AI芯片大變革時代 科技巨頭戰(zhàn)略布局

2018上半年，“中興事件”既把中國缺芯少魂之痛推上了輿論的風(fēng)口浪尖，也讓造芯成為街頭巷尾全民熱議的超級話題。在眾多種類的芯片中，專注于人工智能應(yīng)用的AI芯片是名副其實的“風(fēng)口”——無論是科技巨頭還是初創(chuàng)企業(yè)，芯片廠商還是互聯(lián)網(wǎng)公司，紛紛積極布局這一領(lǐng)域。

以BAT為代表的互聯(lián)網(wǎng)公司在芯片行業(yè)雖無深厚家底，但是靠著雄厚資金、尖端人才和海量數(shù)據(jù)，步子走得一點兒也不慢。繼今年4月阿里達摩院宣布正在研發(fā)應(yīng)用于圖像視頻分析、機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，性價比是同類產(chǎn)品40倍的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片Ali-NPU之后；百度在7月的AI開發(fā)者大會上正式推出了專注于自然語言處理、圖像識別、自動駕駛等應(yīng)用的“中國首款云端全功能AI芯片”昆侖。

AI芯片大熱，初創(chuàng)企業(yè)們同樣熱情高漲。成立于2015年的地平線已經(jīng)推出了面向智能駕駛的征程(Journey)系列處理器和面向智能攝像頭的旭日(Sunrise)系列處理器；成立于2016年的寒武紀(jì)則于今年5月在上海發(fā)布了采用7nm工藝的第三代機器學(xué)習(xí)終端處理器1M，其性能比此前發(fā)布的寒武紀(jì)1A高10倍。

一線芯片企業(yè)在AI領(lǐng)域早已深入布局，甚至已先聲奪人。在CES 2018上，瑞芯微發(fā)布了旗下首款A(yù)I處理器RK3399Pro，首次采用CPU+GPU+NPU硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計，其片上NPU運算性能高達2.4TOPs，具備高性能、低功耗、開發(fā)易等優(yōu)勢；同年3月，***芯片廠商聯(lián)發(fā)科發(fā)布了首款內(nèi)建AI功能的芯片曦力P60，內(nèi)置了專門用作AI運算的APU，可以提供從入門到高級的完整API支持和開發(fā)者工具包。

AI芯片風(fēng)口，究竟具有什么樣特質(zhì)的企業(yè)才能抓得住飛得起來呢？

智能互聯(lián)設(shè)備激增

催熱人工智能AI芯片

近幾年，市場上一個明顯的趨勢是智能手機的人口紅利正在消失，出貨量逐年逼近天花板，與之相反的是，智能互聯(lián)設(shè)備卻呈海量激增之勢。

智能音箱是消費領(lǐng)域的典型代表，市場研究公司Canalys的數(shù)據(jù)顯示，今年第一季度的智能音箱全球出貨量高達900萬臺，較去年同期增長210%；智能攝像頭則是產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的典型代表，目前國內(nèi)大概裝有1.76億個監(jiān)控攝像頭，預(yù)計三年內(nèi)數(shù)量會增加到6.26億。在數(shù)量暴增的同時，對攝像頭的要求也越來越高，正在從“看得見”向“看得懂”轉(zhuǎn)變，這就要求攝像頭更加“智慧”。

顯然，這些新型的智能互聯(lián)設(shè)備需要以自然語言處理、圖像識別為代表的深度學(xué)習(xí)技術(shù)作為支撐，由此對設(shè)備的大腦——芯片在計算能力和功耗方面提出了新的要求。

好比繪圖工作會交給 GPU 而不是 CPU 是一樣的道理，早在2011年，谷歌就發(fā)現(xiàn)，如果每位用戶每天使用3分鐘谷歌提供的基于深度學(xué)習(xí)語音識別模型的語音搜索服務(wù)，就必須把現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心擴大兩倍。這意味著已有的CPU和GPU都不能滿足需求，這驅(qū)動了谷歌自己研發(fā)更高效的AI芯片——NPU。

AI 芯片的大熱正是基于這樣的理念：讓適合的架構(gòu)來做適合的工作，才能得到更高的效率和更低的功耗。專用于人工智能的芯片和傳統(tǒng)的計算芯片存在很大的差異——典型CPU的架構(gòu)中需要大量的空間去放置存儲單元和控制單元，相比之下計算單元只占據(jù)了很小的一部分，算力無法滿足深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）的計算需求；而AI芯片則具有大量的計算單元，能夠適合大規(guī)模并行計算的需求。

