詳解2020年AI芯片領(lǐng)域發(fā)展情況

2020年贈予太多不平凡。

新冠疫情詭異開局，貿(mào)易沖突余瀾未了。美國政府?dāng)嚻鸬娘Z風(fēng)，正消耗著全世界人民的精力。

在變幻莫測的時局之中，加速人工智能計算速度的底層基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)者——AI芯片企業(yè)們——正經(jīng)受著新的考驗，有的高舉高打，有的低調(diào)前行。

提高企業(yè)的組織管理能力和抗風(fēng)險能力的警鐘敲響，架構(gòu)創(chuàng)新和產(chǎn)品性能不再是唯一指標(biāo)，能為產(chǎn)業(yè)帶來價值才是硬道理。

云端芯片廠商期冀著能分食必然擴(kuò)張的數(shù)據(jù)中心市場蛋糕，終端芯片廠商在碎片化的應(yīng)用場景中探索最合適的棲身之所。

AI芯片仍在向上發(fā)展，洗牌期尚未到來。

站在2020年的終點，我們可以通過十個關(guān)鍵詞，概覽AI芯片領(lǐng)域這一年的光景。

01 A100

因為疫情，2020年5月，在英偉達(dá)年度最重要的GTC大會上，英偉達(dá)創(chuàng)始人兼CEO黃仁勛老黃將自家廚房改成了新品發(fā)布會及“玩梗”現(xiàn)場。

廚房本身似在悄悄與“刀法精準(zhǔn)”的名梗相映襯，當(dāng)老黃打開烤箱端出新品時，又似在官方印證N牌“核彈廠”出品的GPU的確可以燒菜甚至炸廚房。

A100，AI芯片“一號玩家”英偉達(dá)孕育了三年的旗艦計算GPU新品，一經(jīng)問世便猶如驚雷，引入結(jié)構(gòu)化稀疏后，AI訓(xùn)練峰值算力達(dá)312TFLOPS，AI推理峰值算力達(dá)1248TOPS，均較上一代Volta架構(gòu)GPU提升20倍，實現(xiàn)了英偉達(dá)史上最大的性能飛躍。

搭載8個A100的英偉達(dá)DGX A100系統(tǒng)，單節(jié)點AI算力達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的5PFLOPS，5個DGX A100組成的一個機(jī)架，算力可媲美一個AI數(shù)據(jù)中心。根據(jù)老黃現(xiàn)場算賬數(shù)據(jù)，確實應(yīng)了著名slogan“買得越多，省得越多”。

當(dāng)一眾廠商還在拿英偉達(dá)上一代旗艦計算產(chǎn)品Tesla V100作為比較的標(biāo)桿，英偉達(dá)A100已經(jīng)一腳踏入新紀(jì)元。

02 麒麟9000

與英偉達(dá)的意氣風(fēng)發(fā)截然相反，華為卻長久籠罩于國際貿(mào)易紛爭的陰云之中，被強(qiáng)制按下造芯的剎車鍵。

2020年5月15日，美國商務(wù)部宣布修改出口管制規(guī)定，要求只要使用美國相關(guān)技術(shù)及軟件的海外公司向華為及關(guān)聯(lián)公司供應(yīng)芯片，都需先取得美國政府的許可。

8月17日，美國再次收緊限令，宣布將華為38家子公司列入“實體清單”，并要求華為或子公司從美國以外的第三方公司購買芯片也需獲得許可。

從此以后，除非獲得美國政府許可，否則華為不能自主造芯，也無法從第三方購買芯片。

回顧2018、2019年，華為麒麟系列芯片都躋身于全球最強(qiáng)手機(jī)AI芯片之林，與蘋果、高通一較高下。

但如果未來美國政府不松開對華為的枷鎖，那么搭載于華為最新一代旗艦手機(jī)的麒麟9000芯片，將成為華為海思的最后一代麒麟芯片，麒麟芯片系列的光輝戰(zhàn)績也將暫停更新。

