巨頭的新戰(zhàn)場，中國的“芯”希望

　　國內(nèi)外新老AI芯片勢力百花齊放，也必將會(huì)為芯片市場帶來更多可能。

　　10月9日華為兩顆AI芯片問世;

　　9月26日英偉達(dá)宣布推出全新的TensorRT 3人工智能推理軟件;

　　9月19日，阿里巴巴在杭州云棲大會(huì)上宣布，成立“平頭哥半導(dǎo)體有限公司”;

　　9月13日蘋果發(fā)布新款iPhone XS系列手機(jī)搭載A12仿生芯片;

　　8月31日華為發(fā)布AI加持的麒麟980芯片;

　　最近幾個(gè)月，“AI芯片”無疑成為科技界的一大熱門話題，顯卡大戶英偉達(dá)、CPU大佬英特爾、搜索界一哥谷歌、“平頭哥”阿里巴巴、“凌晨偷笑”的華為等科技公司都在專注于同一件事：AI芯片。

　　那么問題來了，AI芯片究竟是什么芯片?目前哪家公司做的最好?為什么每家科技巨頭都在爭先恐后的研究它?我國在AI芯片能否和國外巨頭一戰(zhàn)?AI銳見帶你一探究竟。

　　芯片縱有三千，AI只取一瓢!

　　隨著人工智能、深度學(xué)習(xí)的春風(fēng)吹遍世界各地，各類芯片的頭銜都與AI密不可分。知名市場調(diào)研公司ReportLinker預(yù)計(jì)，到2023年，全球人工智能(AI)芯片市場規(guī)模將達(dá)到108億美元，復(fù)合年均增長率達(dá)到53.6%。AI芯片很可能是芯片界的一次變革。

　　其實(shí)芯片的種類有千千萬萬，AI芯片只是其中的一部分，甚至有些專家認(rèn)為目前不存在所謂的人工智能芯片。我們都知道芯片最重要的的工作就是處理數(shù)據(jù)，AI芯片也不例外，我們所熟知的CPU與GPU亦是如此。

　　人工智能是什么?簡單來說，人工智能分為機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)兩部分，無論是機(jī)器學(xué)習(xí)還是深度學(xué)習(xí)都需要構(gòu)建算法和模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)樣本的反復(fù)運(yùn)算和訓(xùn)練，降低對(duì)人工理解功能原理的要求。所以，AI芯片通常要處理規(guī)模非常龐大的數(shù)據(jù)。

　   芯片類型一覽

　　那傳統(tǒng)的CPU和GPU難道不能計(jì)算這些數(shù)據(jù)嗎?當(dāng)然可以，但問題也不少。CPU在處理AI算法時(shí)就比較緩慢，比如自動(dòng)駕駛的車輛需要識(shí)別復(fù)雜的路況信息，如果慢了幾秒就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的事故，時(shí)間就是生命。CPU就不太適合處理這些數(shù)據(jù)了。

　　GPU在處理數(shù)據(jù)時(shí)效率雖然提高很多，但黃教主的顯卡動(dòng)輒上萬，而且功耗驚人。在幾年前，谷歌的人工智能阿爾法狗(Alpha Go)下一盤圍棋就動(dòng)用了1000個(gè)CPU和200個(gè)GPU，每分鐘的電費(fèi)高達(dá)300美元，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模還只有人腦的千分之一。假設(shè)一盤圍棋的時(shí)間為兩小時(shí)，這就需要花費(fèi)36000美元。

　　這種方式雖然可行，但成本太高。也就是谷歌這種大佬用得起，換作其它家中小型企業(yè)自然是望而卻步的。AI芯片還需廣泛應(yīng)用于手機(jī)中，比如面部識(shí)別和語音識(shí)別。如果像GPU的功耗情況對(duì)于手機(jī)來說是不現(xiàn)實(shí)的。

　　總結(jié)來說，AI芯片的作用就是就是專注于處理機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的海量數(shù)據(jù)，比起傳統(tǒng)的CPUGPU既能提高效率，又可以減少功耗。

　　兩大應(yīng)用場景，面向云端與終端

　　當(dāng)今AI芯片主要應(yīng)用于兩大場景：面向大型服務(wù)器的云端和面向智能硬件的終端。

　　人工智能首先需要深度學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)就意味著需要大量的數(shù)據(jù)和繁瑣的運(yùn)算，在云端AI芯片能夠滿足當(dāng)前算法訓(xùn)練的要求。比如給一個(gè)系統(tǒng)成千上萬種“狗”的圖片，并告訴這個(gè)系統(tǒng)這種生物是“狗”，系統(tǒng)經(jīng)過深度學(xué)習(xí)之后“知道”了什么是“狗”，之后這個(gè)系統(tǒng)就可以判斷一張圖片是不是“狗”了。

