2020年出的難題，AI芯片公司接住了嗎？

2020年贈(zèng)予太多不平凡。

新冠疫情詭異開(kāi)局，貿(mào)易沖突余瀾未了。美國(guó)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(cè)的時(shí)局之中，加速人工智能計(jì)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(yàn)，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(xiǎn)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(lái)價(jià)值才是硬道理。

云端芯片廠(chǎng)商期冀著能分食必然擴(kuò)張的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)蛋糕，終端芯片廠(chǎng)商在碎片化的應(yīng)用場(chǎng)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(lái)。站在2020年的終點(diǎn)，我們可以通過(guò)十個(gè)關(guān)鍵詞，概覽AI芯片領(lǐng)域這一年的光景。

1.A100

因?yàn)橐咔椋?020年5月，在英偉達(dá)年度最重要的GTC大會(huì)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(huì)及“玩?！爆F(xiàn)場(chǎng)。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(kāi)烤箱端出新品時(shí)，又似在官方印證N牌“核彈廠(chǎng)”出品的GPU的確可以燒菜甚至炸廚房。A100，AI芯片“一號(hào)玩家”英偉達(dá)孕育了三年的旗艦計(jì)算GPU新品，一經(jīng)問(wèn)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(shí)現(xiàn)了英偉達(dá)史上最大的性能飛躍。

▲NVIDIA A100 GPU較上一代V100性能提升20倍

搭載8個(gè)A100的英偉達(dá)DGX A100系統(tǒng)，單節(jié)點(diǎn)AI算力達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的5PFLOPS，5個(gè)DGX A100組成的一個(gè)機(jī)架，算力可媲美一個(gè)AI數(shù)據(jù)中心。根據(jù)老黃現(xiàn)場(chǎng)算賬數(shù)據(jù)，確實(shí)應(yīng)了著名slogan“買(mǎi)得越多，省得越多”。當(dāng)一眾廠(chǎng)商還在拿英偉達(dá)上一代旗艦計(jì)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。

2.麒麟9000

與英偉達(dá)的意氣風(fēng)發(fā)截然相反，華為卻長(zhǎng)久籠罩于國(guó)際貿(mào)易紛爭(zhēng)的陰云之中，被強(qiáng)制按下造芯的剎車(chē)鍵。2020年5月15日，美國(guó)商務(wù)部宣布修改出口管制規(guī)定，要求只要使用美國(guó)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(guó)政府的許可。8月17日，美國(guó)再次收緊限令，宣布將華為38家子公司列入“實(shí)體清單”，并要求華為或子公司從美國(guó)以外的第三方公司購(gòu)買(mǎi)芯片也需獲得許可。

▲美國(guó)商務(wù)部官網(wǎng)聲明截圖

從此以后，除非獲得美國(guó)政府許可，否則華為不能自主造芯，也無(wú)法從第三方購(gòu)買(mǎi)芯片?；仡?018、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(píng)果、高通一較高下。但如果未來(lái)美國(guó)政府不松開(kāi)對(duì)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(jī)也將暫停更新。更令人唏噓的是，在美國(guó)政策的圍堵下，作為中國(guó)第一大芯片設(shè)計(jì)公司的華為海思，2020年無(wú)奈掉出了全球半導(dǎo)體公司TOP15榜單。這場(chǎng)突如其來(lái)的“芯劫”之后，華為海思未來(lái)的路怎么走？華為如何在逆境中求解？這些問(wèn)題都是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

3.蘋(píng)果M1

從2010年蘋(píng)果第一次推出自研A4手機(jī)芯片算起，今年蘋(píng)果推出首款自研電腦芯片，恰好相隔十年。蘋(píng)果不是第一次造芯，也不是第一家設(shè)計(jì)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(píng)果宣布將推出自研Mac芯片，在蘋(píng)果所有產(chǎn)品之間建立通用架構(gòu)。5個(gè)月后，蘋(píng)果正式亮劍，推出三款采用Mac電腦新品，全部搭載蘋(píng)果首款自研Mac芯片——M1。M1是一顆采用5nm工藝、包含160億個(gè)晶體管的SoC，內(nèi)置每秒可執(zhí)行11萬(wàn)次操作的16核神經(jīng)引擎，并展示出極具競(jìng)爭(zhēng)力的能效比。在M1芯片支持下，新款Macbook Pro續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20小時(shí)。