更令人唏噓的是，在美國政策的圍堵下，作為中國第一大芯片設(shè)計公司的華為海思，2020年無奈掉出了全球半導(dǎo)體公司TOP15榜單。

這場突如其來的“芯劫”之后，華為海思未來的路怎么走？華為如何在逆境中求解？這些問題都是業(yè)界關(guān)注的焦點。

03 蘋果M1

從2010年蘋果第一次推出自研A4手機(jī)芯片算起，今年蘋果推出首款自研電腦芯片，恰好相隔十年。

蘋果不是第一次造芯，也不是第一家設(shè)計基于Arm的PC處理器的公司，但它研發(fā)的M1芯片依然獲得了全世界的關(guān)注。

2020年6月，蘋果宣布將推出自研Mac芯片，在蘋果所有產(chǎn)品之間建立通用架構(gòu)。5個月后，蘋果正式亮劍，推出三款采用Mac電腦新品，全部搭載蘋果首款自研Mac芯片——M1。

M1是一顆采用5nm工藝、包含160億個晶體管的SoC，內(nèi)置每秒可執(zhí)行11萬次操作的16核神經(jīng)引擎，并展示出極具競爭力的能效比。在M1芯片支持下，新款Macbook Pro續(xù)航時間長達(dá)20小時。

蘋果用實際行動證明，全球頂級消費(fèi)電子巨頭不僅能造芯，而且具備設(shè)計出業(yè)界一流芯片的硬核實力。

M1芯片的問世，不僅進(jìn)一步擴(kuò)大蘋果的自研芯片版圖，也使得蘋果接過為Arm處理器扛旗的重任，成為最有希望突圍PC界x86生態(tài)的主力軍。

04 5nm

2020年9-12月，蘋果A14、華為麒麟9000、三星獵戶座1080、高通驍龍888這四大手機(jī)AI芯片先后亮相，組成了5nm量產(chǎn)落地的首發(fā)陣容。

從此，智能手機(jī)正式進(jìn)入5nm時代。

其中，前兩者采用臺積電5nm工藝，已伴隨著旗艦手機(jī)的銷售而上市；后兩者均基于三星5nm工藝，供應(yīng)的手機(jī)尚未落地。這四款A(yù)I芯片的性能進(jìn)展關(guān)乎架構(gòu)升級，也離不開制程工藝的迭代。

盡管因受美國限制，臺積電暫時無法繼續(xù)支持其第二大客戶華為芯片的生產(chǎn)，但由于在7nm節(jié)點打了漂亮的勝仗，臺積電絲毫不缺補(bǔ)位的訂單。

而在7nm商用“趕了晚集”之后，三星正蓄勢待發(fā)，意圖拿下更多5nm市場。

5nm市場方興未艾，3nm試產(chǎn)工作也在有序進(jìn)行。據(jù)傳蘋果已經(jīng)預(yù)定了臺積電3nm首批產(chǎn)能，將于2022年量產(chǎn)。

05 破產(chǎn)

有的公司勢如破竹，有的公司卻瀕臨絕境。

2020年4月，外媒爆料稱，美國AI芯片明星創(chuàng)企Wave Computing成為疫情期間第一家申請破產(chǎn)保護(hù)的AI芯片公司。

這家成立于2010年的初創(chuàng)公司，曾在AI芯片領(lǐng)域名噪一時，專注于通過實現(xiàn)據(jù)流驅(qū)動技術(shù)的軟件可動態(tài)重構(gòu)處理器（CGRA）架構(gòu)，加速從數(shù)據(jù)中心到邊緣的AI深度學(xué)習(xí)計算。

2018年6月，Wave Computing收購老牌半導(dǎo)體IP公司MIPS，計劃通過將數(shù)據(jù)流架構(gòu)與MIPS嵌入式RISC多線程CPU核心和IP相結(jié)合，為下一代AI提供了動力。

然而我們還未見到Wave Computing推出比市面上其他芯片更具優(yōu)勢的新產(chǎn)品，反而等來了申請破產(chǎn)保護(hù)的壞消息。

06 上市

2020年7月20日上午，國內(nèi)AI芯片設(shè)計明星獨角獸寒武紀(jì)正式在A股科創(chuàng)板上市，成為國內(nèi)首個完全聚焦于AI專用芯片研發(fā)的科創(chuàng)板上市公司。

