隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展,計(jì)算能力的提升,人工智能近兩年迎來(lái)了新一輪的爆發(fā)。作為人工智能發(fā)展的核心重點(diǎn),人工智能芯片卻成為我國(guó)發(fā)展人工智能的短板。近年來(lái)在國(guó)家政策的大力支持下,我國(guó)人工智能芯片行業(yè)快速發(fā)展,“中國(guó)芯”正在崛起。

行業(yè)處于幼稚時(shí)期下游應(yīng)用不斷拓寬

人工智能芯片的定義從廣義上講只要能夠運(yùn)行人工智能算法的芯片都叫作人工智能芯片。但是通常意義上的人工智能芯片指的是針對(duì)人工智能算法做了特殊加速設(shè)計(jì)的芯片�，F(xiàn)階段,這些人工智能算法一般以深度學(xué)習(xí)算法為主,也可以包括其它機(jī)器學(xué)習(xí)算法。

人工智能芯片分類(lèi)一般有按技術(shù)架構(gòu)分類(lèi)、按功能劃分、按應(yīng)用場(chǎng)景分類(lèi)三種分類(lèi)方式。相關(guān)分類(lèi)方式下的具體分類(lèi)情況如下圖所示:

當(dāng)前,我國(guó)人工智能芯片行業(yè)正處在生命周期的幼稚期,主要原因是國(guó)內(nèi)人工智能芯片行業(yè)的整體銷(xiāo)售市場(chǎng)正處于快速增長(zhǎng)階段,傳統(tǒng)芯片的應(yīng)用場(chǎng)景逐漸被人工智能專(zhuān)用芯片所取代,市場(chǎng)對(duì)于人工智能芯片的需求將隨著云/邊緣計(jì)算、智慧型手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品一同增長(zhǎng),并且在這期間,國(guó)內(nèi)的許多企業(yè)紛紛發(fā)布了自己的專(zhuān)用AI芯片;

盡管?chē)?guó)內(nèi)人工智能芯片正逐漸取代傳統(tǒng)芯片,但是集成商或芯片企業(yè)仍在尋找新的合作模式,這樣才能很好地抓住新客戶的需求,除了當(dāng)前的合作客戶,拓展新客戶合作開(kāi)發(fā)產(chǎn)品是困難的,因此紛紛推出開(kāi)源或開(kāi)放平臺(tái)讓客戶開(kāi)發(fā)新需求。

人工智能芯片產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是為人工智能芯片企業(yè)提供算法和IP的行業(yè),目前比較流行的算法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,其中提供算法的知名企業(yè)大部分為國(guó)外巨頭,如谷歌、微軟、亞馬遜等;

人工智能芯片行業(yè)主要分為芯片設(shè)計(jì)和芯片制造兩個(gè)子類(lèi),我國(guó)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)在近幾年發(fā)展較快,涌現(xiàn)了一大批像海思、寒武紀(jì)、比特大陸這樣的優(yōu)質(zhì)企業(yè)。除此之外一些開(kāi)發(fā)工具廠商與半導(dǎo)體封裝與測(cè)試廠商也為人工智能芯片行業(yè)提供一些核心技術(shù)和零部件;

當(dāng)前我國(guó)人工智能芯片行業(yè)的下游應(yīng)用場(chǎng)景主要聚集在云端、自動(dòng)駕駛、智能手機(jī)、無(wú)人機(jī)、智能、安防等領(lǐng)域。

國(guó)家政策大力支持 中國(guó)“芯”發(fā)展迅猛

芯片產(chǎn)業(yè)是整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的核心部件和基石,是國(guó)家信息安全的最后一道屏障,我國(guó)芯片高度依賴(lài)進(jìn)口使得整個(gè)國(guó)家安全受到嚴(yán)重威脅。因此,近年來(lái)國(guó)家高度關(guān)注人工智能芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,相繼發(fā)布一系列產(chǎn)業(yè)支持政策,為芯片行業(yè)建立了優(yōu)良的政策環(huán)境,促進(jìn)芯片行業(yè)的發(fā)展。