▲蘋(píng)果M1芯片特性

蘋(píng)果用實(shí)際行動(dòng)證明，全球頂級(jí)消費(fèi)電子巨頭不僅能造芯，而且具備設(shè)計(jì)出業(yè)界一流芯片的硬核實(shí)力。M1芯片的問(wèn)世，不僅進(jìn)一步擴(kuò)大蘋(píng)果的自研芯片版圖，也使得蘋(píng)果接過(guò)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。

4.5nm

2020年9-12月，蘋(píng)果A14、華為麒麟9000、三星獵戶(hù)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(shí)代。

▲2020年首發(fā)的4款5nm手機(jī)芯片性能對(duì)比

其中，前兩者采用臺(tái)積電5nm工藝，已伴隨著旗艦手機(jī)的銷(xiāo)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(jí)，也離不開(kāi)制程工藝的迭代。盡管因受美國(guó)限制，臺(tái)積電暫時(shí)無(wú)法繼續(xù)支持其第二大客戶(hù)華為芯片的生產(chǎn)，但由于在7nm節(jié)點(diǎn)打了漂亮的勝仗，臺(tái)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(shì)待發(fā)，意圖拿下更多5nm市場(chǎng)。5nm市場(chǎng)方興未艾，3nm試產(chǎn)工作也在有序進(jìn)行。據(jù)傳蘋(píng)果已經(jīng)預(yù)定了臺(tái)積電3nm首批產(chǎn)能，將于2022年量產(chǎn)。

5.破產(chǎn)

有的公司勢(shì)如破竹，有的公司卻瀕臨絕境。2020年4月，外媒爆料稱(chēng)，美國(guó)AI芯片明星創(chuàng)企Wave Computing成為疫情期間第一家申請(qǐng)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(shí)，專(zhuān)注于通過(guò)實(shí)現(xiàn)據(jù)流驅(qū)動(dòng)技術(shù)的軟件可動(dòng)態(tài)重構(gòu)處理器（CGRA）架構(gòu)，加速?gòu)臄?shù)據(jù)中心到邊緣的AI深度學(xué)習(xí)計(jì)算。2018年6月，Wave Computing收購(gòu)老牌半導(dǎo)體IP公司MIPS，計(jì)劃通過(guò)將數(shù)據(jù)流架構(gòu)與MIPS嵌入式RISC多線(xiàn)程CPU核心和IP相結(jié)合，為下一代AI提供了動(dòng)力。

▲Wave Computing的AI+MIPS業(yè)務(wù)線(xiàn)

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

6.上市

2020年7月20日上午，國(guó)內(nèi)AI芯片設(shè)計(jì)明星獨(dú)角獸寒武紀(jì)正式在A股科創(chuàng)板上市，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)完全聚焦于AI專(zhuān)用芯片研發(fā)的科創(chuàng)板上市公司。寒武紀(jì)計(jì)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(xiàng)目和補(bǔ)充流動(dòng)資金，并在招股書(shū)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(jì)在2021年將形成規(guī)模化收入。

▲寒武紀(jì)主要產(chǎn)品

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(lì)飛陸續(xù)披露招股書(shū)，這些知名的人工智能初創(chuàng)公司有一大共性特點(diǎn)，就是均將造芯視作提升競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵舉措。

7.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(zhǎng)王東升、前三星集團(tuán)大中華區(qū)總裁張?jiān)诒本﹦?chuàng)立的奕斯偉計(jì)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(guó)內(nèi)高端芯片設(shè)計(jì)業(yè)A輪融資規(guī)模的記錄。

