AI芯片產業(yè)蓬勃發(fā)展，IP廠商的價值體現在哪里？

電子發(fā)燒友網報道（文/李彎彎）現如今，AI技術正在加速落地，AI芯片也隨之快速發(fā)展，市場逐漸涌現出越來越多AI芯片初創(chuàng)企業(yè)。

而對于這些廠商來說，IP廠商的作用非常明顯，其中之一就是可以幫助芯片廠商更加快速實現產品設計，而AI芯片市場的獨特性，也給IP廠商提出了更高的要求。

那么，在AI芯片的發(fā)展中，IP廠商的價值還體現在哪里？目前面臨的挑戰(zhàn)是什么？各IP廠商都有哪些應對之策？電子發(fā)燒友為此對安謀科技、Imagination以及芯原股份做了詳細的調研采訪。

IP廠商的價值體現在哪里

IP核是從芯片設計環(huán)節(jié)中逐步分離出來、經過驗證的、可重復使用的設計模塊，作用是，可以讓芯片在設計環(huán)節(jié)中，降低冗余設計成本，降低錯誤發(fā)生風險，提高芯片設計效率。

很多廠商都依賴IP來設計SoC芯片，對于芯片廠商來說，如果能夠找到滿足需求、質量可靠、驗證過的IP，將會極大縮短SoC芯片的開發(fā)周期，目前這個模式已經非常成熟。

相對于以往芯片市場來說，AI芯片應用場景豐富，近些年也有越來越多的AI芯片初創(chuàng)企業(yè)涌現出來，對于這些廠商來說，選擇成熟穩(wěn)定的IP，意義重大。

安謀科技產品總監(jiān)楊磊在接受電子發(fā)燒友采訪的時候，談到了幾點：

一、成熟穩(wěn)定的IP可以幫助初創(chuàng)芯片公司，以及想要自研芯片的系統(tǒng)廠商，或互聯網廠商快速切入賽道，這將讓整個AI芯片行業(yè)得以更全面的發(fā)展和進步。

二、當前芯片設計人才緊缺，而AI芯片技術規(guī)格更高，設計難度更大，合適的研發(fā)人才更是緊俏，這將會成為影響芯片公司設計能力的瓶頸。使用先進且穩(wěn)定的IP，可以快速復用積累的技術，有效提高芯片設計效率，提升芯片設計公司的交付能力。

三、目前AI行業(yè)仍處于快速發(fā)展階段，應用場景豐富，對芯片算力的要求覆蓋范圍廣，這要求芯片設計公司，能夠適應多樣化的市場局勢，并滿足不斷演進的算法需求。而IP廠商除了提供集成的IP用于AI SoC關鍵組件以外，還能提供完整的技術生態(tài)支持，以及工具鏈體系，可以提高AI芯片廠商適應市場變化的能力，保障芯片設計的按時交付。

安謀科技是中國最大的芯片設計IP開發(fā)與服務供應商，該公司在2018年就開始布局AI專用處理器市場，并且先后推出了周易NPU Z1和Z2兩代產品，可以覆蓋從端側到邊緣側所有的人工智能場景，例如安防、智能家居、移動設備、物聯網、智能座艙和ADAS、邊緣服務器等，目前已經有多款智能音箱芯片、智能家居芯片以及汽車智能座艙芯片落地。

Imagination作為以GPU起家的全球領先IP廠商，在人工智能AI專用ASIC領域深耕了近10年，已推出了3代神經網絡加速器（NNA）產品。針對于IP廠商對AI芯片市場發(fā)展的價值，其公司產品管理總監(jiān)Gilberto Rodriguez談到了提供工具鏈的重要性。

他對電子發(fā)燒友表示，IP廠商可以提供專業(yè)的人工智能（AI）加速硬件IP，同樣重要的是，還能夠提供在芯片中部署AI加速功能所需的工具。再次，IP 公司的核心競爭力是專業(yè)的IP設計及技術迭代能力，除了提供最先進的IP設計之外，還能不斷迭代，更新，保持這種競爭力。

對于AI芯片廠商來說，有許多因素需要考慮，擁有合適的AI硬件能力是其中之一，如果能夠與合適的IP廠商合作，那么他們可以不需要深入研究這些細節(jié)。因為IP廠商必須幫助最終用戶的硬件加速實現卓越的功耗、性能和面積（PPA），并提供其簡便易用的AI硬件IP，從而提供價值。