在政策大力支持下,國(guó)內(nèi)人工智能芯片市場(chǎng)發(fā)展迅猛。艾媒數(shù)據(jù)顯示,2019年我國(guó)人工智能芯片市場(chǎng)規(guī)模為115．5億元,未來(lái)5G商用的普及將催生AI芯片在軍用、民用等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求,中國(guó)政府也有望趁5G的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),傾注大量資源發(fā)展AI芯片,搶占科技戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

在政策、市場(chǎng)、技術(shù)等合力作用下,中國(guó)AI芯片行業(yè)將快速發(fā)展,在國(guó)際上的話語(yǔ)權(quán)也將持續(xù)加強(qiáng),預(yù)計(jì)2023年市場(chǎng)規(guī)模將突破千億元。

國(guó)內(nèi)外企業(yè)差距大 英偉達(dá)領(lǐng)跑全行業(yè)

根據(jù)芯片技術(shù)結(jié)構(gòu)分類(lèi)來(lái)看,各個(gè)種類(lèi)的人工智能芯片領(lǐng)域幾乎都能看到國(guó)外半導(dǎo)體巨頭的影子,反觀國(guó)內(nèi)的人工智能芯片企業(yè),由于它們大部分是新創(chuàng)公司,所以在人工智能芯片領(lǐng)域的滲透率較低,這些企業(yè)主要聚集在ASIC和類(lèi)腦,如寒武紀(jì)主打ASIC芯片,而近幾年興起的類(lèi)腦芯片領(lǐng)域,西井科技有所涉足。

而從應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi)來(lái)看,英偉達(dá)一家獨(dú)大全球云端訓(xùn)練芯片市場(chǎng),TPU很難撼動(dòng)英偉達(dá)GPU的壟斷地位,目前英偉達(dá)的GPU+CUDA計(jì)算平臺(tái)是最成熟的AI訓(xùn)練方案,除此之外還有第三方異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)OpenCL+AMD  GPU以及云計(jì)算服務(wù)商自研加速芯片這兩種方案,全球各芯片廠商基于不同方案,都推出了針對(duì)于云端訓(xùn)練的人工智能芯片。

反觀在全球云端推斷芯片競(jìng)爭(zhēng)格局方面,云端推斷芯片百家爭(zhēng)鳴,各有千秋。相比訓(xùn)練芯片,推斷芯片考慮的因素更加綜合:單位功耗算力、時(shí)延、成本等。初期推斷也采用GPU進(jìn)行加速,但由于應(yīng)用場(chǎng)景的特殊性,依據(jù)具體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法優(yōu)化會(huì)帶來(lái)更高的效率,FPGA/ASIC  的表現(xiàn)可能更突出。

除了Nvidia、Google、Xilinx、Altera(Intel)等傳統(tǒng)芯片大廠涉足云端推斷芯片以外,Wave  computing、Groq等初創(chuàng)公司也加入競(jìng)爭(zhēng)。中國(guó)公司里,寒武紀(jì)、比特大陸同樣積極布局云端芯片業(yè)務(wù)。

根據(jù)Compass  Intelligence發(fā)布的研究結(jié)果顯示,2018年全球人工智能芯片企業(yè)排名前十企業(yè)均為國(guó)外企業(yè),其中英偉達(dá)(Nvidia)登頂?shù)谝?國(guó)內(nèi)廠商排名最高的為華為(海思),位列第12。

國(guó)內(nèi)廠商不斷發(fā)力 華為引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

受制于資金和技術(shù)上的缺陷,本土的芯片制造企業(yè)仍然數(shù)量少、規(guī)模小、產(chǎn)品落后,與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)英特爾、SK海力士、臺(tái)積電相比,仍存在巨大差距。但是近年來(lái),國(guó)內(nèi)各類(lèi)勢(shì)力均在發(fā)力AI芯片,參與者包括傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)、IT廠商、技術(shù)公司、互聯(lián)網(wǎng)以及初創(chuàng)企業(yè)等,產(chǎn)品覆蓋了CPU、GPU、FPGA、ASIC等。

現(xiàn)階段我國(guó)的AI芯片技術(shù)發(fā)展越來(lái)越具有自主性,產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)向好,隨著不同領(lǐng)域?qū)�AI專(zhuān)用芯片的需求增大,尤其以云平臺(tái)、智能汽車(chē)、機(jī)器人等人工智能領(lǐng)域?yàn)榇��?AI芯片的應(yīng)用場(chǎng)景也將會(huì)越來(lái)越豐富。

