显卡疯子、AI狂人......黄仁勋如何成就全球芯片一哥和英伟达全球第七的地位?

微观人 2021-12-29

黄仁勋英伟达cuda

3340 字丨阅读本文需 9 分钟

对于爱玩游戏的发烧友,肯定知道英伟达(NVIDIA)和其CEO黄仁勋。今年4月份,黄仁勋因为一场当面“造假 ”的发布会再度出了圈。他在厨房里发表宣言,但是画面中的厨房、金属罐、乐高小人、皮衣、表情、动作、头发……,全部都是3D 建模而成的虚拟画面。里面的黄仁勋并非真人,而是合成的数字替身。

英伟达从原来的小众的图形处理器厂商,在黄仁勋的领导之下,成为了全球第七大半导体供应商。此前传出英伟达要以400亿美元收购全球最大的手机芯片设计企业ARM,黄仁勋也因而被称作是“全球芯片一哥”。有眼都能看出来,黄仁勋黄皮肤黑眼睛。实际上,他确实是个100%流着中国血液的“中国人”。

在过去二十几年中,NVIDIA曾经和世界上250家大大小小的图形芯片厂商竞争,其中包括IBM、惠普、松下等赫赫有名的大品牌,也包括3dfx、ATI等专业性厂商,但它们最后要么选择放弃,要么被人收购,还有很多则被淘汰出局。

是什么让NVIDIA成为这个市场上唯一的幸存者,并取得今天的成绩?

从少年乒乓高手到芯片巨头,他靠两个字

在笔者看来,这与NVIDIA的创始人黄仁勋身上一种精神,有着直接的关系。这种精神概括起来就两个字——专注!

黄仁勋做事很专注,NVIDIA成立二十多年来,一直致力于图形和并行计算技术,期间面临很多诱惑,但从未跑偏。这种品质源于他早期的一次经历。

小时候,黄仁勋的乒乓球打得不错。13岁那年,他第一次参加全美乒乓球锦标赛。黄仁勋抱着夺冠决心而去,但到了拉斯维加斯后,他被当地的美景吸引,比赛前一天晚上还在街上闲逛,结果第二天比赛输得一塌糊涂。

赛后,黄仁勋不停反思,最后发现自己输在不专注上。从那以后,他开始以专注的态度投入训练,并在15岁那年获得美国乒乓球公开赛双打第三名。

创业后,黄仁勋延续了专注的品质。他从早忙到晚,回到家吃完晚饭,接着工作,累到不行才睡觉,平时很少打高尔夫球,应酬不多,基本上待在家里。

在征战PC市场期间,黄仁勋面临来自英特尔和AMD的强大威胁。由于没有CPU技术,NVIDIA必须依靠两大巨头的平台,而后者面对NVIDIA的急剧扩张,不断采取打压措施,先是英特尔开始推集成显卡,之后AMD收购ATI,与NVIDIA形成直接竞争。

2009年,英特尔甚至宣布,下一代CPU架构不再给与NVIDIA技术授权,迫使NVIDIA退出了芯片组业务。

面对两大巨头的步步紧逼和限制,黄仁勋面临一个选择:要么坚守图形芯片,要么扩大战线,进军CPU。以NVIDIA的实力,选择自己做CPU并非不可能。

但是,黄仁勋很快否定了这种可能:“我们的策略非常清晰,我再次重申,我们将永远专注于图形和并行计算技术。”在他看来,只有做最少的事情,才能比对手做得更好。

秉持这种理念,NVIDIA投入巨额资金进行研发,甚至在2008年营业收入下降16%的情况下,依旧加码投入。黄仁勋也因此被媒体称为IC产业最好斗的男人。

说他好斗,不仅因为研发上的豪赌,还因为他的口无遮拦。他曾经说,自己已经好多年不看AMD的动作,因为与对方的差距是9跟0;他还说,英特尔即使将图形计算能力提高10倍,也无法与NVIDIA的产品相匹敌。