雖然每個AI市場都有自己的特定需求，但是所有市場也都有一些共同的需求要素，諸如最佳的PPA、成熟的工具流，以及能夠支持市場上最新的網絡技術。每個AI細分市場都有不同的性能點，以及不同的面積、功耗和帶寬預算。Gilberto Rodriguez談到，Imagination致力于減少帶寬，并支持整個神經網絡加速器，因此其客戶可以提供最具競爭力的AI加速解決方案，并支持他們?yōu)槠淇蛻籼峁┎町惢漠a品和解決方案。

Imagination NNA IP 在設計之初，就做了長遠的規(guī)劃。從第一代的2NX 加速器開始，算力覆蓋0.5Tops,到10Tops, 到最新的4NX，已經可以覆蓋到600Tops, 這些可配置的算力，能夠應用到從智能家居里的監(jiān)控到L4級升至更高的自動駕駛領域，并配有完整的工具鏈及技術迭代和生態(tài)支持，尤其在車載領域的落地項目已經遍及全球。

人工智能IP面臨的挑戰(zhàn)是什么

目前在人工智能領域IP市場有何特點？我們知道，AI芯片應用場景豐富，多元化、碎片化市場特點突出，再加上近幾年，貿易戰(zhàn)帶來的自主可控需求，市場上也涌現出一些面向細分領域、體量不大的IP廠商，人工智能IP市場呈現百花齊放的局面。

但是，由于發(fā)展起步較晚、體量小、沒有深厚的技術積累等原因，很多新興IP廠商在技術創(chuàng)新、生態(tài)支持上還有所欠缺。而且因為市場應用多樣化明顯，這對IP廠商在生態(tài)支持的要求也是越來越高，可以看到，AI芯片市場對IP廠商提出了很高的要求。

芯原股份業(yè)務運營和中國區(qū)銷售高級副總裁汪洋向電子發(fā)燒友介紹到，由于AI技術應用面非常廣泛，因此人工智能IP相對于其他IP來說，其融合了多方面、多維度的更多技術，需要解決的應用場景需求也更豐富和復雜，AI IP需要具備很好的伸縮、擴展、可編程等能力。

同時還需要AI IP廠商具備敏銳的市場嗅覺，密切了解客戶的產品應用需求，保持高速的技術迭代，把從終端產品應用到芯片設計，整條技術鏈上的軟硬件問題，都能在IP層面實施應對方案和改進，并引領技術創(chuàng)新。

汪洋表示，芯原的AI IP是高度可伸縮、可擴展、可編程的計算機視覺和人工智能處理器，可滿足多種芯片尺寸和功耗預算，是具有成本效益的優(yōu)質神經網絡加速引擎解決方案。

芯原在人工智能IP領域耕耘已久，至今全球已有超過50家芯片設計企業(yè)，在各種各樣的芯片產品中采用芯原的人工智能IP，其中成功市場商用，并且大規(guī)模出貨的芯片已經超過了100多顆，全面覆蓋十大領域：包括安防監(jiān)控、智能手機、汽車電子、智慧家居、物聯網、可穿戴、服務器、智慧醫(yī)療、智慧電視、平板電腦等。

針對IP廠商面臨的挑戰(zhàn)問題，楊磊談到，NPU是人工智能計算的核心，承擔著高算力和實時感知等關鍵任務。但目前行業(yè)內NPU架構數量眾多，存在生態(tài)碎片化、重復投資等問題，而這也加大了技術突破和規(guī)模應用的難度，阻礙了整個行業(yè)的發(fā)展。

他認為，為了加速技術發(fā)展和應用落地，目前人工智能IP產業(yè)亟需一個開源、統(tǒng)一的NPU架構，并且圍繞它打造一個開放靈活、共建共享的產業(yè)生態(tài)。

2021年7月，安謀科技聯合多家企業(yè)和機構，共同發(fā)起了智能計算產業(yè)技術創(chuàng)新聯合體（Open NPU Innovation Alliance，簡稱ONIA），由中國首發(fā)面向全球開源的NPU ISA暨全球首個開源神經網絡處理器指令集架構也正式發(fā)布。

借助于NPU ISA，聯合體將共同開展智能計算產業(yè)標準的研究，構建從中國本土發(fā)起，以全球領先技術為標準的智能計算產業(yè)生態(tài)。

Gilberto Rodriguez認為，與其他IP相比，人工智能IP遇到的最大挑戰(zhàn)是軟件生態(tài)系統(tǒng)的變化速度非?？?，這需要靈活的硬件以及軟件快速演進的工具鏈。