圖：CPU和GPU架構(gòu)對比

既然這么多家企業(yè)都在布局AI芯片，那么各家研發(fā)的AI芯片究竟表現(xiàn)如何？

前不久，市場研究公司Compass Intelligence發(fā)布了全球AI芯片企業(yè)排名。Compass Intelligence是從公司表現(xiàn)、產(chǎn)品表現(xiàn)、市場表現(xiàn)、獨特市場四大維度計算出了這一結(jié)果。

在全球前20名的AI芯片企業(yè)排名表中，中國大陸僅僅占據(jù)兩個席位，分別是華為和瑞芯微。這兩家大陸AI芯片領(lǐng)域上榜的原因是什么？

華為AI芯片布局

搶占手機交互入口

從電信設(shè)備，到智能手機，再到現(xiàn)在的AI芯片，華為在各個產(chǎn)品領(lǐng)域開疆拓土的打法都有異曲同工之妙：即先提供高性價比的旗艦產(chǎn)品，然后加強技術(shù)提升附加值，再進一步向其它領(lǐng)域拓展。如果說當(dāng)初做智能手機的華為是從一個蹣跚學(xué)步的新人開始，那么如今做AI芯片的基礎(chǔ)可就扎實的多了，畢竟華為早在2004年就成立了子公司海思半導(dǎo)體。

AI芯片想要發(fā)光發(fā)熱，必須有搭載芯片的載體，華為毫不猶豫的選擇了體量已經(jīng)非常巨大的手機作為切入點。原因也很好理解，手機普及度高，生態(tài)成熟，容易接受新技術(shù)的導(dǎo)入，能將產(chǎn)品用于自家旗艦產(chǎn)品去接受市場的檢驗則切實證明了華為芯片的商用能力；況且華為面向消費者的產(chǎn)品中，就屬手機名號最響，把 AI 加速能力放在手機方案上，也最有機會得到回報。

2017年9月，華為在德國柏林國際電子消費品展覽會（IFA）上正式推出其最新 AI 芯片 “麒麟 970”（Kirin 970）。麒麟 970集成 NPU 專用硬件處理單元（寒武紀(jì)IP），創(chuàng)新設(shè)計了 HiAI 移動計算架構(gòu)，其 AI 性能密度大幅優(yōu)于 CPU 和 GPU。10月，華為在德國慕尼黑發(fā)布了搭載麒麟 970的新款旗艦手機Mate 10，最主要的賣點便是人工智能。NPU新架構(gòu)讓華為手機在處理同樣的AI任務(wù)時，得到了50倍能效和25倍性能提升。

人工智能手機其實也是培育消費者意識和習(xí)慣的最好武器，當(dāng)消費者熟悉相關(guān)終端AI處理技術(shù)之后，華為將進一步向其它智能應(yīng)用擴展。

據(jù)悉，華為內(nèi)部已經(jīng)制定了代號“達芬奇”(Project Da Vinci)的項目，也被一些華為高管稱為“D計劃”。在這個計劃中，華為希望將AI引入自己所涉足的所有業(yè)務(wù)，從電信基站、云數(shù)據(jù)中心，到智能手機和攝像頭。

瑞芯微的AI芯片布局

商用為王

成立于2001年瑞芯微電子是專業(yè)的集成電路設(shè)計公司，一直為智能手機、平板電腦、通訊平板，電視機頂盒、車載導(dǎo)航、IoT物聯(lián)網(wǎng)和多媒體音視頻產(chǎn)品提供專業(yè)芯片解決方案。

既是因為歷史淵源，也是基于自身優(yōu)勢，瑞芯微做AI芯片的策略和華為有所不同，直接瞄準(zhǔn)了正在蓬勃發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)市場，推出了一系列AI芯片產(chǎn)品及應(yīng)用；但和華為的相似之處是，這些產(chǎn)品都不是擺在實驗室里的樣品，而是已全方位，以多種應(yīng)用形態(tài)量產(chǎn)并商用。

