Výrobce čipů Arm posiluje na poli AI

Před téměř dvaceti lety učinil výrobce čipů Intel rozhodnutí, jež změnilo běh dějin výpočetní techniky. Krátce poté, co Apple začal v roce 2005 intelovské produkty montovat do počítačů Mac, představil Steve Jobs tehdejšímu šéfovi Intelu Paulu Otellinimu přísně tajný plán proniknout do oblasti mobilů. Intel nad Jobsovým nápadem – a s ním i pozdějším iPhonem – mávl rukou. Jedním z výsledků dávného rozhodnutí bylo, že faktický monopol na čipy pohánějící prakticky každý mobilní telefon získala britská skupina Arm, v překladu „paže“. Dnes to představuje trh v hodnotě 500 miliard dolarů (dvanáct bilionů korun), což je více než dvojnásobná velikost ve srovnání trhem s osobními počítači. Svou jedinečnou energeticky účinnou technologii nyní Arm využívá k tomu, aby Intel opět předstihla – tentokrát v éře umělé inteligence (AI), kdy technologičtí giganti vynakládají miliardy na budování obrovských a energeticky náročných datových center.

Ruka, která se prodlužuje

Arm přitom těží z chuti investorů nakupovat akcie výrobců polovodičů, díky níž se například hodnota Nvidie vyšplhala na více než tři biliony dolarů (asi 70,6 bilionu korun). Akcie společnosti Arm, za níž stojí SoftBank, se od loňského vstupu na burzu téměř ztrojnásobily a její hodnota se nyní pohybuje kolem 157 miliard dolarů (3,7 bilionu korun). Poté, co její roční tržby ve fiskálním roce končícím v březnu vzrostly o 21 procent na 3,2 miliardy dolarů (75 miliard korun), předstihla letos v létě její tržní kapitalizace Intel, někdejší ikonu Silicon Valley. Lidem se skeptickým názorem na umělou inteligenci mohou tyto hodnoty připadat přemrštěné, ovšem Rene Haas, šéf společnosti Arm, je přesvědčen, že boom AI teprve začíná. Před pár týdny na konferenci agentury Bloomberg v Londýně řekl, že pokud byste sázeli proti této budoucnosti, je to jako byste v roce 2000, kdy praskla internetová bublina, říkali, že internet končí, nebo po burzovní panice v roce 1907 tvrdili, že „tohle je konec automobilů“. „V posledních pár letech jsme byli svědky takového pokroku v oblasti umělé inteligence, že množství nastupujících inovací bude prostě neuvěřitelné,“ tvrdí Haas s tím, že k vytvoření lepších modelů AI budou zapotřebí výkonnějších procesorů. „Co se týče růstu našeho odvětví, jsem celkem optimista,“ míní. V klání o to, kdo na umělou inteligenci vydá více peněz, hraje Arm hlavně roli spojence společnosti Nvidia. Centrální procesorové jednotky (CPU) založené na platformě Arm se společně s novou řadou procesorů Blackwell od Nvidie instalují v obřích datových centrech, která budují například společnosti Microsoft či OpenAI pro trénování nové generace ChatGPT.

Méně známí, ale ambiciózní

Pokud však Masajoši Son, šéf SoftBank, dosáhne svého, mohla by se společnost Arm brzy stát přímou konkurencí rychle rostoucí Nvidie – a vyrábět i vlastní čipy pro AI. Po primární veřejné nabídce akcií SoftBank stále vlastní přibližně devadesát procent firmy Arm, ale Son by rád získal mnohem větší podíl na trhu čipů, neboť zatím vydělává „pouze“ na jejich navrhování.

