記者 | 王付嬌
作為人工智能三大驅(qū)動(dòng)要素之一，算力的發(fā)展決定了人工智能發(fā)展的速度與高度。
AI芯片近年來快速發(fā)展，眾多企業(yè)紛紛布局，新型芯片架構(gòu)不斷涌現(xiàn)，多個(gè)場景下的智能芯片應(yīng)用正在加快部署。AI芯片正受到來各界的關(guān)注，成為推進(jìn)人工智能加速發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
人工智能算法的訓(xùn)練以及應(yīng)用的部署，都離不開強(qiáng)大、高效的運(yùn)算能力支撐。AI芯片因此成為第二屆人工智能大會(huì)（WAIC）上討論的熱點(diǎn)之一。
在展區(qū)特設(shè)的企業(yè)芯片墻，整塊墻面展出了國內(nèi)外7家知名企業(yè)的10款芯片，這些芯片產(chǎn)品代表了人工智能芯片發(fā)展最新成果，參展芯片產(chǎn)品包括華為“麒麟810”、高通“驍龍855”、地平線“征程/旭日”系列、依圖科技“求索”、平頭哥“玄鐵910”、紫光展銳“銳虎賁T710”等。
廣證恒生研報(bào)指出，一款A(yù)I芯片成功市場化必須具備兩大條件：一是足夠廣的應(yīng)用空間，二是相比CPU具備足夠大的性能提升。
國內(nèi)對芯片自主可控的緊迫性提高，人工智能作為未來國家發(fā)展的戰(zhàn)略高地，政策利好云AI芯片的發(fā)展。深度學(xué)習(xí)專用芯片ASIC是國內(nèi)企業(yè)的機(jī)會(huì)，具備技術(shù)及生態(tài)構(gòu)建能力的企業(yè)未來有廣闊的發(fā)展前景。
行業(yè)痛點(diǎn)明顯
“現(xiàn)在行業(yè)的痛點(diǎn)是，不同行業(yè)里的解決方案、芯片模組，完全沒有辦法只用一款芯片來取代。不同場景需要配適不同的芯片，合作雙方的工作量都是非常大的。”云從科技副總裁張立在論壇現(xiàn)場提出質(zhì)疑。
云從科技是一家提供計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別端到端解決方案的公司。從理論上講，他們使用供應(yīng)商提供的芯片模組，更應(yīng)該考慮單位功耗，這是傳統(tǒng)AI公司首先要考慮的問題——芯片效率是否足夠高、單位整體功耗是否符合最高性價(jià)比。但如今，多樣化與應(yīng)用場景落地才是面臨的核心問題。
賽迪顧問總裁孫會(huì)峰在報(bào)告中指出，AI芯片應(yīng)該具有以下基本要素：算法和軟件要有自主演進(jìn)的能力；可編程性；高效的架構(gòu)變換能力：<10 clock cycle、低開銷、低延時(shí)；低成本體積小，應(yīng)用開發(fā)簡便等。
目前為止，國內(nèi)外芯片廠商都暫時(shí)都很難做到以上需求。通用型芯片以英偉達(dá)為代表，峰值計(jì)算能力強(qiáng)，平均性能好，但就效率低；國內(nèi)寒武紀(jì)、華為海思的芯片以定制化為主，前期投入成本高，研發(fā)周期較長，但優(yōu)點(diǎn)是平均性能好，在特定領(lǐng)域（比如AIoT、手機(jī)）等適應(yīng)性好。
以Tesla使用的車載芯片為例，其車內(nèi)使用的芯片全是專用定制化車載芯片，針對Tesla的應(yīng)用和產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)。
賽迪顧問在AI分論壇上指出，目前人工智能芯片設(shè)計(jì)更多的是從技術(shù)角度，以滿足特定性能需求出發(fā)。而未來，人工智能場景的商業(yè)化落地才是根本。未來的芯片設(shè)計(jì)要從應(yīng)用場景出發(fā)，借助場景實(shí)現(xiàn)規(guī)模發(fā)展。
企業(yè)芯片墻的秘密
根據(jù)大會(huì)的官方信息，能夠入選企業(yè)芯片墻的芯片有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
一是應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。10款芯片涵蓋了智能手機(jī)，5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛、智能家居、AI云端訓(xùn)練和邊緣推理等眾多領(lǐng)域。
