Nvidia và AI đã thay đổi cục diện ngành công nghiệp chip và các đối thủ giờ đây phải chạy theo

Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo trong năm nay đã làm đảo lộn cục diện ngành công nghiệp bán dẫn, nâng Nvidia trở thành vị vua mới của các công ty chip và gây thêm áp lực cho mọi công ty khác trong năm tới.

Intel từ lâu đã là nhà sản xuất chip số 1 tại Mỹ, lần đầu tiên mất ngôi vương toàn cầu với tư cách là nhà sản xuất chip lớn nhất vào tay TSMC vài năm trước. Giờ đây, các nhà phân tích Phố Wall ước tính rằng doanh thu hàng năm của Nvidia trong năm dương lịch hiện tại sẽ lần đầu vượt qua Intel, giúp công ty trở thành số 1 tại Mỹ. Intel dự kiến sẽ đạt doanh thu năm 2023 là 53,9 tỷ USD, trong khi Nvidia dự kiến doanh thu cho năm 2023 là 56,2 tỷ USD, theo FactSet.

Karl Freund, nhà phân tích chính của Cambrian AI Research cho biết: “Mọi thứ đã tập hợp lại thành một thị trường chủ yếu do Nvidia kiểm soát. Bởi vì Nvidia đang chiếm phần lớn của một thị trường thậm chí còn không tồn tại hai năm trước, trước khi có ChatGPT và các mô hình ngôn ngữ lớn…. Họ đã tăng gấp đôi thị phần của mình trên thị trường trung tâm dữ liệu. Trong 40 năm, tôi chưa bao giờ thấy thị trường biến đổi như vậy.”

Nvidia đã trở thành vị vua của lĩnh vực liền kề với lĩnh vực bộ xử lý do Intel thống trị. Chip đồ họa của Nvidia, được sử dụng để tăng tốc các công cụ AI, đã khơi dậy thị trường trung tâm dữ liệu mới.

CEO Jensen Huang đã dẫn dắt Nvidia thống trị thị trường GPU trung tâm dữ liệu

Intel từ lâu đã thống trị thị trường máy chủ với dòng CPU Xeon, vốn là trái tim của máy chủ. Năm năm trước, AMD, đối thủ của Intel trong lĩnh vực chip PC, đã tái gia nhập thị trường máy chủ béo bở sau nhiều năm vắng bóng và kể từ đó AMD đã chiếm được 23% thị phần máy chủ, theo Mercury Research, mặc dù Intel vẫn thống trị với 76,7% thị phần.

Chip đồ họa trung tâm dữ liệu

Tuy nhiên, ngày nay, những trung tâm dữ liệu đang tập trung vào GPU và Nvidia đã trở nên được ưa chuộng cho các ứng dụng AI. Doanh số bán GPU đang tăng với tốc độ nhanh hơn nhiều so với CPU máy chủ.

Theo Mercury Research, công ty đã theo dõi thị trường GPU kể từ năm 2019, Nvidia về cơ bản là chiếm toàn bộ thị trường trung tâm dữ liệu, bán được khoảng 11,1 tỷ USD chip và phần cứng liên quan khác. Công ty chiếm tới 99,7% thị phần GPU trung tâm dữ liệu, trong khi 0,3% còn lại được chia sẻ cho Intel và AMD.

Nvidia thống trị GPU trung tâm dữ liệu

Nói cách khác: “Đó là cuộc chơi của Nvidia và những kẻ khác,” Stacy Rasgon, nhà phân tích của Bernstein Research cho biết, ám chỉ Nvidia đã hoàn toàn chiếm lĩnh thị trường và những công ty khác chỉ là kẻ tí hon.

Tuy nhiên, Intel hiện đang nỗ lực chống chọi, tìm cách phục hồi sự tăng trưởng ở thị trường trung tâm dữ liệu và PC, vốn đều đang suy giảm sau đợt bùng nổ chi tiêu lớn cho công nghệ thông tin và PC trong thời kỳ đại dịch. Trong tháng này, Intel đã công bố các dòng chip mới cho cả máy chủ và PC, được thiết kế để tăng tốc AI cục bộ trên chính các thiết bị.

CEO Intel Pat Gelsinger cho biết tại sự kiện của công ty ở New York hồi đầu tháng này: “Chúng tôi đang đưa nó (AI) vào mọi khía cạnh của ứng dụng cũng như mọi thiết bị, trong trung tâm dữ liệu, đám mây, thiết bị biên (edge device)”.

Trong khi AI và các chip hiệu suất cao đang kết hợp với nhau để tạo ra thế hệ điện toán tiếp theo, Gelsinger cho biết điều quan trọng là phải xem xét mức tiêu thụ năng lượng của các công nghệ này. “Khi nghĩ về điều này, chúng ta cũng phải thực hiện nó một cách bền vững. Liệu chúng ta có dành một phần ba, một nửa tổng năng lượng của Trái đất cho những công nghệ điện toán này không? Không, chúng phải hoạt động bền vững.”

AMD ra mắt chip AI đối đầu Nvidia

Trong khi đó, AMD đang trực tiếp theo đuổi cả thị trường GPU và thị trường PC. Công ty cũng đã có một buổi ra mắt sản phẩm lớn trong tháng này, ra mắt dòng GPU mới cùng với các bộ xử lý mới dành cho trung tâm dữ liệu và PC. Họ dự báo sẽ bán được ít nhất 2 tỷ USD GPU AI trong năm đầu tiên có mặt trên thị trường. Theo Rasgon, dự báo đó “ổn đối với AMD”, nhưng chỉ là con số lẻ đối với Nvidia.