专注和投入最终换来丰硕果实,过去二十几年,NVIDIA从几十人的小公司,一举成长为视觉计算领域的全球领导者,并帮助好莱坞拍出《金刚》、《蜘蛛侠》等特技大片,而美国航空航天局则利用NVIDIA来协助完成火星探险任务。

黄仁勋说他希望在有生之年,可以用超级计算机来预测风暴、预测地震,或者发现癌症疗法,同时价格变得更平民化,能够挽救更多人的生命。

显卡疯子

1993年英伟达成立,4年时间里英伟达先后推出NV1和NV2芯片。由于押注在错误的技术方向,NV1耗尽了公司最早的投资,为了生存,公司从100多人裁员到30多人。

这时日本游戏巨头世嘉伸出橄榄枝,希望英伟达研发一款游戏机芯片,定金700万美元。这笔钱拯救了英伟达的命运。但世嘉后来放弃了合作,NV2最终也失败了。

一再的碰壁足够让创业者就此倒下,但黄仁勋毫无疑问是顽强的,他要为已然奄奄一息的英伟达找到一个突围的出口。

他将英伟达的战略从游戏主机转向PC市场,并马上从游戏设计公司晶体动力请来David Kirk博士担任首席科学家,组织了一个庞大的研发团队。

同时,黄仁勋决定采用微软PC显卡市场的Direct 3D API标准。这一做法让英伟达获得微软垂青。在微软带动下,下游厂商纷纷和英伟达结成伙伴。抱紧微软大腿后,英伟达终于活了下来。

后来才有了英伟达的显卡霸业。

有诗为证:“ 先有仁勋后有天,显卡在手虐神仙。”

David Kirk在英伟达居功至伟

David Kirk博士是图形学和高性能并行计算的大神,除了做显卡,他另一大贡献就是搞出了CUDA,被誉为CUDA之父,后当选美国工程院院士。

CUDA的诞生

随着显卡的发展,GPU(图形处理器)越来越强大,而且GPU为显示图像做了优化,在计算上已经超越了通用的CPU,特别擅长并行计算。

图形运算的特点是大量同类型数据的密集运算。GPU的微架构就是面向适合于矩阵类型的数值计算而设计的,如此强大的芯片如果只是作为显卡就太浪费了。但在CUDA问世之前,对GPU编程必须要编写大量的底层语言代码,是程序员不折不扣的噩梦。

David Kirk慧眼识珠,在他的主导下,英伟达推出CUDA,让显卡可以用于通用并行计算等其他非图形计算,

CUDA是英伟达利用GPU平台进行通用并行计算的一种架构,简单的说,就是普通程序员可以利用C语言、C++等为CUDA架构编写程序在GPU平台上进行大规模并行计算,就是让普通程序员也能用上核武器。

CUDA的诞生为英伟达进军人工智能埋下伏笔。

随着CUDA的发展和GPU可编程性的增强,利用GPU完成通用计算的受到高度重视,即将GPU用于通用计算,这就形成了CPU+GPU的异构模式。

2007年英伟达推出专为高性能计算而设计的Tesla GPU,此后很多年,在高性能并行计算领域,无人可与英伟达匹敌,Intel和AMD都被虐成渣。

2010年11月的全球最快超级计算机的前五强计算机中,有三台均采用NVIDIA Tesla GPU。而在2012年11月至2013年6月是世界上最快的超级电脑泰坦也是使用了18,688颗NVIDIA Tesla芯片 。

CUDA和GPGPU计算被广泛应用于金融交易、生物医疗、地理信息系统、天气预报、国防等需要高性能计算的领域,而NVIDIA Tesla GPU也占据了70%的GPU市场。

AI狂人

那么老黄作为显卡疯子怎么又转型成了“AI狂人”了呢?这得益于深度学习的发展。

深度学习神经网络尤其是几百上千层的神经网络需对高性能计算需求非常高,GPU对处理复杂运算拥有天然的优势:它有出色的并行矩阵计算能力,对于神经网络的训练和分类都可以提供显著的加速效果。