因此接下來，Imagination還將繼續(xù)在軟件方面努力，Gilberto Rodriguez表示，公司將繼續(xù)發(fā)展軟件工具流，以便與所有主要的框架（PyTorch、TF、ONNX、TVM等）相適應，Imagination也正在開發(fā)下一代融合了公司NNA、GPU和CPU專業(yè)知識的異構計算平臺。

為何不少AI芯片廠商自研IP

目前，我們也可以看到，除了IP廠商可以提供服務之外，不少AI芯片廠商也在自研IP。汪洋認為，芯片廠商自研人工智能IP，一般主要是為了針對其產品特點，實現一定程度的差異化，同時也是為了在某些技術點上能夠做到更深更尖。

事實上，芯原已經針對AI芯片廠商的這些需求，提出相應的解決方案，也因此公司在這塊業(yè)務上保持較高發(fā)展增速。據汪洋介紹，芯原的IP允許客戶在集成他們IP的同時，可以加入自己的專有加速器，通過流水線級別的深度結合，實現差異化。

另外，芯原不斷迭代IP幫助AI用戶能夠站在業(yè)界前沿，而不必花費不必要的非其產品核心價值上的研發(fā)投入。并且，芯原還和著名的國際互聯網企業(yè)在其智能產品生態(tài)層面達成合作，除了能保障技術的前沿性外，還能幫助客戶快速對接到這個智能生態(tài)中。

Gilberto Rodriguez認為，芯片廠商自研人工智能IP，主要有兩個原因：一是成本，二是控制。一些AI芯片廠商認為，在一些非常特定的應用場景中，只需一個大型的MAC陣列來執(zhí)行卷積，即可實現高效的AI加速，這樣他們就可以用很少的投資來研發(fā)人工智能IP。

其他一些AI芯片廠商想要控制軟件和硬件棧，一些硬件IP提供商需要AI芯片廠商進行大量的軟件集成工作，因此他們更希望在軟件和硬件上擁有完全的控制權。

因此，IP供應商必須證明，他們可以通過提供完整的軟件和硬件解決方案，來降低AI芯片廠商的開發(fā)和支持成本，從而為AI芯片廠商提供價值。IP供應商必須提供一個通用的軟件/硬件加速器，以提升AI芯片產品的性能，并降低其總體擁有成本。

AI IP市場未來的發(fā)展趨勢如何

未來，人工智能市場的IP發(fā)展走勢會如何呢？楊磊談到幾點：一是多元融合。他表示，我們現在正處在新一代計算浪潮中，5G、AIoT、智能汽車以及新興的元宇宙等場景，將帶來海量的數據，而單一架構的處理器已不能滿足處理這些數據的算力需求。

因此， NPU、GPU、VPU等IP模塊的多元融合方案，例如安謀科技的XPU架構，將會給芯片廠商帶來更大的價值，這可以幫助芯片廠商開發(fā)出更具市場競爭力的產品。

二是單一IP模塊將向一站式方案轉變。IP廠商除了提供適用性強、復用性強的人工智能IP模塊之外，提供包括工具、軟件、設計服務等在內的一站式解決方案將成為主流。

汪洋表示，人工智能技術是一個長期演進的基礎技術和關鍵技術，人工智能IP也將在技術深度和應用廣度上不斷地快速進步，業(yè)務拓展空間巨大。

他認為，AI技術可以通過與其他傳統(tǒng)的處理器IP技術相結合，對后者起到顛覆式的技術創(chuàng)新。例如，芯原的神經網絡處理器IP和芯原的圖像信號處理器IP有機結合，推出的AI-ISP系列，利用AI IP的目標檢測和識別功能對目標區(qū)域進行定位，可使ISP IP精準地對目標區(qū)域進行曝光和聚焦，得到更清晰的目標區(qū)域圖像。

同時，AI IP還可對ISP IP輸出的圖像進行暗光增強、分辨率提高等處理，進一步優(yōu)化圖像質量。目前，芯原的AI-ISP系列已經廣泛獲得了手機、機器視覺相關應用客戶的青睞。類似的AI-Video技術、AI和GPGPU的結合等等，都在相關行業(yè)龍頭客戶的產品中發(fā)揮顯著作用。

總結

整體而言，當前AI芯片正隨著AI技術落地蓬勃發(fā)展，在這個過程中，IP廠商承擔著非常重要的作用，同時AI芯片豐富、碎片化的應用場景，也給IP廠商提出了更高求。

可以看到，各家廠商正在發(fā)揮各自的優(yōu)勢，不過改進和迭代技術，提供更加完善的工具鏈和生態(tài)鏈支持，以幫助AI芯片產業(yè)更加全面和快速的發(fā)展。

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