壟斷就是權力:AI產業供應鏈上的戰爭

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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。

來源:MotionElements
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

  1. Seetharaman, Deepa and Tom Dotan. 2023. “The AI Boom Runs on Chips, but It Can’t Get Enough.” Wall Street Journal.
  2. 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.
  3. Vipra, Jai and Sarah Myers West. 2023. “Computational Power and AI.” AI Now Institute.
  4. Lin, Belle. 2023. “In Race for AI Chips, Google Deep Mind Uses AI to Design Specialized Semiconductors.” Wall Street Journal.
  5. Novet, Jordan. 2023. “Microsoft signs deal for A.I. computing power with Nvidia-backed CoreWeave that could be worth billions.” CNBC.
  6. Khan, Saif M., Dahlia Peterson, and Alexander Mann. 2021. “The Semiconductor Supply Chain: Assessing National Competitiveness.” Center for Security and Emerging Technology.
  7. Federal Trade Commission, 2023. “Statement Regarding Termination of Nvidia Corp.’s Attempted Acquisition of Arm Ltd.”
  8. The FTC Office of Technology. 2023. “An Inquiry into Cloud Computing Business Practices: The Federal Trade Commission is seeking public comments”
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