美国四大科技巨头都造芯片 BAT能否解中国“缺芯”困局?

4月16日,美国政府发布了对中兴的出口禁令,禁止美国公司向中兴出售零部件。这个禁令唤起了潜藏在中国通讯、计算机厂商内心最深处的恐慌——如果美国人不卖芯片了,我们怎么办?

虽然还有许多零部件进口会受到禁令影响,但是芯片始终是最核心的一个。从下图可以看出,国产芯片占有率极低,国内的高级芯片90%以上依赖进口,每年要花2000多亿美元。一旦国外真的全面封锁芯片贸易,那么国内的科技产业就有崩溃之虞。

芯片

不过,面对凶猛袭来的芯片危机,国内悲观的声音并不多。相反,有许多人认为,此次“中兴事件”或许会倒逼中国国内相关产业的变革,这或许是创业者和投资者们的机会。

之所以能有这种自信,第一,是因为国内的半导体产业有了长足的发展。目前国内厂家已经可以量产28nm制程的处理器,虽然相较于高通、台积电开始投产7nm制程还有几年甚至是十几年的差距,但是相较晚起步的4、50年而言,已经拉近了许多。

另一点则要归因于芯片行业自身的变革,AI芯片正在取代传统芯片。只要有留心国外新闻,你就能发现,现在芯片领域报道最多的,是亚马逊、苹果、谷歌这样的科技巨头。亚马逊正在为其Echo音箱设计AI芯片,而苹果与谷歌已经研发并应用了自己的AI芯片,甚至连Facebook也高调发布了招聘芯片工程师的公告。

相反,传统芯片厂商ARM、英特尔现在的日子是一日不如一日……

这些都说明,未来主导芯片行业的或许并非芯片公司,而是苹果、谷歌、亚马逊这样带有浓厚互联网色彩的科技巨头。那么,国内的BAT三巨头,相较于国外同行并没有落下风,他们是否有机会在未来的AI芯片潮流中分一杯羹呢?如果中国真的诞生了自己的“高通”,那么如今困扰整个产业的芯片难题自然迎刃而解

事实上,BAT早已在AI芯片领域进行了布局。为了方便读者了解三家的布局,这里先简单介绍一下AI芯片发展的趋势和方向。

目前AI芯片领域主要有4大流派,分别是GPU、FPGA、ASIC和偏门的类脑芯片。

自从英伟达把GPU从图形计算带到通用计算领域后,GPU就凭借天生的并行计算架构优势,成了高性能计算的代名词,一度成为AI行业的希望。不过现在,在AI芯片领域,GPU正在被边缘化。一方面,英伟达和AMD垄断了GPU市场;另一方面,GPU太贵,又很耗电。

FPGA是由赛灵思开创的一种架构,全称“现场可编程门阵列”,用户只要通过更新FPGA配置文件,就能实现其功能的转变,非常灵活。加上价格便宜功耗又很低,FPGA近年来有取代GPU之势。不过FPGA的缺点是峰值性能差,以及需要用户同时懂硬件和软件编程语言,要求较高。

因此,之后出现了为大众消费领域开发的ASIC架构,全称是专用集成电路专门为AI设计的ASIC虽然时间和技术要求高,但是性能出色;而采用SoC+IP模块方案的话,既不失灵活,使用专业化厂商设计的IP模块后,性能也不会差太多,综合优势最大,现在许多互联网巨头争相开发的,很多是此类芯片。

类脑芯片则是通过还原大脑的计算功能,从而制造出一种能够模拟人类的感觉,理解,行动与交流的能力的系统。不过,这种芯片的开发受制于对大脑的研究,因此比较偏门。

了解了AI芯片的发展芯片,我们再回过头看看国内厂家的布局。

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首先,正如上文所说,GPU被美国2家垄断,因此,除非在技术上由重大突破,国内厂商想从这两方面突破几无可能。而FPGA则由赛灵思、Altera占据90%份额,Microsemi和Lattice瓜分剩下的10%,虽然4家共同构筑了由9000项专利构成的专利墙,但其他企业可以用于编译。而ASIC和类脑芯片同样是可选项。

从BAT三大厂商来看,百度对AI的布局最早,但是其主攻方向却并不是AI芯片,主要投入倾向于图像、语音、无人驾驶等应用层面。去年2月,百度才通过全资收购渡鸦科技,成立了专门的硬件部门。在芯片方面,百度主要是和其他企业合作发展,开发应用层面的内容。今年2月,百度收购光学AI芯片初创公司Lightelligence,才算是正式迈入AI芯片领域。

腾讯和百度类似,在它的AI战略中,底层的芯片比重并不大。目前,腾讯在芯片领域的投资包括早前和阿里一起投的Barefoot networks,其特色在于开创了新型可编程PISA架构,不过,其芯片主要用于通讯设备而非终端设备。

此外,腾讯还投资了比特大陆。由于挖矿设备需要极强的计算能力,比特大陆在开发过程中获得研发芯片的大量经验,目前该公司已经研发出基于ASIC的TPU,是国内最炙手可热的AI芯片公司之一。

与前2家相比,阿里系酷爱投资芯片,而且其投资的中天微、寒武纪、耐能,发展方向都是国外厂商未能垄断的ASIC或NPU。其2016年投资的中天微, SoC芯片过去2年已经出超过5亿片;寒武纪更是因为帮华为开发了人工智能芯片麒麟970而声名鹊起。

值得注意的是,阿里的投资和研发并不是广撒网赌运气,而是有着明确战略的——入股中天微和投资寒武纪可以打通“处理器+操作系统+终端”的整条产业链。配合上阿里已有的云服务,最终可以打通“操作系统+处理器芯片或应用芯片+算法+终端+应用+云” 这样一条通道,并保证其畅通无阻。

在长期的投资过程中,作为统筹的阿里自身也获得了大量技术积累,因此,阿里科研机构——阿里巴巴达摩院在刚成立半年后,就有进军芯片行业的底气。就在中兴被封杀2天后,达摩院便宣布,正研发一款神经网络芯片——Ali-NPU。

据介绍,按照设计, Ali-NPU性能将是目前市面上主流CPU、GPU架构AI芯片的10倍,而制造成本和功耗仅为一半,性价比超过40倍。稍微遗憾的是,这是一款专为AI设计的芯片,在通用计算上无法与CPU、GPU媲美,虽然符合时代方向,但短期内仍无法解决国内的芯片困局。

总体而言,在芯片发展上,中国一直在热身,现在是时候该上场了。此次危机或许会倒逼中国国内相关产业的变革。这或许是创业者和投资者们的机会。

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