一文看懂2019全球AI芯片産業鍊全局
AI芯片是人工智能核心技術之一，不僅決定了基礎架構和發展生态，也對算法起到至關重要的作用。目前，全球AI芯片領域仍未形成牢固的技術壁壘，除了英偉達的一枝獨秀和英特爾、賽靈思、谷歌的奮起直追，更有新老玩家的不斷湧入，呈現出“群雄逐鹿”、“百家争鳴”的局面。
為了緩解我國“缺芯少魂”的窘境，近年來，傳統芯片廠商、科技巨頭、應用層廠商及初創企業紛紛開始涉足其中，不僅力求加快芯片國産化進程，也試圖搶占市場主動。同時，對于國内廠商來說，在芯片産業鍊，甚至整個AI行業格局未定的态勢下，一旦通過AI芯片實現“彎道超車”，殺出重圍，就有機會成為行業領軍者，其誘惑可謂巨大。
目前，AI芯片在構架、功能和場景上存在較大差異，錯綜複雜，但恰恰隻需理清之間的脈絡，就能發現AI芯片産業鍊的格局，甚至看清整個AI行業的現狀和趨勢。
AI芯片産業鍊：應用為王
從構架來看，AI芯片可分為GPU（GraphicsProcessing Unit，圖像處理單元）、FPGA（Field－Programmable Gate Array，現場可編程門陣列）、ASIC（Application Specific Integrated Circuit，專用集成電路）和類腦芯片（模拟人腦的神經網絡架構）四大類。
其中，GPU是通用芯片（性能強大、通用性強，功耗也巨大）；FPGA為半定制的芯片（可編程，靈活性和性能不錯，但價格過高）；ASIC（可定制，性能穩定，功耗也可控，但研發周期長、風險高）則是全定制化芯片；類腦芯片目前離商業化還有一段距離，所以并未進入主流領域。
目前，GPU依舊在雲端保持絕對優勢，而FPGA、ASIC也正在追趕，尤其是ASIC陣營。以谷歌TPU（雲端）、華為麒麟系列（邊緣/NPU）為代表的ASIC産品正呈現出挑戰GPU霸主地位的勢頭。同時，ASIC也憑借定制化、低功耗等特點，正迅速搶占邊緣推理市場，成為市場的寵兒。
從功能來看，AI芯片可分為訓練（Training）和推理（Inference），就是機器學習和深度學習兩個重要環節。所謂訓練，就是憑借大數據讓機器形成一個複雜的神經網絡算法模型，也就是模仿人類的學習。而推理則是通過該算法模型，讓機器模仿人做出推理或決策。
（與傳統芯片一樣，AI芯片産業鍊也離不開IP授權、設計、晶圓代工、封裝和測試等環節，本文以理清芯片設計為主，其他環節就不再一一贅述了。）
從場景來看，AI芯片又分為雲端和邊緣（終端）兩類。由于訓練需要龐大的數據量和高強度的運算量，單一處理器根本無法獨立完成，必須通過雲端借助龐大的神經網絡才行。而在邊緣方面，各種智能終端可謂天差地别，尤其是移動端，為了滿足用戶越來越苛刻的要求以及增強體驗，就必須配備執行效率高的推理芯片，同時要兼具體積小巧及低功耗，要求也提升不少。進一步對邊緣進行分解的話，AI芯片還與手機、安防、自動駕駛等各類應用場景一一對應，并進行專門的優化，以提升其推理的算法執行效率。
從以上構架、功能和場景三大維度來看，單單從錯綜複雜的構架上，很難看清目前AI芯片産業鍊，隻有将場景與功能相結合，才能真正反映這個新興産業鍊的現狀。由此可見，目前AI芯片産業鍊分為三個層次，第一層大緻可分為雲端和邊緣兩大領域。在第二層，雲端可分為訓練和推理兩大功能領域，而邊緣則隻用于推理，進而對應第三層的各個應用場景。
所以，從AI芯片産業鍊的格局就能看出，目前整個行業的發展脈絡，即應用為王。
全球：群雄逐鹿