寒武紀(jì)計劃將IPO募集資金用于新一代云端訓(xùn)練芯片、推理芯片、邊緣AI芯片及系統(tǒng)項目和補(bǔ)充流動資金，并在招股書中透露其7nm云端智能芯片思元290已回片，理論峰值性能與華為昇騰910相當(dāng)，預(yù)計在2021年將形成規(guī)?；杖?。

上市首日，寒武紀(jì)市值一度突破1000億人民幣，但后續(xù)市值下跌，截至發(fā)稿日低于700億人民幣。

繼寒武紀(jì)上市后，云知聲、依圖、云天勵飛陸續(xù)披露招股書，這些知名的人工智能初創(chuàng)公司有一大共性特點，就是均將造芯視作提升競爭力的關(guān)鍵舉措。

07 融資潮

2020年人工智能熱度有所退減，整體投資規(guī)模和融資事件數(shù)量明顯回落，但AI硬件界投資依然熱情高漲，其中不乏十分“吸金”的融資黑馬。

其中單筆融資超10億人民幣的AI芯片公司中，有兩家成立還不到一年的初創(chuàng)公司。

一家是由前京東方集團(tuán)董事長王東升、前三星集團(tuán)大中華區(qū)總裁張元基在北京創(chuàng)立的奕斯偉計算，2020年6月完成由君聯(lián)資本、IDG資本等投資的超20億元B輪融資。

另一家是由知名連續(xù)創(chuàng)業(yè)者張文、前阿里云AI基礎(chǔ)架構(gòu)總監(jiān)徐凌杰等在上海創(chuàng)辦的壁仞科技，于2020年6月完成由啟明創(chuàng)投、IDG資本等投資的11億元A輪融資，刷新了國內(nèi)高端芯片設(shè)計業(yè)A輪融資規(guī)模的記錄。

此外，由吉利控股集團(tuán)戰(zhàn)略投資、獨立運(yùn)營的億咖通科技，知名AI獨角獸依圖科技、云天勵飛和地平線，也均在今年拿下單筆超10億元或接近10億元的融資。

根據(jù)工銀投行數(shù)據(jù)，2019年國內(nèi)AI芯片領(lǐng)域投資金額達(dá)58.57億元，同比增幅超過90%。而2020年公開的AI芯片總?cè)谫Y額已超過了2019年全年。

08 超級并購

創(chuàng)企忙著吸金，巨頭卻大筆撒錢。

2020年9月，英偉達(dá)宣布將以400億美元從日本軟銀集團(tuán)手中收購英國芯片設(shè)計公司Arm。

1個月后，AMD宣布將以總價值350億美元的全股票交易收購全球第一大FPGA廠商賽靈思。

這兩筆巨額收購交易不僅官宣時間接近、數(shù)額高昂，而且都是在橫向擴(kuò)張版圖，通過購買公司獲得一個原本不具備的成熟技術(shù)及團(tuán)隊。

如果英偉達(dá)收購Arm成功，將在GPU業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上補(bǔ)上CPU業(yè)務(wù)這重要一環(huán)；如果AMD收購賽靈思成功，則將兼具CPU、GPU、FPGA研發(fā)能力，并補(bǔ)充加速AI應(yīng)用的實力。這些動作，都指向了異構(gòu)計算正成為主流趨勢的數(shù)據(jù)中心市場。

一旦兩筆收購順利完成，如無意外，未來較長一段時間內(nèi)，數(shù)據(jù)中心、高性能計算領(lǐng)域?qū)⒊尸F(xiàn)英特爾、英偉達(dá)、AMD三足鼎立的格局。