Začátkem října SoftBank získala podíl ve společnosti OpenAI ve výši 500 milionů dolarů (tedy 11,8 miliardy korun) a podle lidí blízkých miliardáři Sonovi chce šéf firmy, aby se technologie Arm stala základem nové sítě datových center pro trénink a provoz systémů umělé inteligence. Tím by se společnost nejen dostala do křížku s Nvidií, ale také by se dramaticky odklonila od svého tradičního obchodního modelu spočívajícího pouze v prodeji duševního vlastnictví. Tyto vyhlídky však znepokojují některé členy staré gardy ve firmě, kteří se obávají, že by to mohlo narušit její roli neutrálního „Švýcarska“ čipového průmyslu, které prodává svůj design všem a jen zřídka konkuruje nabyvatelům licencí. Sonův nejnovější plán spolu s rychle se stupňující právní bitvou s dalším velkým zákazníkem, s výrobcem čipů pro chytré telefony Qualcomm, vyvolává obavy, že Arm se marně snaží udržet dobré vztahy se svými partnery a zároveň chce v polovodičovém řetězci postoupit na vyšší úroveň. Replikovat ohromnou výpočetní sílu společnosti Nvidia a její dlouholetou komunitu AI vývojářů každopádně představuje obrovskou výzvu: „Když se zamyslíte nad investicemi potřebnými k tomu, abyste mohli skutečně konkurovat Nvidii, opravdu vám jde hlava kolem,“ říká jeden z bývalých manažerů společnosti Arm.

Navzdory rizikům je SoftBank dle lidí blízkých jejímu šéfovi odhodlána hrát ústřední roli v další etapě lidské evoluce, jak nadcházející roky označuje sám Son. „Mnoho lidí má pořád pochyby, (ale) já si myslím, že Nvidia je podhodnocená,“ řekl Son na konferenci Future Investment Initiative v Rijádu. „Protože budoucnost je mnohem větší!“ Ředitel Haas se k plánu SoftBank nevyjádřil, ale na akci agentury Bloomberg uvedl: „Všechny úkoly pro umělou inteligence budou jednou tak či onak běžet na systému Arm. Proto se SoftBank tak často mluvíme o naší budoucnosti.“

Odkud a jak Arm vyrostla

Společnost Arm začínala počátkem devadesátek ve stodole v Cambridgeshire a od té doby byly výrobky podle jejích návrhů namontovány do téměř neuvěřitelných 300 miliard zařízení. Na většině čipů ovšem nevydělává ani jeden dolar (23,50 koruny), neboť na rozdíl od Intelu či Nvidie vlastní procesory Arm nevyrábí. Místo toho poskytuje licence na návrhy všem, kdo chtějí čipy vyrábět, díky čemuž má v technologickém průmyslu docela jedinečné postavení. Arm poskytuje plány, jež mohou výrobci použít k výrobě vlastních procesorů.

Po většinu z uplynulých 34 let byli mezi nimi převážně výrobci mobilních telefonů jako Apple, Samsung, Google a Qualcomm, jimž se hodila bezkonkurenční energetická účinnost čipů navrhovaných firmou Arm. U zařízení napájených z baterií přináší tato technologie klíčovou výhodu oproti klasické architektuře x86, již používá společnost Intel a která po desetiletí dominovala počítačům a serverům. Z chytrých telefonů se v průběhu let stalo hlavní výpočetní zařízení většiny lidí, mobilní čipy získaly na výkonnosti a Arm v tichosti vybudovala výkonnou platformu, z níž mohla zaútočit na tradiční bašty Intelu v oblasti osobních počítačů a serverů.

„Čipy navržené firmou Arm byly skutečně převratnou inovací,“ vysvětluje profesor Robert Burgelman ze Stanford Graduate School of Business. „Nebyly tak výkonné ve výpočetní technice, ale skvěle se hodily pro zařízení mimo PC, protože měly nízkou spotřebu.“ Burgelman, jenž sleduje Intel a polovodičový průmysl desítky let, říká, že dlouhodobější vyhlídky tohoto řešení zpočátku podceňoval: „Neuvědomil jsem si, že tempo růstu výkonu u architektury Arm bude vyšší než tempo poklesu spotřeby energie u řešení Intelu. Pokud obojí zkombinujete, je to (pro Intel) nebezpečná situace.“

