壟斷就是權力：AI產業供應鏈上的戰爭
AI產業的供應鏈上，晶片設計和雲端運算服務都是寡占甚至壟斷的市場，近年來高階晶片又相當稀缺，這形塑了相關企業彼此競爭時的策略，也帶來地緣政治和消費者安全上的影響。
撰文｜謝達文
美國財經大報《華爾街日報》不時會舉辦企業高峰會，邀請各產業的公司執行長與會。今 (2023) 年五月的峰會上，馬斯克 (Elon Musk) 對著滿場的商界高層開了個玩笑：「圖形處理器 (GPU) 現在比毒品還難買！」(Seetharaman and Dotan, 2023)
在場熟悉AI產業的執行長們，聽到這個笑話都會心一笑。因為，馬斯克這句話背後，並不只是抱怨某項必需品很難購買而已。他這個笑話要談的是一個最最關鍵的條件，形塑著AI產業鏈上所有公司的競爭策略：關鍵「基礎建設」的稀缺和壟斷。
AI所需的基礎建設掌握在少數公司手上
要經營AI公司，需要做的遠遠不只是發展模型。模型的訓練與執行都仰賴各種「基礎建設」，才能完成過程中各種運算 (compute) 的任務。具體而言，這包含晶片、讓晶片能發揮作用的軟體，以及運用超級電腦提供雲端運算能力的資料中心。
這些基礎建設並不像馬路一樣是由政府提供，而是商業產品；由於建立這些基礎建設的初始成本相當高昂，最早投入市場的企業因此有最大的優勢，而這幾項關鍵產品的市場目前更都是由少數公司獨占或寡占。臺灣讀者最熟悉的，就是負責晶片製造的「護國神山」台積電，以及同在臺灣、由晶片製造延伸出的封測產業鏈；台積電在這方面技術遠勝競爭者三星和英特爾 (Intel)，因而不但獨占全球龍頭地位，也提升了各國、尤其美國對臺灣安全的重視。
但在晶片製造之外，晶片設計的寡占情形也相當明顯。一個重要的背景是，對AI產業來說，「舊型晶片」幾乎毫無價值可言，因為在AI的發展上，晶片效能差一代，總使用成本就可能差上千倍──越舊的晶片，計算速度更慢，運作所需的電力也更高 (Khan and Mann, 2020)。如果用最嚴格的標準來說，目前只有輝達 (Nvidia) 一家公司真的有辦法設計最高端的GPU。舉例來說，引爆全球對大型語言模型期待的ChatGPT，就完全仰賴輝達所生產的A100s圖形處理器；此外，Meta的AI用超級電腦GrandTeton，也是使用輝達的H100s。緊追在後的是超微 (AMD)，最新的晶片在某些面向上效能不遜於輝達，而由於全球晶片稀缺，仍是許多下游廠商的備案。至於英特爾，截至目前為止最好的產品是七奈米的Gaudi2，效能則完全無法與輝達的H100s競爭。就如同馬斯克的笑話所說，在AI產業的蓬勃發展下，這些高階晶片的需求非常龐大，產量相對稀缺，這也使得這三家公司，尤其是輝達有非常大的權力，不但可以決定產品價格，更可以策略性地決定「要優先把晶片賣給誰」，藉此掌控下游AI產業的發展 (Vipra & West, 2023)。
除此之外，輝達也進一步把晶片設計的優勢延伸到軟體領域，開發出自家晶片專用，而且效能也確實優秀的軟體CUDA。目前，一整個世代的AI工程師，多數最熟悉、甚至唯一熟悉的軟體就是CUDA；除此之外，由CUDA衍伸，能與CUDA進一步相搭配的軟體也最豐富，因此能夠做最廣泛、最有效的應用。這些因素都使得AI公司更難改用其他家的晶片，進一步鞏固輝達的龍頭優勢。
至於雲端運算則是由另外三巨頭把持：亞馬遜的Amazon WebServices市占率最高，微軟的Microsoft Azure居次，字母的Google Cloud第三。執行雲端運算不但需要最高階的超級電腦，還需要電力、人力等各方面的支持，因此建置成本相當高，同樣是個相當難打進的市場。值得注意的是，近年來甲骨文公司 (Oracle) 也突破了許多初期瓶頸，打入高階的雲端運算服務市場，更開始以較低廉的價格與許多AI公司合作，對於市場的影響值得持續觀察。
同床異夢的競爭策略，中美衝突的關鍵武器，產業端的系統性風險
這種壟斷或寡占的態勢，加上整體而言晶片的稀缺，不但給予這些產業龍頭很大的權力，可以影響下游產業的地貌，同時也形塑了這些公司的發展策略。目前，晶片設計跟雲端服務的龍頭之間，就有複雜的競爭合作關係。一方面，輝達已經與微軟、字母和甲骨文這三家雲端運算公司同步展開合作，用「保證你們能拿到我們的高階晶片」，交換雲端運算伺服器的使用權，再將伺服器轉租給下游的AI開發公司，藉此獲利──而AI開發公司、尤其小型新創經常別無選擇，只能接受雙方合作下被墊高的價格。
但除了看似互利共生、一起賺下游廠商的錢之外，雲端運算公司也希望能掙脫輝達對他們的全面控制。Google現在已經開始嘗試自行設計晶片，希望能專門對應自家AI的發展需求；他們的晶片最初是由三星生產，但也即將轉單給台積電 (Lin, 2023)。同樣的道理下，微軟也宣布將在2024年產出新晶片「雅典娜」。這樣的努力是否真的能撼動輝達的控制權，還是仍然必須臣服於輝達的尖端技術，仍然有待觀察，但外界普遍認為，即使以字母和微軟財力與人才之雄厚，恐怕也相當困難。