典型的比如瑞芯微日前向業(yè)界公布了四款“AI人工智能掃地機器人”芯片級解決方案：RK3399、RV1108、RK3326及RK3308，支持從AI到VSLAM及激光導(dǎo)航等功能，全面覆蓋從高端到入門級別掃地機器人產(chǎn)品，助力第四代AI人工智能掃地機器人定位導(dǎo)航的標(biāo)準(zhǔn)的定義及升級。瑞芯微在掃地機器人生態(tài)上，擁有很多算法合作伙伴以及ODM/OEM客戶，涵蓋了激光，VSLAM，AI等方向，可實現(xiàn)快速量產(chǎn)。

其中，RK3399是瑞芯微在AI芯片領(lǐng)域的扛鼎產(chǎn)品。在7月上旬，瑞芯微已經(jīng)正式發(fā)布基于RK3399平臺的Android 8.1 Neural Networks API (NNAPI)優(yōu)化SDK，提供模型更通用、性能更強大的AI運算支持。適用基于主流模型架構(gòu)衍生開發(fā)的各類應(yīng)用，如人臉識別、ADAS、商品識別、疲勞檢測等。值得一提的是，已有合作伙伴通推出搭載RK3399的人工智能主板，強勢助力高端智能終端市場。

RK3228則專注于各種帶屏的視頻類設(shè)備，旨在為人們帶來更佳的視聽盛宴。近日，愛奇藝電視果4G發(fā)布，正是搭載瑞芯微RK3228A芯片處理器。該機支持7模16頻全網(wǎng)通，支持藍牙4.1和2.4GHz/5GHz雙頻WiFi。新增了4G/WiFi雙模式，插入手機SIM卡，利用4G高質(zhì)量通信，就能將4K超清視頻投屏至大屏設(shè)備，是全球首款4G+AI投屏終端，拓寬了人們的娛樂場景體驗。

語音交互解決方案也是瑞芯微AI芯片戰(zhàn)略中的重要一環(huán)。在去年的谷歌I/O開發(fā)者大會上，瑞芯微率先向全球發(fā)布基于Andorid 系統(tǒng)平臺的RK3229谷歌語音助手解決方案，該方案采用四核Cortex-A7內(nèi)核架構(gòu)，在語音算法上結(jié)合谷歌在音頻領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，支持聲源定位、聲源增強、回聲消除、噪音抑制等。此外，瑞芯微還有支持百度語音助手的RK3308和RK3326等產(chǎn)品。

除了視頻、語音等解決方案，瑞芯微在視覺處理和圖像識別領(lǐng)域也有所建樹。2016年，瑞芯微正式發(fā)布“智慧視覺開發(fā)平臺——RK1108，在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)了高能效智能視覺和圖像感知的革命性進化。而最新發(fā)布的基于的RK1608視覺處理芯片，則展示了非常強勁的3D視覺相關(guān)的基礎(chǔ)能力——比如深度顏色化技術(shù)技術(shù)可以幫助人們用自然的手勢和體感控制替代復(fù)雜的遙控器和按鍵；再比如人體骨骼追蹤技術(shù)可以通過機器學(xué)習(xí)算法和追蹤后檢測技術(shù)，實現(xiàn)行人精準(zhǔn)定位與追蹤。

瑞芯微這些不同定位的AI芯片，實際上覆蓋了目前AI的所有應(yīng)用場景和產(chǎn)品形態(tài)。

AI芯片大變革時代，總有大批追風(fēng)者蜂擁而至。不只中國的初創(chuàng)企業(yè)，英特爾、高通等國外芯片巨頭已經(jīng)開始向AI芯片轉(zhuǎn)型；互聯(lián)網(wǎng)巨頭谷歌、新能源汽車科技公司特斯拉、社交網(wǎng)絡(luò)鼻祖Facebook也紛紛開始涉足芯片，一時間，AI芯片迎來群雄逐鹿。

值得注意的是，無論是國內(nèi)，還是國外，許多AI芯片仍停留在實驗室數(shù)據(jù)的階段，更多是搏得一時好彩，但離真正商用的距離有很長的路要走。而這恰恰是中國芯企業(yè)華為與瑞芯微實力打榜“全球前20名的AI芯片企業(yè)排名表”的原因，當(dāng)競爭對手仍在“紙上談兵”的階段，他們已用超前的生態(tài)鏈布局和大規(guī)模商用的AI產(chǎn)品走在了前沿。