Cuộc đua Arm

Một sự phát triển khác sẽ định hình hơn nữa bối cảnh phần cứng máy tính là sự nổi lên của kiến trúc cạnh tranh x86, được gọi là Reduced Instructions Set Computer - Máy tính với tập lệnh đơn giản hóa (RISC). Trước đây, RISC chủ yếu xâm nhập vào lĩnh vực điện toán trên điện thoại di động, máy tính bảng và hệ thống tích hợp dành riêng cho một tác vụ duy nhất, thông qua các thiết kế chip của Arm và Qualcomm.

Nvidia đã cố gắng mua Arm với giá 40 tỷ USD vào năm ngoái nhưng thương vụ này không giành được sự chấp thuận của cơ quan quản lý. Thay vào đó, Arm đã bắt đầu phát hành cổ phiếu vào đầu năm nay và đang quảng bá kiến trúc của mình như một lựa chọn tiêu thụ điện năng thấp cho các ứng dụng AI. Nvidia đã làm việc nhiều năm với Arm. CPU dựa trên kiến trúc Arm có tên Grace, được ghép nối với GPU Hopper trong bộ tăng tốc AI “Grace-Hopper”, được sử dụng trong các máy chủ và siêu máy tính hiệu suất cao. Nhưng những con chip này vẫn thường được ghép nối với CPU x86 của Intel hoặc AMD trong các hệ thống, Kevin Krewell, nhà phân tích tại Tirias Research, cho biết.

Cho đến gần đây, các hệ thống dựa trên Arm RISC chỉ chiếm một phần nhỏ trên thị trường máy chủ. Nhưng giờ đây, phiên bản nguồn mở của RISC, mặc dù đã khoảng 10 năm tuổi, được gọi là RISC-V, đang thu hút sự chú ý của cả các công ty Internet và truyền thông xã hội lớn cũng như các công ty khởi nghiệp. Tiêu thụ điện năng đã trở thành một vấn đề lớn trong các trung tâm dữ liệu và máy gia tốc AI ngốn rất nhiều năng lượng, vì vậy các công ty đang tìm kiếm giải pháp thay thế để tiết kiệm điện năng sử dụng.

RISC-V đang thu hút sự chú ý của cả các công ty Internet và truyền thông xã hội lớn cũng như các công ty khởi nghiệp

Ước tính thị phần trung tâm dữ liệu của Arm thay đổi đôi chút, dao động từ khoảng 8% theo Mercury Research đến khoảng 10% theo IDC. Mercury cho biết gần như mọi gã khổng lồ đều sử dụng kiến trúc của Arm, từ những CPU nội bộ của Amazon, đến Google, đến Microsoft. “ Trong ba năm nữa, tôi nghĩ mọi người cũng sẽ có CPU RISC-V… Nó linh hoạt hơn nhiều so với Arm,” Freund dự đoán.

Ngoài ra, một số công ty khởi nghiệp về hệ thống và chip AI đang thiết kế xung quanh RISC-V, chẳng hạn như Tenstorrent Inc., công ty khởi nghiệp được đồng sáng lập bởi nhà thiết kế chip nổi tiếng Jim Keller, người từng làm việc tại AMD, Apple, Tesla và Intel.

Cơ hội cho AI PC

Giống như Intel, Qualcomm cũng đã tung ra toàn bộ dòng sản phẩm xoay quanh máy tính cá nhân, một nỗ lực hoàn toàn mới của công ty nổi tiếng với bộ xử lý di động. Công ty muốn nắm bắt cơ hội và nhu cầu đưa khả năng xử lý AI vào các thiết bị cục bộ.

Các nhà sản xuất đang hướng đến máy tính AI

Vào tháng 10, hãng cho biết họ sẽ bước vào lĩnh vực kinh doanh PC vốn bị chi phối bởi kiến trúc x86 của Intel, với phiên bản kiến trúc Arm của riêng mình có tên là nền tảng Snapdragon X Elite. Họ đã thiết kế bộ xử lý mới dành riêng cho thị trường PC, hứa hẹn mức tiêu thụ điện năng thấp hơn và khả năng xử lý nhanh hơn nhiều dành cho doanh nghiệp và người tiêu dùng, đặc biệt là những người làm ứng dụng AI.

Qualcomm cũng đã hợp tác với Microsoft để phát triển phần mềm mô phỏng và đã giới thiệu với nhiều nhà cung cấp PC các kế hoạch để PC của họ sẵn sàng cho điện toán và AI vào nửa cuối năm 2024.

Không chỉ Qualcomm, Intel cũng rất chú ý đến sự phát triển của AI PC. Tại buổi ra mắt chip hồi đầu tháng này, Intel dự báo rằng đến năm 2028, PC AI sẽ chiếm 80% thị trường PC.

Intel dự đoán một thời kỳ AI PC sẽ đến

Tất cả những thay đổi này sẽ mang đến những thức mới cho những công ty dẫn đầu như Nvidia và Intel trong các lĩnh vực tương ứng của họ. Các nhà đầu tư cũng hơi lo lắng về khả năng của Nvidia trong việc duy trì tốc độ tăng trưởng hiện tại, nhưng quý trước Nvidia đã nói về các thị trường mới và đang mở rộng, bao gồm làm việc các quốc gia và chính phủ có yêu cầu pháp lý phức tạp.

Nhìn chung, các nhà phân tích nhận xét ngành công nghiệp chip đang trở nên thú vị hơn bao giờ hết và các công ty đang tích cực thay đổi để cạnh tranh nhau và hướng đến cuộc chơi sòng phẳng với Nvidia.