據市場研究顧問公司Compass Intelligence在2018年發布的調研報告顯示，英偉達當仁不讓成為領頭羊，英特爾和IBM緊随其後。值得注意的是，谷歌、蘋果排在第四、第五的位置。此外，AMD、ARM、高通、三星、恩智浦位列前十。
而國内有7家廠商上榜，華為海思、聯發科、寒武紀（Cambricon）、地平線（Horizon）、Imagination（原英國芯片廠商，已被中資收購）、瑞芯微（Rockchip）、芯原（Verisilcon）。
盡管該報告偏重于歐美廠商，但從中可以看出，英偉達、英特爾、IBM、AMD、高通等老牌芯片廠商，已經受到谷歌、蘋果等新興勢力的沖擊，同時一大批初創企業也在緊緊追趕，呈現出“群雄涿鹿”的态勢。
而從排名來看，英偉達、英特爾、IBM、谷歌等都是雲端芯片的代表，而蘋果、ARM、高通、三星、華為等則屬于邊緣陣營，所以目前全球AI芯片呈現出，雲端領先，邊緣追趕的局面。而中國廠商均排名靠後，一定程度上說明國内在雲端芯片方面，與國外廠商仍然不小的差距。
國内：百家争鳴
在國内，以華為海思、寒武紀、地平線、阿裡平頭哥等為代表的“造芯新勢力”已經崛起。華為海思憑借多年自主研發和經驗積累，整合NPU的麒麟系列SOC芯片已經成為全球炙手可熱的AI計算平台和解決方案。阿裡憑借“平頭哥”填補了自己在AI芯片上的空白，并已推出首款“含光800”雲端推理芯片，上升勢頭迅猛，是國内不可輕視的一股新興力量。
同時，寒武紀、地平線等廠商也相當活躍，陸續推出自研芯片産品，成為國内AI芯片陣營中的佼佼者。此外，百度、依圖、雲知聲、思必馳、出門問問、Rokid等應用層廠商，也不在拘泥于算法，而是積極向産業鍊上遊靠攏，或是聯合芯片廠商研發芯片，或是自研芯片，以提升自身競争力。
海量數據和豐富的應用場景是我國AI發展的重要優勢，也符合全球行業發展的大趨勢，從而帶動了一大批中國獨角獸企業的崛起。從目前來看，這些新興芯片廠商，要麼是專注于某一應用場景而開發定制化的芯片，要麼是為補足自身短闆并向産業鍊上遊拓展，均是圍繞特定應用場景做文章。但是，無論如何，廠商通過自主研發、相互競争，必将提升自身的競争力和影響力，同時百家争鳴的局面對于我國芯片産業的發展來說，都是百利無一害。
總結：亟待“殺手級”應用
綜上所述，全球科技企業在AI芯片領域競争激烈，無論是雲端，還是邊緣，根本目都是為了推動應用場景的落地。在數據和應用場景等優勢的作用下，中國廠商通過自身努力，已成為全球産業鍊的重要力量。然而，由于大量核心技術和專利仍然被歐美廠商把持，我國AI芯片領域仍然基礎薄弱、起點低，差距依舊明顯。
從應用場景來看，國内廠商的産品主要集中在手機、安防等機器視覺技術為主的感知層上，認知層和決策層則相對較少。其中，安防成為AI芯片廠商紮堆的領域，運用人臉識别、圖像識别等技術，與海量數據和算法結合，在國内被廣泛應用，成為國内率先落地的AI技術之一。
因此，目前我國AI芯片發展正處于感知層向認知層發展的初級階段，符合行業發展的必然趨勢。同時，由于芯片研發和設計仍然以需求驅動為主，盡管能夠短時間擴大市場規模、完成産品布局，但缺乏高端産品，以緻很難産生真正的“殺手級”應用。
随着AI技術的不斷深入和進步，對于高端AI芯片的需求也必将水漲船高。如今，芯片已成為AI行業，乃至全球科技巨頭共同争奪的新戰場，更将影響未來行業發展的走勢，絕不可小視。
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