AI芯片也被稱為AI加速器或計(jì)算卡，即專門用于處理人工智能應(yīng)用中的大量計(jì)算任務(wù)的模塊（其他非計(jì)算任務(wù)仍由CPU負(fù)責(zé)）。近兩年，AI芯片發(fā)展如火如荼。據(jù)中信證券測(cè)算，2020年AI芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)146.16億美元，AI芯片市場(chǎng)前景一片大好。面對(duì)如此廣闊的市場(chǎng)，科技巨頭們又豈能錯(cuò)失這次發(fā)財(cái)?shù)臋C(jī)會(huì)？
清華大學(xué)微電子研究所所長(zhǎng)魏少軍教授在談及中國(guó)AI(人工智能)芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀時(shí)說(shuō)：現(xiàn)在AI芯片的炒作過(guò)頭了，“今天的一部分甚至大部分的AI芯片創(chuàng)業(yè)者會(huì)成為技術(shù)變革的“先烈”“。魏少軍的話不是空穴來(lái)風(fēng)，僅僅一兩年間，國(guó)內(nèi)AI芯片頭部創(chuàng)業(yè)公司的融資額度就超過(guò)了20億人民幣。全球至少有45家初創(chuàng)公司研制AI芯片(語(yǔ)音交互和自動(dòng)駕駛)，5家企業(yè)融資超過(guò)了1億美元。人工智能技術(shù)以AI芯片為載體正在迅速崛起。
一、AI芯片的生態(tài)圈
從廣義說(shuō)，能夠驅(qū)動(dòng)AI程序的芯片都叫做AI芯片。從狹義來(lái)說(shuō)，AI芯片是為適應(yīng)AI算法進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)的芯片。
從應(yīng)用層面講，AI芯片主要分為云AI芯片和端AI芯片。云AI芯片應(yīng)用于云端服務(wù)器及數(shù)據(jù)中心；端AI芯片應(yīng)用于智能設(shè)備、IoT端設(shè)備。未來(lái)，人工智能將會(huì)在我們的日常生活中得到極大普及，正如英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛所說(shuō)：“未來(lái)，AI與AI芯片將無(wú)處不在：咖啡機(jī)、保溫杯、麥克風(fēng)、甚至耳環(huán)、鞋子這些小物件都會(huì)智能化。”
云AI芯片的特點(diǎn)是性能強(qiáng)大、能夠同時(shí)支持大量運(yùn)算、支持圖片識(shí)別、以及語(yǔ)音、視頻處理。端AI芯片則需要嵌入到設(shè)備內(nèi)部，讓設(shè)備不聯(lián)網(wǎng)就能具備AI能力。AI芯片之于人工智能的意義，可以理解為發(fā)動(dòng)機(jī)之于汽車。人工智能理論已經(jīng)提出多年，由于它需要一臺(tái)計(jì)算能力超強(qiáng)的“發(fā)動(dòng)機(jī)”驅(qū)動(dòng)，所以多年沒(méi)有真正跑起來(lái)，直到AI算法、大數(shù)據(jù)以及AI芯片的出現(xiàn)。
人工智能的破局是在2012年計(jì)算機(jī)視覺(jué)屆的“奧林匹克”—ImageNet挑戰(zhàn)賽的賽場(chǎng)上，來(lái)自多倫多大學(xué)的Geoffrey Hinton教授和他的團(tuán)隊(duì)第一次用上了GPU芯片和深度學(xué)習(xí)算法，成為AI史上的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。