Ve fázích růstu… a sporu

Vyhlídky společnosti Arm na trhu osobních počítačů dostaly v roce 2020 obrovský impulz, když Apple uvedl na trh první počítače Mac založené na vlastních procesorech řady M a zároveň se rozešel s Intelem. Řada M je založena na týchž principech společnosti Arm, které Apple používá i v iPhonech. Přechod na vlastní čipy přinesl jeho notebookům mnohem lepší výdrž baterie a další zlepšení výkonu, neboť Apple sladil vývoj hardwaru a softwaru. Začátkem letošního roku jej následoval také Microsoft, když čipy od návrhářů Arm sehrály ústřední roli v omlazení systému Windows v podobě nové třídy takzvaných počítačů vybavených umělou inteligencí.

Čipy vyrobené Qualcommem, jež pohánějí první vlnu těchto strojů, jsou však předmětem soudního sporu, ve kterém jde o hodně. V roce 2021 Qualcomm koupil startup Nuvia vyvíjející počítačové čipy podle návrhů společnosti Arm. Ta dnes tvrdí, že Qualcommu nedala povolení k dalšímu vývoji čipů Nuvia, jak vyžadují podmínky licence na duševní vlastnictví. K překvapení řady lidí z oboru situace v říjnu eskalovala, když Arm vydala oznámení, že Qualcommu odejme licenci, a tak mu znemožní prodávat nejnovější generaci svých produktů, včetně nové řady mobilních procesorů. Wall Street se kroku britské společnosti proti jednomu z jejích největších zákazníků zalekl a během jediného dne srazil cenu jejích akcií o devět procent. Qualcomm obvinil Arm, že používá „taktiku silnějšího“ s cílem zvýšit licenční poplatky. Skupina Arm ve svém prohlášení trvá na tom, že „neměla na vybranou“, neboť Qualcomm „opakovaně porušil licenční smlouvu“. Případ, který by se měl v prosinci dostat před soud, tak odhaluje složité vztahy mezi britským podnikem a nabyvateli jeho licence, a to v době, kdy rozšiřuje svou zákaznickou základnu do nových odvětví.

Vidina nových šancí v AI

Nejslibnější z těchto nových příležitostí jsou obří datová centra, jež budují poskytovatelé cloud computingu na podporu růstu aplikací, jako jsou Gemini od Googlu, ChatGPT od OpenAI nebo Claude společnosti Anthropic. Prudký rozvoj těchto obrovských serverových farem už dnes výrazně zatěžuje elektrickou síť, což nahrává energeticky účinným technologiím společnosti Arm.

Banka Goldman Sachs odhadla, že do roku 2030 vzroste celosvětová spotřeba energie datových center o 160 procent. Podle analytiků budou datová centra v USA do roku 2030 spotřebovávat osm procent (veškeré) energie, zatímco v roce 2022 to byla tři procenta, a v Evropě budou tato zařízení do konce tohoto desetiletí potřebovat tolik energie jako Portugalsko, Řecko a Nizozemsko dohromady! Arm se snažila do datových center proniknout už dlouho. Jako první o designu od Arm mluvila už před více než deseti lety společnost Amazon, která je chtěla nasadit do serverů pro cloud computing. James Hamilton, seniorní viceprezident a významný inženýr společnosti Amazon, v roce 2013 představil tehdejšímu generálnímu řediteli Jeffu Bezosovi myšlenku, že by odnož AWS pro svá datová centra vyráběla i vlastní čipy. „Pokud chceme i nadále inovovat ve prospěch našich zákazníků, musíme vstoupit do výroby polovodičů,“ řekl Hamilton kdysi Bezosovi a jeho nástupci Andymu Jassymu, jenž v té době AWS řídil. Ale svůj první procesor založený na platformě Arm představila AWS teprve v roce 2018. A počáteční prodeje nebyly nijak závratné. I dnes čipy pro datová centra stále tvoří jen něco přes desetinu příjmů společnosti Arm z licenčních poplatků.

