2018年全球人工智能芯片行業(yè)發(fā)展概況與市場趨勢 行業(yè)藍(lán)海引并購熱潮【組圖】

發(fā)展歷程幾經(jīng)波折，我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于起步階段

作為人工智能核心的底層硬件AI芯片，其經(jīng)歷了多次的起伏和波折：2007年以前，全球AI芯片產(chǎn)業(yè)一直沒有發(fā)展成為成熟的產(chǎn)業(yè)；同時由于當(dāng)時算法、數(shù)據(jù)量等因素，這個階段AI芯片并沒有特別強烈的市場需求，通用的CPU芯片即可滿足；進(jìn)入2010年，云計算技術(shù)被廣泛推廣，人工智能的研究人員可以通過云計算借助大量CPU和GPU進(jìn)行混合運算，進(jìn)一步推進(jìn)了AI芯片的深入應(yīng)用，從而催生了各類AI芯片的研發(fā)與應(yīng)用；進(jìn)入2015年后，GPU性能功耗比不高的特點使其在工作適用場合受到多種限制，業(yè)界開始研發(fā)針對人工智能的專用芯片，AI芯片在計算效率、能耗比等性能上得到進(jìn)一步提升。

目前，我國的人工智能芯片行業(yè)發(fā)展尚處于起步階段。長期以來，中國在CPU、GPU、DSP處理器設(shè)計上一直處于追趕地位，絕大部分芯片設(shè)計企業(yè)依靠國外的IP核設(shè)計芯片，在自主創(chuàng)新上受到了極大的限制。然而，人工智能的興起，無疑為中國在處理器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車提供了絕佳的機遇。

由于我國特殊的環(huán)境和市場，國內(nèi)AI芯片的發(fā)展目前呈現(xiàn)出百花齊放、百家爭鳴的態(tài)度，AI芯片的應(yīng)用領(lǐng)域也遍布股票交易、金融、安防、早教機器人以及無人駕駛等眾多領(lǐng)域，催生了大量的AI芯片創(chuàng)業(yè)公司，如地平線、中星微電子、中科寒武紀(jì)等。盡管如此，國內(nèi)公司卻并未如國外大公司一樣形成市場規(guī)模，反而出現(xiàn)各自為政的發(fā)展現(xiàn)狀。除了新興創(chuàng)業(yè)公司，國內(nèi)研究機構(gòu)如北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)院等在AI芯片領(lǐng)域都有深入研究。

移動端市場日趨飽和，行業(yè)藍(lán)海引并購熱潮

以智能手機為代表的全球移動端市場日趨飽和，而人工智能芯片作為半導(dǎo)體領(lǐng)域最值得投資的標(biāo)的之一，從需求端看存在物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能的巨大市場，從供給端看專用芯片的興起提供了彎道超車的可能性，因此包括英特爾、高通在內(nèi)的各路芯片巨頭將物聯(lián)網(wǎng)和人工智能視其為又一戰(zhàn)略機遇，并且眾多初創(chuàng)公司也如雨后春筍般橫空出世，幾乎都從事芯片設(shè)計，其中多數(shù)企業(yè)瞄準(zhǔn)某些細(xì)分領(lǐng)域并從定制芯片起步，吸引了大量的天使投資和風(fēng)險投資。盡管態(tài)勢尚不明朗，但少數(shù)獨角獸已經(jīng)嶄露頭角。

中美貿(mào)易沖突波及人工智能芯片市場，國產(chǎn)化替代迫在眉睫

2018年11月，美國商務(wù)部就AI芯片等新興技術(shù)的出口管制措施公開征集意見。這種出口管制并非首次，2015年美國商務(wù)部就禁止向中國超級計算機實驗室出口芯片。半導(dǎo)體是美國第四大出口行業(yè)，超過80%的美國半導(dǎo)體公司營收來自海外客戶，2017年美國半導(dǎo)體出口額440億美元并繼續(xù)在該領(lǐng)域保持貿(mào)易順差。高通、英偉達(dá)等公司的營收有相當(dāng)部分來自中國合作伙伴和中國市場，見圖30。由于AI芯片覆蓋范圍廣泛，升級后的管制措施將對美國半導(dǎo)體企業(yè)和貿(mào)易順差帶來負(fù)面影響，正如中國的“天河-1A”超級計算機曾使用了7168個英偉達(dá)GPU，但在美國禁令后中方超級計算機改用國產(chǎn)芯片，導(dǎo)致英偉達(dá)失去該業(yè)務(wù)合作機會。中國無疑將短期承壓，但國產(chǎn)化替代卻迎來了機遇。

行業(yè)兩大問題亟待解決，四大技術(shù)趨勢凸顯

目前，主流人工智能芯片主要利用MAC加速陣列對CNN（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）中最主要的卷積運算的加速。而隨著這一代人工芯片的不斷被重復(fù)利用，一些問題漸漸暴露出來：第一是深度學(xué)習(xí)計算所需數(shù)據(jù)量巨大，造成內(nèi)存帶寬成為整個系統(tǒng)的瓶頸，即所謂“記憶墻”問題；第二個問題與第一個問題相關(guān)，內(nèi)存大量訪問和MAC陣列的大量運算，造成人工智能芯片整個功耗的增加。因此這兩個連鎖問題的出現(xiàn)將會給行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域帶來新的發(fā)展趨勢，詳細(xì)趨勢見下圖所示：

以上數(shù)據(jù)來源于前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國人工智能芯片行業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃和企業(yè)戰(zhàn)略咨詢報告》。

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