在2015年的ImageNet大賽上，微軟亞洲研究院團(tuán)隊(duì)更是憑借GPU與深度學(xué)習(xí)算法，第一次讓計(jì)算機(jī)的圖像識(shí)別超過(guò)了人類。人類識(shí)圖錯(cuò)誤率約為4%，而冠軍團(tuán)隊(duì)機(jī)器識(shí)圖的錯(cuò)誤率為3.57%。在圖像識(shí)別興起之后，視頻識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、翻譯、語(yǔ)音助手等一系列AI應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。
AI芯片的爆發(fā)，至少將會(huì)影響到四個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景：家居/消費(fèi)電子、安防監(jiān)控、自動(dòng)駕駛以及云計(jì)算。
1、移動(dòng)通訊
華為2017年9月發(fā)布的麒麟970，搭載了NPU(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器)AI處理模塊，是世界首款手機(jī)AI芯片。NPU比CPU快25倍，能耗提高了50倍。蘋果在2周后發(fā)布了搭載A11處理器的iPhoneX，首個(gè)推出人臉識(shí)別的AI芯片。ARM緊接其后推出了兩款A(yù)I芯片，應(yīng)用于移動(dòng)端的物體檢測(cè)和機(jī)器學(xué)習(xí)的處理器。ARM這個(gè)動(dòng)作的影響是巨大的，因?yàn)槿虺^(guò)90%的手機(jī)芯片采用ARM架構(gòu)，包括麒麟970和蘋果A11。
追隨者還有聯(lián)發(fā)科和高通。聯(lián)發(fā)科推出的Helio P60,支持AI的計(jì)算機(jī)視覺(jué)、人臉識(shí)別。高通的基于梟龍芯片的A1引擎，將所有手機(jī)中的SOC軟硬件一網(wǎng)收盡統(tǒng)統(tǒng)打包。AI芯片成了手機(jī)紅海戰(zhàn)場(chǎng)的一個(gè)重要攪局者。
2、安防監(jiān)控
安防市場(chǎng)2017年超過(guò)了6350億人民幣，同比增長(zhǎng)了17.6%。佳都科技《人工智能技術(shù)白皮書》指出，2017年國(guó)內(nèi)高清攝像頭出貨1億顆。
由于AI能夠?qū)ρ杆賹?duì)視頻進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，現(xiàn)在幾乎所有AI芯片創(chuàng)業(yè)公司都將安防作為核心應(yīng)用場(chǎng)景之一，紛紛推出內(nèi)嵌于安防監(jiān)控?cái)z像頭的AI芯片。安防三巨頭?？低?、大華股份、宇視科技不僅是眾多AI芯片公司的合作伙伴，其自身也在推進(jìn)安防+AI的步伐。
3、自動(dòng)駕駛
AI芯片正在成為自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)的核心。在這一領(lǐng)域目前主要有三大AI芯片勢(shì)力：英偉達(dá)、英特爾和地平線。英偉達(dá)和英特爾大家都很熟悉，地平線是一家中國(guó)初創(chuàng)公司，原百度研究院副院長(zhǎng)余凱任CEO。地平線的雨果自動(dòng)駕駛平臺(tái)早期使用的是英特爾FPGA處理器，現(xiàn)在開始打造自己的BUP架構(gòu)，并推出沿用這一架構(gòu)的AI芯片“征程”。
4、云計(jì)算
AI芯片可以為互聯(lián)網(wǎng)供能，例如在線翻譯、人證比對(duì)、圖片搜素等，背后都離不開AI芯片的支持。在移動(dòng)領(lǐng)域錯(cuò)失先機(jī)的英特爾不惜花重金布局：$160億美元收購(gòu)Altera(FPGA)，$4億美元收購(gòu)Nervana(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器)，繼而收購(gòu)Movidius(視覺(jué)處理器，收購(gòu)資金未詳)，云AI芯片與端AI芯片都有所涉及。其他有高通、ARM、聯(lián)發(fā)科等也陸續(xù)進(jìn)場(chǎng)。