如華為P30使用的就是麒麟980芯片，三星最新的5G手機(jī)采用的高通驍龍855芯片，地平線的無人駕駛汽車就是使用“征程”系列芯片，依圖科技的人臉識(shí)別技術(shù)就是基于求索芯片。
二是工藝水平最高。在10款芯片中，華為麒麟810、麒麟980、昇騰910，高通驍龍855等4款都采用了當(dāng)前最先進(jìn)的芯片制造工藝（7nm工藝），華為昇騰310采用12nm工藝，寒武紀(jì)思元270、依圖求索采用16nm工藝等，代表了當(dāng)前AI芯片領(lǐng)域的最高設(shè)計(jì)工藝水平。
三是基礎(chǔ)構(gòu)架最新。平頭哥“玄鐵910”是全球首個(gè)采用RISC-V架構(gòu)的64位AI處理器內(nèi)核，華為麒麟810首款采用了自研的達(dá)芬奇架構(gòu)，寒武紀(jì)思元270基于自主研發(fā)的MLUv02指令集，體現(xiàn)了AI芯片在構(gòu)架層面的不斷創(chuàng)新突破。
從技術(shù)水平看，先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)入7nm節(jié)點(diǎn)與國際同步，制造工藝進(jìn)入14nm水平，7nm介質(zhì)刻蝕進(jìn)入國際采購體系，清洗設(shè)備達(dá)到國際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)12英寸大硅片批量供貨等。今年首批科創(chuàng)板上市的5家上海企業(yè)中，有4家是集成電路企業(yè)。
以上海為龍頭的長三角地區(qū)的集成電路產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)形成超過國內(nèi)50%產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大、技術(shù)水平最高的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
應(yīng)對海量數(shù)據(jù)的關(guān)鍵
不同企業(yè)在面對云服務(wù)還是邊緣計(jì)算的時(shí)產(chǎn)生過不同的選擇。
地平線CEO余凱從一開始就是堅(jiān)定的邊緣計(jì)算的擁護(hù)者。余凱認(rèn)為，邊緣計(jì)算可以有效緩解以云服務(wù)為代表的中心運(yùn)算的壓力，成為應(yīng)對海量數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。
邊緣計(jì)算有以下四個(gè)特點(diǎn)：實(shí)時(shí)計(jì)算，減少反應(yīng)延遲；可靠性高，即使離線也可以正常運(yùn)作；安全合規(guī)，滿足隱私要求；高性價(jià)比，節(jié)省存儲(chǔ)運(yùn)輸成本
根據(jù)摩爾定律，自動(dòng)駕駛的發(fā)展急需要更加強(qiáng)大的邊緣處理器。自動(dòng)駕駛從L1-L5分成5個(gè)等級(jí)，L1代表人工駕駛、L5是無人駕駛。每上一個(gè)等級(jí)，算力的提升就會(huì)上一個(gè)新的數(shù)量級(jí)。
作為自動(dòng)駕駛AI芯片領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)英偉達(dá)認(rèn)為從ADAS提升到L3半自動(dòng)駕駛所需的計(jì)算難度會(huì)提升5倍，而關(guān)鍵的L3向L4提升需要50倍，從L4提升到L5則需要 2倍。
余凱持有類似看法，L3可能需要20-30T的算力量級(jí)；L4就需要百T這樣的算力；到了L5可能就需要千T的算力了。“短期來看，我們會(huì)高估技術(shù)發(fā)展的速度；但長期來看，我們還是低估了。”余凱說，我們已經(jīng)進(jìn)入了后摩爾定律時(shí)代。