09 數(shù)據(jù)中心加速

面向數(shù)據(jù)中心的AI芯片戰(zhàn)火正愈燃愈烈。

英偉達(dá)推出A100后火力全開，英特爾去年年底憑借收購AI芯片創(chuàng)企Habana Labs而直接擁有的AI芯片訓(xùn)練芯片Gaudi也開始在亞馬遜AWS落地，知名英國IP供應(yīng)商Imagination也推出了能擴(kuò)展至數(shù)據(jù)中心的多核GPU IP新品。

初創(chuàng)公司也在蓄力中。在國外，將暴力美學(xué)發(fā)揮到極致的美國創(chuàng)企Cerebras公布擁有85萬個AI優(yōu)化內(nèi)核、2.6萬億晶體管的第二代巨型晶圓級芯片（WSE），英國AI芯片獨角獸Graphcore加入了中國云服務(wù)巨頭阿里、百度的生態(tài)圈，SambaNova獲得由貝萊德、英特爾資本等投資的2.5億美元新融資。

在國內(nèi)，鯤云科技推出面向邊緣和云端的首款數(shù)據(jù)流AI推理芯片CAISA，燧原科技在推出首款云端推理芯片后兼具云端訓(xùn)練+云端推理完整解決方案，寒武紀(jì)中標(biāo)3億元南京智能計算中心項目，比特大陸正基于其自研云端AI芯片為各智慧城市打造AI算力中心。

此外，壁仞科技、登臨科技、天數(shù)智芯等芯片創(chuàng)企都在積極布局通用GPU（GPGPU）賽道。

不過，在一眾芯片廠商涌向數(shù)據(jù)中心時，去年因自研造芯而打得一片火熱的云服務(wù)供應(yīng)商，今年卻鮮少發(fā)布新一代芯片產(chǎn)品，唯見亞馬遜AWS在今年12月初推出其自研云端AI訓(xùn)練定制芯片AWS Trainium。

10 量產(chǎn)落地

2019年推出的一系列芯片新品，在2020年進(jìn)入了落地的關(guān)鍵時期，多家芯片公司紛紛公布了其芯片量產(chǎn)落地的成績單。

例如在云端，百度宣布其自研云端AI通用芯片百度昆侖1已量產(chǎn)約2萬片，性能相比T4 GPU提升1.5~3倍，百度昆侖2預(yù)計2021年上半年量產(chǎn)，性能較昆侖1提升3倍。

在邊緣和端側(cè)，地平線自動駕駛芯片征程2出貨量突破10萬，知存科技的首款輕量級存算一體芯片在今年9月批量試產(chǎn)，光子算數(shù)的光電混合AI加速計算卡已將成測試級的產(chǎn)品，清微智能的多模態(tài)智能計算芯片迄今出貨數(shù)十萬顆，專注于端側(cè)AI SoC的億智電子迄今已有超過百萬顆芯片量產(chǎn)落地。

選擇不同應(yīng)用場景的芯片公司，都面臨著規(guī)模落地的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。云端市場擴(kuò)張快但巨頭云集、競爭激烈，終端市場偏碎片化，需要芯片公司找到更契合自身優(yōu)勢的細(xì)分賽道、做出能更好滿足整個細(xì)分場景需求的垂直方案。

11 結(jié)語：你好，2021

2020年進(jìn)入尾聲，這一年，AI芯片喜憂參半。有芯片巨頭亮出重磅新品，有多家創(chuàng)企迎來芯片量產(chǎn)落地，有的玩家喜得新融資，有的玩家卻在逆境中艱難跋涉。

不可否認(rèn)的是，2020年是AI芯片發(fā)展極為關(guān)鍵的一年。更多AI芯片玩家開始籌備IPO上市，多家公司的AI芯片進(jìn)入量產(chǎn)，大量資本仍在追逐下注。可以看到，接下來，AI芯片仍是人工智能產(chǎn)業(yè)前進(jìn)所不可或缺的推動力之一，其價值正在更多參與公司的發(fā)展和落地過程中不斷被驗證。

2021年會變得更好嗎？答案未知，但無論是研究人員、企業(yè)領(lǐng)袖還是工程師們，都在保持前行，試圖從技術(shù)創(chuàng)新中拼搏一個未來。
責(zé)任編輯:tzh