在此同時，輝達跟這些雲端運算公司也是同床異夢。輝達也非常希望挑戰他們，自己進軍雲端運算業，進一步增加利潤和權力。舉例來說，輝達也刻意優先提供許多高階晶片給CoreWeave和Lambda Labs這兩家較小的雲端運算公司，提供的量與他們的規模不成比例，甚至還直接投資CoreWeave，金額高達1億美元，目的顯然是要扶持可以挑戰三巨頭和甲骨文的競爭者；在高階晶片稀缺下，微軟甚至被迫反過來向CoreWeave購買輝達提供的晶片，讓CoreWeave可以從中再賺一手 (Novet, 2023)。就此看來，在設計方與雲端方的戰爭當中，目前還是由輝達略占上風。
除了商業策略之外，晶片壟斷也有地緣政治上的效應。輝達、AMD和英特爾都位於美國矽谷，在美中競爭甚至衝突的背景下，這對中國非常不利。臺灣的讀者可能經常聽到，在製造方面，台積電有無可取代的地位，加上三星和英特爾也都位於較親美的陣營，這都大大降低中國在AI方面的競爭力。而在設計方面，更有許多專家認為，拜登政府下令禁止輝達向中國出口最高階晶片，對中國最大的打擊不只是「得不到最新晶片」本身，同時是無法使用軟體CUDA，讓許多既有的AI也難以好好運作。截至目前為止，中國政府雖然已經投入大筆資源，希望建立自己的晶片─AI產業鏈，但只在封裝、包裝和原物料方面稍有斬獲，在晶片設計和軟體方面仍無法與輝達、超微並駕齊驅，至於製造端的許多具體技術（如SME、EDA）更是落後甚多 (Khan, Peterson & Mann, 2021)。
面對國際政治、美中衝突，美國政府當然樂見這樣的態勢，但在此同時，面對國內的需求，政府對於這樣少數公司寡占的狀況仍然相當擔憂。如同前述，壟斷權力讓少數公司可以自己決定價格，或是聯合提高價碼，甚至可以決定要把產品與服務提供給哪些下游廠商，而美國政府並不樂見少數公司有這麼大的權力，聯邦貿易委員會（Federal Trade Commission，簡稱FTC）也已經開始調查其中是否涉及美國法律上所謂「反競爭行為」。
今年最著名的例子是FTC介入輝達併購安謀公司 (Arm)，成功阻擋這項垂直整合，背後的考量就是不希望輝達將安謀的關鍵技術變成「輝達晶片專用」，並且主導誰能取得這些技術，讓已經寡占的市場更缺乏競爭 (FTC, 2023)。同時，FTC也同樣擔心少數公司把持關鍵技術，將使消費者面臨過大的風險：以雲端服務為例，一家公司的系統或產品出問題，會不會全美都被癱瘓？一家公司的資料外洩，會不會全美國都遭殃？(The FTC Office of Technology, 2023) 就此而言，壟斷問題之所以獲得政府關注，問題不只是商業競爭而已，還有權力失衡破壞市場競爭，以及消費者安全上的疑慮。
參考文獻
- Seetharaman, Deepa and Tom Dotan. 2023. “The AI Boom Runs on Chips, but It Can’t Get Enough.” Wall Street Journal.
- Khan, Saif M. and Alexander Mann. 2020. “AI Chips: What They Are and Why They Matter? An AI Chips Reference.” Center for Security and Emerging Technology.
- Vipra, Jai and Sarah Myers West. 2023. “Computational Power and AI.” AI Now Institute.
- Lin, Belle. 2023. “In Race for AI Chips, Google Deep Mind Uses AI to Design Specialized Semiconductors.” Wall Street Journal.
- Novet, Jordan. 2023. “Microsoft signs deal for A.I. computing power with Nvidia-backed CoreWeave that could be worth billions.” CNBC.
- Khan, Saif M., Dahlia Peterson, and Alexander Mann. 2021. “The Semiconductor Supply Chain: Assessing National Competitiveness.” Center for Security and Emerging Technology.
- Federal Trade Commission, 2023. “Statement Regarding Termination of Nvidia Corp.’s Attempted Acquisition of Arm Ltd.”
- The FTC Office of Technology. 2023. “An Inquiry into Cloud Computing Business Practices: The Federal Trade Commission is seeking public comments”