地平線征程系列芯片使用自研 BPU（Brain Processing Unit)，可實(shí)現(xiàn)對車輛、行人和道路環(huán)境等多類目標(biāo)的實(shí)時(shí)感知，目前已登陸美國助力國際頂尖Robotaxi車隊(duì)。2019年發(fā)布的征程二代可提供超過4 TOPS的等效算力，典型功耗僅2瓦，能夠高效靈活地實(shí)現(xiàn)多類AI任務(wù)處理，對多類目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和精準(zhǔn)識(shí)別。
據(jù)余凱介紹，2019年底，地平線將發(fā)布16納米級(jí)別的AI芯片處理器。
與地平線這類做邊緣計(jì)算的創(chuàng)新型企業(yè)不同，英偉達(dá)則卡住了圖像處理的關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)，成為AI芯片當(dāng)之無愧的龍頭企業(yè)。深度學(xué)習(xí)上游訓(xùn)練端由GPU主導(dǎo)并基本為英偉達(dá)所壟斷；下游推理端雖可容納 CPU/FPGA/ASIC 等芯片，但競爭態(tài)勢中英偉達(dá)依然占大頭。
目前，英偉達(dá)依托于其圖像識(shí)別和處理能力，也在發(fā)力自動(dòng)駕駛領(lǐng)域。重視車載本地超級(jí)電腦的研發(fā)，未來發(fā)展有待駕駛決策軟件算法落地，以及降低Drive PX平臺(tái)成本。
現(xiàn)在在AI芯片領(lǐng)域依然以云端訓(xùn)練芯片為主，隨著中國人工智能應(yīng)用需求的不斷落地，未來本地化運(yùn)算將是人工智能發(fā)展的趨勢之一，終端推斷芯片也將迎來新的發(fā)展機(jī)遇。
賽迪顧問孫會(huì)峰指出，AI芯片第三大趨勢是智能計(jì)算將從云端到云邊一體。云端聚焦非實(shí)時(shí)、長周期數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，支持大量運(yùn)算共同運(yùn)行，目前云端AI芯片應(yīng)用相對成熟。隨著邊緣計(jì)算興起，“云邊結(jié)合”方案漸成主流，實(shí)現(xiàn)從端到中心的邊緣計(jì)算+云計(jì)算，加快處理速度，實(shí)現(xiàn)靈活應(yīng)用。
未來：合作從串行分工到合作共生
當(dāng)下，芯片產(chǎn)業(yè)仍然是以企業(yè)為主體，產(chǎn)品上下游企業(yè)相對獨(dú)立運(yùn)營和管理，同環(huán)節(jié)企業(yè)高度競爭。而未來，這種模式將得到本質(zhì)改善。
以合作為主線，借助合資公司、共同搭建平臺(tái)等形式，行程合作生態(tài)。發(fā)揮各企業(yè)、機(jī)構(gòu)技術(shù)和資源優(yōu)勢，以特定應(yīng)用場景及核心需求出發(fā)，形成有機(jī)的合作形態(tài)。
賽迪顧問《中國人工智能芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》在2019世界人工智能大會(huì)上正式發(fā)布。白皮書指出，2018年中國AI芯片市場繼續(xù)保持高速增長，整體市場規(guī)模達(dá)到80.8億元，同比增長50.2%。受宏觀政策環(huán)境、技術(shù)進(jìn)步與升級(jí)、人工智能應(yīng)用普及等眾多利好因素的影響，中國AI芯片市場進(jìn)一步發(fā)展與成熟。
據(jù)賽迪顧問預(yù)測，在AI芯片領(lǐng)域，云端產(chǎn)值2021年將達(dá)到106億美元；終端領(lǐng)域?qū)⑦_(dá)到5.55億美元。
白皮書點(diǎn)出了AI芯片行業(yè)發(fā)展的3個(gè)特點(diǎn)：可重構(gòu)AI芯片被公認(rèn)為是突破性的下一代集成電路技術(shù)；AI芯片成為資本布局新焦點(diǎn)；在科技巨頭的大力投入和政策的扶持下，基于語音、自然語言處理和視覺技術(shù)的人工智能產(chǎn)品和應(yīng)用逐漸落地。
在未來發(fā)展趨勢上，白皮書稱未來三年AI芯片市場規(guī)模年均復(fù)合增長率將超50%。2018年AI領(lǐng)域投資總金額為1117.19億元。B、C、D輪雖數(shù)量少，但投資金額大，獲投資金占比60.31%，投資者更青睞成熟度高的企業(yè)。