　　所以，云端AI芯片的特點(diǎn)就是性能強(qiáng)大，能夠進(jìn)行大量運(yùn)算，并且能夠靈活地支持圖片、語音、視頻等不同AI應(yīng)用。

　　終端AI芯片則是面向消費(fèi)者的智能硬件，AI芯片讓數(shù)據(jù)處理等操作實(shí)現(xiàn)“本地化”，脫離了“聯(lián)網(wǎng)”的限制。比如手機(jī)，將AI芯片整合在手機(jī)CPU中，高通、蘋果、華為都實(shí)現(xiàn)了這種整合AI芯片的手機(jī)CPU。

　　終端AI芯片的特點(diǎn)是體積小、功耗小、性能無需特別強(qiáng)大，通常只有一種或兩種AI功能。如今所說的“智能家居”就離不開終端芯片的功勞。像生活中常見的掃地機(jī)器人，智能音箱，手機(jī)里的語音助手等設(shè)備都配備了終端芯片。

　　云端英偉達(dá)一騎絕塵，終端市場群雄割據(jù)

　　云端AI芯片無論是從硬件還是軟件，已經(jīng)被各大巨頭控制。2018年5月，市場研究顧問公司Compass Intelligence發(fā)布了關(guān)于AI芯片最新調(diào)研報(bào)告。因?yàn)槟壳癆I芯片在終端應(yīng)用較少，所以榜單頭部的排名可以近似的認(rèn)為就是云端AI芯片的目前市場格局。

　　從圖中看出，排名靠前的無疑就是英偉達(dá)、英特爾、IBM與谷歌。排行榜中共有七家中國人工智能芯片公司入圍榜單Top24。華為排名12，成中國大陸地區(qū)最強(qiáng)芯片廠商。其余六家中國公司分別為：聯(lián)發(fā)科、Imagination、瑞芯微、芯原、寒武紀(jì)、地平線。

　　英偉達(dá)：云端芯片·大佬

　　英偉達(dá)目前占據(jù)了全球云端AI芯片一半以上的市場，這僅僅是保守?cái)?shù)字。GPU非常適合深度學(xué)習(xí)，而英偉達(dá)正好以GPU稱霸世界，研究人工智能的科學(xué)家就沿著GPU自然而然地找到了英偉達(dá)。

　　黃教主則立馬抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)，動(dòng)用數(shù)千工程師、投入20億美元，短時(shí)間內(nèi)研發(fā)出第一臺(tái)專門為深度學(xué)習(xí)而優(yōu)化的Pascal GPU。所以，在深度學(xué)習(xí)大行其道的今天，英偉達(dá)變身成了最大贏家。

　　2018年9月26日，英偉達(dá)正式發(fā)布最新的TensorRT 3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理加速器。目前使用英偉達(dá)的AI技術(shù)的公司有很多，其中包括國內(nèi)的BAT、京東等公司，以及國外的亞馬遜、谷歌、Facebook等公司。

　　英偉達(dá)旗下產(chǎn)品線更是不在少數(shù)：自動(dòng)駕駛汽車、高性能計(jì)算、機(jī)器人、醫(yī)療保健、云計(jì)算、游戲視頻等眾多。

　　英特爾：瘋狂收購·不差錢

　　談到芯片和CPU，怎能少了PC界的老大英特爾。盡管英特爾自身的CPU不適合AI芯片，但人家不差錢啊!

　　英特爾在AI芯片上可是下了血本。

　　為了加強(qiáng)在人工智能芯片領(lǐng)域的實(shí)力，英特爾以 167 億美元收購 FPGA 生產(chǎn)商 Altera ，以 153 億美元收購自動(dòng)駕駛技術(shù)公司 Mobileye，以4億美元收購深度學(xué)習(xí)初創(chuàng)企業(yè)Nervana Systems以及機(jī)器視覺公司 Movidius和為自動(dòng)駕駛汽車芯片提供安全工具的公司Yogitech。

　　但遺憾的是，目前還沒有成熟的產(chǎn)品面世。用英特爾自己的話說，其要建立一個(gè)人工智能全棧式的解決方案，從而充分釋放AI的潛力。這可能是英特爾AI芯片遲遲沒有落地的原因吧。

　　谷歌：圍棋NO.1·阿爾法狗

　　谷歌在2016年宣布獨(dú)立開發(fā)一種名為TPU的全新的處理系統(tǒng)。打敗眾多人類圍棋大師的人工智能阿爾法狗采用的是谷歌自主研發(fā)的全定制化芯片(ASIC)TPU。