二、國(guó)內(nèi)AI芯片主要玩家
1、寒武紀(jì)：一家中科院背景的創(chuàng)業(yè)公司，創(chuàng)始人陳天霽、陳天石為兄弟，均為中科院計(jì)算所博士。2016年在北京成立。華為麒麟970芯片搭載的就是寒武紀(jì)的AI芯片，中科院為此還向華為發(fā)了賀電。兄弟倆先后畢業(yè)于中國(guó)科大少年班，天石研究人工智能算法，天霽學(xué)做計(jì)算機(jī)芯片。一個(gè)硬件、一個(gè)軟件，一拍即合開發(fā)人工智能芯片。取名“寒武紀(jì)”，是希望用地質(zhì)學(xué)上生命大爆發(fā)的時(shí)代來(lái)比喻人工智能的未來(lái)吧！
2、深鑒科技：作為中國(guó)AI芯片第一陣營(yíng)的深鑒科技，是一家清華背景、FPGA技術(shù)起家的創(chuàng)業(yè)公司。2016年在北京成立。創(chuàng)始人姚頌，這位90后清華學(xué)霸，放棄了美國(guó)名?？突仿〈髮W(xué)直接攻讀博士學(xué)位的邀請(qǐng)，選擇了創(chuàng)業(yè)。2017年獲得A輪千萬(wàn)美元融資，致力于深度學(xué)習(xí)處理器與編譯器原創(chuàng)技術(shù)的研發(fā)，已有數(shù)千萬(wàn)訂單，兩款A(yù)I芯片正在量產(chǎn)中。
3、地平線機(jī)器人：創(chuàng)始人是前百度深度學(xué)習(xí)研究院副院長(zhǎng)余凱，曾在百度領(lǐng)導(dǎo)過(guò)語(yǔ)音識(shí)別、圖像搜素、百度大腦、百度無(wú)人駕駛等項(xiàng)目。產(chǎn)品包括硬件、軟件及算法，團(tuán)隊(duì)包括前諾基亞手機(jī)研發(fā)VP、Facebook人工智能研究實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)始成員、百度首席構(gòu)架設(shè)計(jì)師及20多位深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域?qū)＜摇?/p>
4、比特大陸和嘉楠耘智：這兩家都是現(xiàn)在很火的網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣“礦機(jī)芯片“的生產(chǎn)商。比特大陸成立于2013年，2017年總營(yíng)收就飆升至25億美元，占礦機(jī)專用芯片市場(chǎng)70%以上份額。2017年推出第一款28納米工藝AI芯片”SOPHON“(算豐)。嘉南耘智是世界第二大比特幣礦機(jī)生產(chǎn)商，2017年12月預(yù)發(fā)布了AI芯片KPU(Knowledge Processing Unit)，作為一家做礦機(jī)芯片(自稱是區(qū)塊鏈專用芯片)和礦機(jī)的公司，嘉楠耘智累計(jì)獲得近3億元融資。目前已申請(qǐng)掛牌新三板。
除了以上初創(chuàng)公司以外，還有一些傳統(tǒng)芯片廠商也加入到AI芯片隊(duì)伍。海思、杭州國(guó)芯、中星微電子都有涉入，還有主攻安防AI芯片的宇視科技、中天微、國(guó)科微等。
三、靴子何時(shí)落地？
在這場(chǎng)偉大的“無(wú)芯片不AI，無(wú)終端不AI，無(wú)行業(yè)不AI“的變革時(shí)刻，也有人保持了清醒。我們需要多一點(diǎn)思考，怎樣做才能避免魏少軍教授警醒的成為現(xiàn)實(shí)，不讓“今天的一部分甚至大部分的AI芯片創(chuàng)業(yè)者會(huì)成為技術(shù)變革的‘先烈’”。
