的开发商⼤会,他都不断的在推他的GPU⼜⽐过去快了多少倍,所以就知道它的⼤量研发投⼊是在GPU上,⽽不是在CPU。⽽Intel在GPU上的投⼊明显没有看到那么多,因为他每回推新产品的时候还是围绕CPU的,但是整个异构计算的重⼼不是CPU,⽽是GPU。云计算数据中⼼的芯⽚需求,虽然现在确实是CPU的需求⼤,现在规模是两百多亿的市场,但是 GPU增速快得多。CPU的增速每年才14%, GPU的增速每年38%,原因就是往往在⼀个计算中⼼⾥⼀块CPU会搭好多块GPU,不是⼀块CPU对应⼀块GPU,平均是⼀块CPU对 应8块GPU,甚⾄有对应⼆三⼗个的GPU的。但是⼀般来说,平均数对应8块GPU,这样数据中⼼越建,GPU的市场越⼤。尤其是未来数据中⼼越是靠GPU打天下的,所以你有GPU才能说真正把云计算市场吃下来。⽽你只靠CPU去打云计算市场,实际上你正在⾯临越来越多的竞争。就像现在Intel⼀样,号称⾯向计算中⼼,但实际上你的市场份额反倒不上升,这就是这个问题了。而英伟达的GPU市场增⻓⾮常快,90%的超级计算机使⽤英伟达的GPU,全球超算100名中的41%使⽤英伟达GPU。

2.⾃动驾驶。自动驾驶的计算硬件设备上,尤其计算设备上,NVIDIA已经是⻰头了。虽然这个市场还没爆发,⽽这市场现在开始慢慢热起来了,因为当你带激光雷达的后⾯必然要强⼤的计算设备⽀持,所以⻋载的计算设备的市场会爆发到巨⼤。所以企业甭管你做多⼤,其实考验的第⼀是眼光,第⼆是投⼊的决⼼。因为你甭管做多⼤,你都要为未来提前下注。你甭管做多⼤,你下注的时候分量都不轻。也就是你没有办法同时下注所有的未来机会,你只能去赌博,虽然是理性的分析,理性的预测,但是必然要下注,这就意味着要有决策能⼒,要能够拍板,所以这个很重要。意思就是⾃动驾驶是⼈⼯智能硬件最⼤的下⼀个,包括声⾳的处理,云的处理都有专⻔的硬件,但是⾃动驾驶会是最⼤的⼀个,这个市场正在成熟,2022年开始已经可以⻅收⼊利润。

3.元宇宙。最大的业务是Omniverse, ⽽Omniverse现在还需先整合,现有云平台能⽀持通⽤⽂件格式,然后能让各种应⽤跑起来,能够把3 D的⽂件交互做起来,或者能够调⽤不同格式的⽂件,让在各个渠道调⽤⽂件进⾏处理,所以先要把这基础打牢,如果格式都没有统⼀就差了⼗万⼋千⾥。这个是下⼀个,可能过5年之后才⻅收⼊利润。现在没有收⼊利润,因为连研发都没有完整。这样可以看到是⼀级⼀级递进的。英伟达的GPU正好是在做图形加速这⼀类。本来这类别不⼤,就是游戏,但是他⼜找到⼀个⼤类别,就是⼈⼯智能计算的⽀持。当⼈⼯智能进⼊爆炸期的时候,它就很容易变成云计算的⽀持。这就变成云计算需要的GPU,就是云计算的硬件,现在⼤量云计算是⽀持⼈⼯智能的,所以它上来就不是⼀个通⽤的东⻄,⽽是专⽤的东⻄,当下从专⽤计算转到通⽤计算,相当于⼈家需要转变,⽽他就站在未来的部分。

四、芯片巨头的前景

1.英伟达。显然,其中最优秀的企业就是英伟达,英伟达的短,中、⻓期布局⾮常合理,竞争⼒很强。竞争⼒强的核⼼靠的不是纯技术,如果纯靠技术,像Intel纯靠技术时,有时候技术突破就不可控制的,尤其你要在双向都要突破,两条腿全要强才能⾛得好。如果⼀条腿不⾏,那有⼀段时间就不够强。但是英伟达的优势不是纯靠技术,英伟达优势是产业⽣态构建,就是让别⼈在使⽤我的技术的时候,我要让他尽可能的好使,尽可能容易调⽤,这是它核⼼竞争⼒。同时它在云计算、人工智能和元宇宙这⼏个领域的布局,未来市场空间都很⼤,想象⼒都可以很强。所以市盈率来判断,40倍市盈率是⼀个快速成⻓的公司的还算不错的估值,就是不算⾼,尤其英伟达这么⼤的未来空间,50倍的市盈率也不是特别⾼。但是因为现在⽔急浪⼤,所以肯定有波动,就是50倍市盈率不⾼,但是也可能会某天跌到30多倍,建议以50倍为标准,尤其低于40倍那就赶紧买,因为它⼀定会涨回去,毕竟它的成⻓性是有保障的。我们要会看成⻓性,如果每年都有50%业绩增⻓的公司,四五⼗倍的市盈率是可以的,如果更低就更好了,那就是你赚的时候了,所以英伟达继续会成为⻰头。

2.AMD。还会保持⼀定竞争⼒,虽然和英伟达⽐还会差不少。

3.Intel。其实是很⼤的问题,因为代⼯业务是个败笔,我不认为他应该做代⼯。然后他⾃⼰的⻰头地位就是 P C,⽽PC最⼤的问题是他要去转型,就要做ARM架构的PC,包括 SOC,包括重视 GPU,以GPU为核⼼来构建业务,⽽不是 CPU。其实这个挑战还蛮⼤的,毕竟它现包袱很重,现在它的CPU仍然是它收⼊的⼤头。但是当市场在⾼速增⻓的时候,你不增⻓时,你的份额就等于萎缩了。虽然它并没有萎缩,只是不增⻓,但是因为云计算的市场在爆炸性增⻓,所以它已经在萎缩了。但是毕竟有⼤收⼊,700个亿的巨头你要放弃会舍不得,很多时候这叫成功者的诅咒,因为你已经带来这么⼤收⼊利润了,这么⼤现⾦流了,放弃不了的。之前格鲁夫为什么了不起?他真是壮⼠断腕,虽然当时他们的存储也是在赔钱,但是现⾦流⼤,都放弃掉,从头做计算芯⽚,那是了不起的。所以Intel如果不能再出⼀个格鲁夫去壮⼠断腕,未来还是不妙,所以资本市场给出来不到10的市盈率还是靠谱的。

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