所以搭载GPU的超级计算机已经成为训练各种深度神经网络的不二选择,比如谷歌大脑早期就是使用英伟达的GPU做深度学习。

世界上目前约有3000多家AI初创公司,大部分都采用了英伟达提供的硬件平台。Andreessen Horowitz风投公司的合伙人马克·安德森也曾表示,他们已经投资了大批基于深度学习的创业公司,几乎每个公司都在采用英伟达平台。

而乘着深度学习这股东风,英伟达股价在过去的12个月上涨近200%,在过去5年上涨超过500%。

而反过来,GPU的发展使得计算能力的增加,也促进了深度学习的发展。

无人车

在今年的CES上,黄仁勋发表了主旨演讲,吸引了全世界的目光。

演讲重头戏当属英伟达的自动驾驶解决方案。 目前,英伟达将其自动驾驶路试汽车命名为BB8(名字来源于星球大战),已经在加州和新泽西州经过多次测试。它已经可以在行驶的过程中识别出其它车辆、交通指示灯、车道线、路标等相关道路信息。

黄仁勋还提出了一个新话题:AI Co-Pilot(人工智能协同驾驶),主要出发点是在有些复杂路况依然需要人来驾驶,在这种情况下,在驾驶过程中AI会随时提醒人类驾驶员,车辆前后左右有什么潜在危险需要注意。

除了对环境的感知,还有对人的监测,具体应用到的技术包括人脸识别(情绪识别),头部追踪,视线追踪,还有读唇。

比较有亮点的是读唇,因为道路上往往噪音较大,对语音识别准确率有很大影响,语音识别结合读唇想象空间很大!

英伟达的启发

英伟达在无人车上和包括特斯拉、奥迪、博世在内的车企业广泛合作,并且已经销售了大量硬件给特斯拉等车企,闷声赚大钱。

英伟达利用其Tegra处理器帮谷歌完善无人驾驶车,第一代无人驾驶平台Drive PX被用在奥迪A7,去年一发布Drive PX 2无人驾驶平台,特斯拉就宣布新的特斯拉车将搭载Drive PX 2。沃尔沃开测的XC90 SUV自动驾驶汽车搭载的也是Drive PX 2平台。

这个最大的启发就是除了技术之外,找清楚自身定位和商业模式也非常重要。英伟达的定位就是计算平台,和广大车企搞好关系,想买硬件的厂商就卖硬件给他们,想购买BB8背后的无人驾驶技术的话英伟达也提供技术授权。

而相反技术领先的谷歌无人车,却在商业模式上一直很纠结。谷歌如果想把整套无人驾驶车技术提供给大的汽车厂商会比较困难,因为大牌的传统汽车厂商并不放心将核心的技术依附于Google,也不希望把关乎核心用户体验部分交给Google来掌管。而和体量相对小的汽车厂商合作,问题则在于小厂商同样可以绕开Google去找其他OEM厂商,比如Mobileye或者英伟达那里购买无人驾驶的部件。

其实不少国人对黄仁勋是又爱又恨。一方面他确实很强,强到完全和其他人不在一个层次,华人这么牛,总归是连带着自豪的;但另一方面,黄仁勋本质上是美国国籍、做着美式生意,比如促进英伟达收购ARM,目的就在于彻底掌握芯片制造中的所有关键环节,加强美国在芯片领域的垄断地位。一旦成功,黄仁勋就成为“绞杀”华为的直接推手。

我国这几年正以全国之力加快芯片的独立研发制造,既然黄仁勋也能创立出世界第一的GPU公司,是不是证明中国人也能做出世界级的芯片?

对于这个问题,不少人的看法还挺一致:“如果黄仁勋在中国创业,那可能英伟达是国内最大的房地产商之一。”你觉得呢?

文章来源:华商韬略,欧界,Techsoho

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