思考一：殺手級(jí)應(yīng)用在哪里？魏少軍教授說(shuō)，”盡管目前AI應(yīng)用涵蓋了生產(chǎn)領(lǐng)域、生活各個(gè)應(yīng)用層面，但究竟什么才是AI的殺手級(jí)應(yīng)用？與人們生活周遭真正不可或缺的日常AI應(yīng)用？至今應(yīng)還沒(méi)答案。“上面所提及的除了家居/消費(fèi)電子雖然離我們很近，但自動(dòng)駕駛離我們還有不小的距離，且芯片進(jìn)入汽車電子也是一道不小的門檻，在AI芯片之前汽車電子也沒(méi)見有誰(shuí)有效的突破了這個(gè)門檻。安防和云計(jì)算更多的是涉及工業(yè)產(chǎn)品，內(nèi)嵌于安防監(jiān)控?cái)z像頭的AI芯片也還處在研發(fā)中。這就是”AI產(chǎn)品說(shuō)得多、落地少“，因?yàn)槌耸謾C(jī)芯片外，市場(chǎng)上還沒(méi)有銷售超過(guò)百萬(wàn)的AI芯片出現(xiàn)。
思考二：通用AI芯片會(huì)不會(huì)出現(xiàn)？現(xiàn)在各家使用的AI方案架構(gòu)互不兼容，沒(méi)有支持的標(biāo)準(zhǔn)AI計(jì)算接口，各廠商的端設(shè)備也是五花八門，到底會(huì)不會(huì)出現(xiàn)像當(dāng)年CPU一樣的通用處理器來(lái)一統(tǒng)AI芯片天下？最近ARM宣布了要進(jìn)軍AI芯片領(lǐng)域，并有一統(tǒng)人工智能生態(tài)的想法。至少，通用AI處理器的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自以下兩個(gè)方面：
開發(fā)AI芯片硬件構(gòu)架的代價(jià)非常高，不是所有廠家都能承受的；
IP的可擴(kuò)展性、架構(gòu)的支持廣度、標(biāo)準(zhǔn)AI計(jì)算接口，對(duì)AI芯片的普及非常重要，而開發(fā)相關(guān)算法也不是一朝一夕就可以完成的。
不論ARM是否能夢(mèng)想成真，至少ARM的想法對(duì)AI芯片的生態(tài)還是具有很大吸引力的：可利用既有框架便可達(dá)到(或接近)AI硬件處理能力；不需要額外支出和額外授權(quán)成本；不需要改變既有芯片的設(shè)計(jì)格局；可提供業(yè)界更多的方案選擇；其他使用自有AI計(jì)算架構(gòu)的客戶也可以同樣得到好處。
另一家可能的贏家是英偉達(dá)。AI芯片目前應(yīng)用最多的是GPU，因?yàn)镚PU適合于單指令、多數(shù)據(jù)處理，特別適合AI的深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練和推理。英偉達(dá)技術(shù)中心亞太首席技術(shù)官Simon See曾自豪地說(shuō)：“通用是我們的優(yōu)勢(shì)。“英偉達(dá)的Xavier計(jì)算平臺(tái)，正在被超過(guò)20家自動(dòng)駕駛創(chuàng)業(yè)公司、以及博世、采埃孚等供應(yīng)商巨頭采用。
四、未來(lái)的攪局者
AI芯片能否成為半導(dǎo)體行業(yè)未來(lái)的攪局者，結(jié)論是肯定的。相比摩爾定律芯片每18-24個(gè)月迭代一次，AI芯片正以9個(gè)月迭代一次的速度演進(jìn)。比特大陸產(chǎn)品戰(zhàn)略總監(jiān)湯煒偉說(shuō)，“與傳統(tǒng)芯片迭代速度相比，AI算法迭代更快。我們針對(duì)最新算法的需求，以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的共性，可快速地將新算法寫到芯片上。“
在這撥攪局者中，既有像ARM、英偉達(dá)這樣的大佬，也有像寒武紀(jì)、深鑒科技這樣的新貴。到底是ARM的AI芯片能一統(tǒng)人工智能的江湖，還是新貴們的百花齊放能夠各顯人工智能的神通，還需要時(shí)間觀察。
（原標(biāo)題：AI芯片生態(tài)圈大佬新貴在戰(zhàn)場(chǎng)廝殺）