2020年10月21日,德本咨詢(xún)、eNet研究院以及互聯(lián)網(wǎng)周刊聯(lián)合評(píng)選出的“2020中國(guó)人工智能芯片企業(yè)TOP50”發(fā)布,前三分別是海思半導(dǎo)體、寒武紀(jì)科技和地平線,華為的海思半導(dǎo)體位列第一,引領(lǐng)國(guó)內(nèi)人工智能芯片行業(yè)發(fā)展。

融資規(guī)模逐年增長(zhǎng) 成熟企業(yè)更受青睞

資本推動(dòng)是人工智能芯片高速發(fā)展的重要因素之一。近年來(lái)國(guó)內(nèi)主要AI芯片生產(chǎn)研究參與者多次獲得大額融資,大量的資本投入加速了AI芯片的研發(fā)過(guò)程,并進(jìn)一步帶動(dòng)AI芯片市場(chǎng)拓展。

2015年之后,陸續(xù)涌現(xiàn)出一批AI芯片創(chuàng)業(yè)公司,還催生了部分獨(dú)角獸企業(yè)。根據(jù)IT桔子數(shù)據(jù)顯示,2012-2020年,中國(guó)人工智能芯片行業(yè)投資金額逐年增長(zhǎng),2020年投資金額達(dá)到58．96億元,投資事件為18起。

根據(jù)IT桔子數(shù)據(jù)顯示,目前我國(guó)人工智能芯片行業(yè)投資輪次主要集中在A輪,2020年A輪投資占比為44．4%。不過(guò)近幾年隨著人工智能芯片的發(fā)展,投資輪次也發(fā)生了變化。2018年,投資輪次主要為種子/天使輪和A輪,占比達(dá)到91．6%;到2020年,種子/天使輪投資減少,占比僅為11．1%,B輪、C輪、D輪占比上升。

可以看出,行業(yè)投資雖然仍以A輪的新興企業(yè)為主,但投資重心從初創(chuàng)公司慢慢向有一定技術(shù)實(shí)力的成熟企業(yè)轉(zhuǎn)變。

“中國(guó)芯”正在崛起 企業(yè)整合并購(gòu)加快

據(jù)工信部數(shù)據(jù),2015年國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)只有736家,截至2020年12月份,這個(gè)數(shù)字已經(jīng)暴增到了2218家。同時(shí),在2019的“中國(guó)芯”征集中,共收到了來(lái)自125家芯片企業(yè),累計(jì)187款芯片產(chǎn)品的報(bào)名材料,報(bào)名企業(yè)數(shù)量同比增長(zhǎng)22．5%,征集產(chǎn)品數(shù)量同比增長(zhǎng)21%。

其中企業(yè)報(bào)名“年度重大創(chuàng)新突破產(chǎn)品”21款、“優(yōu)秀技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品”100款、“優(yōu)秀市場(chǎng)表現(xiàn)產(chǎn)品”47款、“優(yōu)秀技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目”19項(xiàng)。國(guó)產(chǎn)芯正在慢慢崛起。

2015年,長(zhǎng)電科技吞并新加坡星科金朋,成為全球第三大封測(cè)廠。同時(shí),紫光集團(tuán)入股中國(guó)臺(tái)灣南茂科技股份有限公司以及硅品精密工業(yè)股份有限公司。

此外,紫光集團(tuán)旗下硬盤(pán)廠商西部數(shù)據(jù)宣布,將以約190億美元收購(gòu)存儲(chǔ)芯片廠商SanDisk。2019年4月紫光集團(tuán)收購(gòu)法國(guó)智能芯片組件公司Linxens,作為法國(guó)知名的智能芯片組件制造商,Linxens主要業(yè)務(wù)集中在智能卡和電子閱讀器通訊至關(guān)重要的連接器方面,另外在非接觸支付、存取等應(yīng)用方面有著很多的技術(shù)涉及和專(zhuān)利。自2019年之后,企業(yè)間的整合并購(gòu)將會(huì)繼續(xù)加快,催生更多有國(guó)際實(shí)力的龍頭企業(yè)。

來(lái)源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院