　　TPU是專門為機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的專用芯片。TPU特別適合谷歌自家的TensorFlow系統(tǒng)。在2018谷歌開發(fā)者大會(huì)上，谷歌已經(jīng)發(fā)布了TPU 3.0。谷歌旗下的Waymo自動(dòng)駕駛公司采用的正是TPU。

　　2018年2月13日，谷歌正式宣布，向谷歌云客戶開放張量處理器TPU beta版服務(wù)，每小時(shí)6.5美元。

　　對(duì)于選擇在谷歌云平臺(tái)上運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)模型的客戶來說，這算是個(gè)好消息，但谷歌這次開放的TPU數(shù)量有限且按時(shí)收費(fèi)，每小時(shí)成本為6.50美元。

　　蘋果：仿生加持·A12芯片

　　從去年的iPhone X使用的A11處理器開始，蘋果公司在處理器的AI中大做文章。在今年剛剛發(fā)布的iPhone XS系列使用的A12芯片更是披上了“仿生”的神秘面紗。簡單來說，蘋果的“仿生”只是在其CPU中配備了新一代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎。A12仿生處理器相當(dāng)于模仿了人類大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

　　當(dāng)然，目前的仿生芯片還處于一個(gè)比較初級(jí)的階段，多為概念而已，體驗(yàn)上并不會(huì)有太大的變化。

　　這些功能體現(xiàn)在：智能省電優(yōu)化，F(xiàn)ace ID 3D人臉識(shí)別，AR表情，相機(jī)一鍵換背景等都離不開仿生芯片的功勞。

　　根據(jù)最新消息，蘋果公司正在支付3億美元現(xiàn)金購買Dialog半導(dǎo)體公司的一部分。該交易預(yù)計(jì)將于2019年初完成，待監(jiān)管部門批準(zhǔn)。

　　寒武紀(jì)：中國·獨(dú)角獸之一

　　寒武紀(jì)科技成立于2016年，其擁有終端AI芯片和云端AI芯片兩條產(chǎn)品線。華為的麒麟970采用的正是寒武紀(jì)開發(fā)的NPU。

　　2018年5月發(fā)布的寒武紀(jì)MLU100智能芯片，適用于視覺、語音、自然語言處理等多種類型的云端人工智能應(yīng)用場景。寒武紀(jì)目前已經(jīng)完成B輪融資，整體估值為25億美元。

　　華為：順勢而為·AII In AI

　　就在今年蘋果發(fā)布會(huì)召開的同時(shí)，華為余承東深夜發(fā)微博：穩(wěn)了。余總信心滿滿也許是因?yàn)槿A為自己的麒麟980芯片。早在去年，麒麟970就已經(jīng)搭載了NPU。NPU也屬于全定制化芯片(ASIC)，因?yàn)槎ㄖ疲詫I(yè)。

　　而今年的麒麟980更是搭載了雙NPU，華為表示，麒麟980的全新雙核NPU比麒麟970的NPU快2.2倍，每分鐘可實(shí)現(xiàn)4500次推斷。NPU的功能就是負(fù)責(zé)AI運(yùn)算，在大幅提高手機(jī)AI性能的同時(shí)降低了AI任務(wù)功耗，體現(xiàn)在在語音助手、智能識(shí)物、省電等功能上，和蘋果A12芯片功能類似。

　　10月10日，華為發(fā)布了AI發(fā)展戰(zhàn)略與全棧全場景AI解決方案，并發(fā)布了兩款A(yù)I芯片：Ascend 910和Ascend 310，一款面向云端，一款面向終端。

　　當(dāng)然，華為并不會(huì)單獨(dú)銷售這兩款A(yù)I芯片，而是以芯片為基礎(chǔ)開發(fā)AI加速模組，AI加速卡，AI服務(wù)器，AI一體機(jī)，以及面向自動(dòng)駕駛和智能駕駛進(jìn)行銷售。這次發(fā)布的兩款芯片都會(huì)在2019年第二季度上市，究竟實(shí)力如何我們拭目以待。

　　這是AI芯片最好的時(shí)代，也是最壞的時(shí)代

　　根據(jù)Gartne報(bào)告分析稱，AI芯片在2017年的市場規(guī)模為48億美元，2020年預(yù)計(jì)達(dá)到146億，其中云端應(yīng)用可望達(dá)到105億。目前AI芯片云端市場被英偉達(dá)牢牢占據(jù)，終端市場群雄并起。

　　當(dāng)然，AI芯片全球起步時(shí)間幾乎相差無幾， 國內(nèi)外新老AI芯片勢力百花齊放，也必將會(huì)為芯片市場帶來更多可能。