Nicméně trpělivost se konečně vyplácí, protože se všichni konkurenti Amazonu v oblasti cloud computingu vrhají do polovodičového byznysu. Microsoft před rokem uvedl na trh svůj první procesor Arm pro servery Cobalt, letos v dubnu představil Google svou variantu Axion.

Ale právě aliance s Nvidií posouvá Arm do světa datových center s umělou inteligencí. Nejnovější „superčip“ GB200 od Nvidie kombinuje dvě grafické jednotky Blackwell s procesorem Grace založeným na platformě Arm. V roce 2020 se Nvidia pokusila firmu Arm koupit za čtyřicet miliard dolarů (942 miliard korun), ale tento pokus ztroskotal na odporu antimonopolních úřadů.

Stále podaná ruka s Nvidií

Nyní si jsou obě společnosti blíže než kdy dřív. Všeobecně se očekává, že řada počítačů s umělou inteligencí poháněných čipy Nvidie a využívajících procesorů Arm bude uvedena na trh příští rok.

Obě firmy mají k sobě tak blízko, že když ředitel Haas nedávno vedl rozhovor s šéfem Nvidie Jensenem Huangem ve svém novém podcastu, oba o zmařeném spojení a nákupu, proti němuž se ostře postavilo mnoho zákazníků firmy Arm, dokonce vtipkovali. „Málem jste nás koupili, to by byla legrace,“ povídal Haas, který býval i manažerem Nvidie.

„Já vím, že tě to pořád trápí,“ odpověděl mu Huang. „Není den, abych to neoplakal,“ smál se Haas, „ale co naděláš.“ Navzdory jejich očividnému kamarádství chce miliardář Son ze SoftBank firmu Arm angažovat do tažení proti Nvidii, která v současnosti dominuje dodávkám čipů pro umělou inteligenci. Podle jemu blízkých lidí hodlá investovat miliardy dolarů do vytvoření sítě datových center pro umělou inteligenci poháněných vlastní architekturou firmy Arm. Sonovou ambicí je vymanit podnik z oboru licencování duševního vlastnictví a učinit z něj výrobce čipů pro datová centra určená jak na „trénování“ modelů AI, tak pro „inferenci“, kdy systém odpovídá na dotazy uživatelů. V červenci koupila SoftBank britského výrobce čipů pro umělou inteligenci Graphcore, k čemuž vedly – podle lidí blízkých Sonovi – hlavně zkušenosti této firmy se spouštěním produkce čipů.

Kromě výroby čipů a softwaru Sonovy plány zahrnují i zajištění energie pro datacentra. SoftBank aktivně jedná s potenciálními zákazníky svého systému a oslovila velké technologické firmy jako Google a Meta s cílem vytvořit protiváhu Nvidie. Po krachu jednání s Intelem je nyní SoftBank v kontaktu s největším smluvním výrobcem čipů na světě, s Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, u něhož si chce zajistit kapacitu na výrobu čipů pro AI. Lidé obeznámení se Sonovým plánem však upozorňují, že se žádné veřejné oznámení nechystá. SoftBank se odmítla vyjádřit.

V rozhovoru pro Financial Times ředitel Haas připustil, že napodobení celého technologického stacku společnosti Nvidia – který zahrnuje nejen čipy, ale i síťové technologie a software – by „dalo hodně práce“. Arm sice vyrábí „neurální procesorové jednotky“ (NPU), tedy čipy optimalizované pro neuronové sítě potřebné pro umělou inteligenci, ale i Haas připouští, že ještě „nejsou na takové výkonnostní úrovni, na jaké je Nvidia“, neboť nacházejí hlavní uplatnění v okrajových zařízeních – chytrých telefonech, na „internetu věcí“ a dalších produktech mimo cloud, nikoli v datových centrech. „Mohu vás ale ujistit, že se usilovně pracuje na tom, jak tento prostor rozšířit,“ řekl.