▲奕斯偉計(jì)算（左）、壁仞科技（右）融資情況（來(lái)源：企查查）

此外，由吉利控股集團(tuán)戰(zhàn)略投資、獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的億咖通科技，知名AI獨(dú)角獸依圖科技、云天勵(lì)飛和地平線(xiàn)，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(guó)內(nèi)AI芯片領(lǐng)域投資金額達(dá)58.57億元，同比增幅超過(guò)90%。而2020年公開(kāi)的AI芯片總?cè)谫Y額已超過(guò)了2019年全年。

8.超級(jí)并購(gòu)

創(chuàng)企忙著吸金，巨頭卻大筆撒錢(qián)。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(gòu)英國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司Arm。1個(gè)月后，AMD宣布將以總價(jià)值350億美元的全股票交易收購(gòu)全球第一大FPGA廠(chǎng)商賽靈思。

▲英偉達(dá)收購(gòu)Arm官方聲明

這兩筆巨額收購(gòu)交易不僅官宣時(shí)間接近、數(shù)額高昂，而且都是在橫向擴(kuò)張版圖，通過(guò)購(gòu)買(mǎi)公司獲得一個(gè)原本不具備的成熟技術(shù)及團(tuán)隊(duì)。如果英偉達(dá)收購(gòu)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(gòu)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(shí)力。這些動(dòng)作，都指向了異構(gòu)計(jì)算正成為主流趨勢(shì)的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。一旦兩筆收購(gòu)順利完成，如無(wú)意外，未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算領(lǐng)域?qū)⒊尸F(xiàn)英特爾、英偉達(dá)、AMD三足鼎立的格局。

9.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(kāi)，英特爾去年年底憑借收購(gòu)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(kāi)始在亞馬遜AWS落地，知名英國(guó)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(guó)外，將暴力美學(xué)發(fā)揮到極致的美國(guó)創(chuàng)企Cerebras公布擁有85萬(wàn)個(gè)AI優(yōu)化內(nèi)核、2.6萬(wàn)億晶體管的第二代巨型晶圓級(jí)芯片（WSE），英國(guó)AI芯片獨(dú)角獸Graphcore加入了中國(guó)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。

▲Cerebras第二代巨型晶圓級(jí)芯片

在國(guó)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(jì)算中心項(xiàng)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(guò)，在一眾芯片廠(chǎng)商涌向數(shù)據(jù)中心時(shí)，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(jiàn)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(shí)期，多家芯片公司紛紛公布了其芯片量產(chǎn)落地的成績(jī)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(wàn)片，性能相比T4 GPU提升1.5~3倍，百度昆侖2預(yù)計(jì)2021年上半年量產(chǎn)，性能較昆侖1提升3倍。

▲百度昆侖1芯片與英偉達(dá)T4 GPU性能對(duì)比

在邊緣和端側(cè)，地平線(xiàn)自動(dòng)駕駛芯片征程2出貨量突破10萬(wàn)，知存科技的首款輕量級(jí)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(jì)算卡已將成測(cè)試級(jí)的產(chǎn)品，清微智能的多模態(tài)智能計(jì)算芯片迄今出貨數(shù)十萬(wàn)顆，專(zhuān)注于端側(cè)AI SoC的億智電子迄今已有超過(guò)百萬(wàn)顆芯片量產(chǎn)落地。選擇不同應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)擴(kuò)張快但巨頭云集、競(jìng)爭(zhēng)激烈，終端市場(chǎng)偏碎片化，需要芯片公司找到更契合自身優(yōu)勢(shì)的細(xì)分賽道、做出能更好滿(mǎn)足整個(gè)細(xì)分場(chǎng)景需求的垂直方案。

11.結(jié)語(yǔ)：你好，2021

2020年進(jìn)入尾聲，這一年，AI芯片喜憂(yōu)參半。有芯片巨頭亮出重磅新品，有多家創(chuàng)企迎來(lái)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(kāi)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?？梢钥吹?，接下來(lái)，AI芯片仍是人工智能產(chǎn)業(yè)前進(jìn)所不可或缺的推動(dòng)力之一，其價(jià)值正在更多參與公司的發(fā)展和落地過(guò)程中不斷被驗(yàn)證。2021年會(huì)變得更好嗎？答案未知，但無(wú)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(gè)未來(lái)。