Vize odložená do šuplíku

Ironií osudu pak je, že plán SoftBank mohl být dnes mnohem dál, kdyby společnost Arm podle tří bývalých zaměstnanců před zhruba pěti lety neuložila k ledu snahu o vývoj samostatné technologie akcelerátoru umělé inteligence. Firma byla pod tlakem SoftBank, která ji v roce 2016 koupila za 24 miliard liber (730 miliard korun) s hlavním cílem uvést ji zpět na burzu. To znamenalo zaměření se na osvědčené a ziskové provozy, aby bylo možné „vyšperkovat“ marže pro potenciální investory. A někteří z jejích největších zákazníků, včetně společností Apple, Qualcomm či Graphcore, navíc přetahovali zkušené zaměstnance, protože budovali svá vlastní oddělení čipového designu.

Vedení firmy Arm – včetně Haase, který v té době vedl její hlavní produktové divize – vědělo, že musí posílit dominantní byznys s procesory. Podnik proto přesunul stovky inženýrů z teprve se rozjíždějícího projektu na výrobu čipů optimalizovaných pro umělou inteligenci do oddělení designu procesorů. Přestože dál pracovali na zlepšení akcelerace AI v procesorech Arm, znamenalo to, že firma dodnes nemá samostatný produkt NPU, který by byl vhodný pro datacentra. „Chyběli nám inženýři u procesorů,“ líčí bývalý nejmenovaný manažer společnosti Arm, který se na tomto rozhodnutí přímo podílel, „ale CPU je nakonec prostě důležitější.“ Ačkoliv má Arm k dispozici zdroje SoftBank, analytici se spíše nedomnívají, že dokáže vytvořit skutečného konkurenta GPU společnosti Nvidia, jejíž úspěch se opírá nejen o hardwarové zkušenosti, ale i široce používaný software Cuda. Jen jeho napodobení by trvalo roky. „Nevím, jaké mají nástroje, aby se mohli postavit Nvidii,“ říká analytik Edward Wilford z Omdie, která se zabývá technologickým poradenstvím. „Arm nemá IP akcelerátor (umělé inteligence) pro datová centra,“ dodává Ben Bajarin z Creative Strategies s tím, že nejpravděpodobnějšími vyzyvateli dominantního postavení Nvidie jsou velké technologické společnosti jako Microsoft, Google či Amazon, jejichž čipy pro akcelerátory umělé inteligence se z velké části nespoléhají na IP řešení značky Arm.

Pro sedmdesát procent lidstva

Rene Haas tvrdí, že jeho firma nemusí konkurovat Nvidii, a přesto může těžit z rozmachu umělé inteligence. Čipy založené na technologiích značky Arm již nyní zvládají úlohy AI, jako jsou úprava fotografií v chytrých telefonech nebo zpracování obrazu v bezpečnostních kamerách. Nedávno společnost spolupracovala s firmou Meta na vytvoření zeštíhlené verze vlastního systému umělé inteligence Llama, který může běžet na jejích mobilních procesorech.

„Sedmdesát procent světové populace se nějakým způsobem dotýká toho, co v Arm děláme,“ prohlásil Haas na akci agentury Bloomberg. Tam pronesl i tato slova: „Umělá inteligence poběží na systémech Arm, tečka.“ Haas ovšem odmítá myšlenku, že by se firma příliš vzdálila od svých skromných britských začátků a nechala se strhnout arogancí Silicon Valley. Listu Financial Times v nedávném interview řekl: „Máme teď neuvěřitelnou příležitost uspokojit bezprecedentní poptávku trhu. Jestli se ve společnosti Arm něco změnilo, pak je to pocit naléhavosti využít takovou příležitost.“

Tim Bradshaw, David Keohane, Richard Waters, Michael Acton, Ahmed Al Omran, FT