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來源：全球半導(dǎo)體觀察 ChatGPT大放異彩之后，OpenAI公司于今年春節(jié)期間發(fā)布了文生視頻模型Sora，可以用文字指令生成長達1分鐘的高清視頻，AI技術(shù)從文本、圖像滲透進視頻領(lǐng)域，再次引發(fā)業(yè)界對生成式AI的討論與關(guān)注。 算力硬件是生成式AI的核心底座，核心環(huán)節(jié)包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備、芯片、IDC建設(shè)、光通信等。由于生成式AI需要大量計算與數(shù)據(jù)處理，AI芯片需求旺盛增長，以英偉達為代表的半導(dǎo)體大廠業(yè)績與股價暴漲，相關(guān)產(chǎn)品長期供不應(yīng)求。 AI強勢推動下，全球廠商爭相布局AI芯片，我國也不例外。目前國內(nèi)AI芯片廠商有哪些？與英偉達等大廠有何差距，又有哪些自身優(yōu)勢？ AI芯片梳理 AI芯片廣義來講，指的是能運行AI算法的芯片。但業(yè)界通常意義的AI芯片是指對AI算法做了特殊加速設(shè)計的芯片，能處理AI應(yīng)用中大量計算任務(wù)的模塊，這一概念下，AI芯片也被稱之為加速器。 按技術(shù)分類，AI芯片主要分為GPU、FPGA、ASIC等；按照功能分類，AI芯片包括訓(xùn)練（training）和推理（inference）兩類；從應(yīng)用場景來看，AI芯片則包括服務(wù)器端與移動端兩類，或者云端、邊緣與終端三類。 
圖片來源：全球半導(dǎo)體觀察制表 全球AI芯片市場當(dāng)前基本被以英偉達為代表的歐美大廠主導(dǎo)，業(yè)界數(shù)據(jù)顯示，英偉達以80%的市占率幾乎“壟斷”AI芯片市場。我國人工智能產(chǎn)業(yè)起步較晚，近幾年在國際形勢變化以及政策力挺的大環(huán)境下，國內(nèi)AI芯片廠商逐漸嶄露頭角，在終端以及大模型推理方面表現(xiàn)相對出色，不過在門檻更高的GPU以及大模型訓(xùn)練環(huán)節(jié)與國外大廠仍有追趕空間。 GPU為通用型芯片，目前在AI芯片市場用量最大，通用型算力GPU已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人工智能模型訓(xùn)練與推理領(lǐng)域。目前英偉達與AMD主導(dǎo)GPU市場，國內(nèi)代表企業(yè)包括海光信息、景嘉微、燧原科技等。 FPGA為半定制芯片，具備低延時，開發(fā)周期短等特性，與GPU相比，其適用于多指令，單數(shù)據(jù)流的分析，而不適合復(fù)雜算法的計算，主要用于深度學(xué)習(xí)算法中的推理階段，美國的賽靈思和英特爾是該領(lǐng)域翹楚，國內(nèi)代表企業(yè)包括百度昆侖芯、深鑒科技等。 ASIC為全定制型AI芯片，在功耗、可靠性、 集成度等方面具備優(yōu)勢，主流產(chǎn)品包括流TPU芯片、NPU芯片、VPU芯片以及BPU芯片等，國外代表廠商包括谷歌、英特爾等，國內(nèi)代表廠商包括華為、阿里巴巴、寒武紀(jì)、地平線等。 國內(nèi)8家AI芯片廠商進展 近年在AI大勢與國產(chǎn)替代東風(fēng)下，國內(nèi)AI芯片廠商抓住機遇加速發(fā)展，不僅百度、阿里巴巴、騰訊和華為等大廠加速自研AI芯片，而且AI芯片公司不斷涌現(xiàn)，并深受資本市場青睞。 以下將盤點國內(nèi)8家AI芯片廠商進展： 百度昆侖芯 百度對AI芯片的布局最早可以追溯到2011年，經(jīng)過七年發(fā)展，2018年百度自研AI芯片——昆侖1正式亮相，采用14nm工藝與自研XPU架構(gòu)，于2020年量產(chǎn)，主要應(yīng)用于百度搜索引擎、小度等業(yè)務(wù)。2021年3月，百度昆侖芯片完成獨立融資，同年8月，百度宣布第2代自研AI芯片——昆侖2正式量產(chǎn)，采用7nm制程，搭載自研的第二代XPU架構(gòu)，相比1代性能提升2-3倍，通用性、易用性方面顯著增強。 百度昆侖芯前兩代的產(chǎn)品已有數(shù)萬片部署，第三代產(chǎn)品有望在2024年4月舉辦的百度Create AI開發(fā)者大會上亮相。 阿里平頭哥 阿里平頭哥于2018年9月成立，是阿里巴巴全資半導(dǎo)體芯片業(yè)務(wù)主體，擁有端云一體全棧產(chǎn)品系列，涵蓋數(shù)據(jù)中心芯片、IoT芯片、處理器IP授權(quán)等，實現(xiàn)芯片端到端設(shè)計鏈路全覆蓋。 AI芯片布局上，阿里平頭哥2019年9月推出了其首款高性能人工智能推理芯片——含光800，基于12nm工藝與自研架構(gòu)，集成了170億晶體管，性能峰值算力達820 TOPS。在業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的ResNet-50測試中，推理性能達到78563 IPS，能效比達500 IPS/W。 2023年8月，阿里平頭哥發(fā)布了首個自研RISC-V AI平臺，支持運行170余個主流AI模型，推動RISC-V進入高性能AI應(yīng)用時代。同時，平頭哥宣布玄鐵處理器C920全新升級，C920執(zhí)行GEMM（矩陣的矩陣乘法)計算較Vector方案可提速15倍。 2023年11月，阿里平頭哥玄鐵RISC-V上新了三款基于軟硬協(xié)同新范式的處理器（C920、C907、R910），大幅提升了加速計算能力、安全性及實時性，有望加速推動RISC-V在自動駕駛、人工智能、企業(yè)級SSD、網(wǎng)絡(luò)通信等場景和領(lǐng)域的大規(guī)模商用落地。 騰訊 2021年11月，騰訊宣布在三款芯片上已有實質(zhì)性進展，分別為針對AI計算的紫霄、用于視頻處理的滄海以及面向高性能網(wǎng)絡(luò)的玄靈，其中紫霄已經(jīng)流片成功并點亮。 據(jù)悉，紫霄采用自研存算架構(gòu)和自研加速模塊，可以提供高達3倍的計算加速性能和超過45%的整體成本節(jié)省。紫霄芯片為騰訊內(nèi)部使用，不對外銷售，騰訊通過其云服務(wù)出租算力獲利。 近期，媒體報道知情人士稱騰訊正考慮將紫霄V1作為英偉達A10芯片的替代品，用于AI圖像和語音識別應(yīng)用。此外，騰訊還將推出針對AI訓(xùn)練優(yōu)化的紫霄V2 Pro芯片，以在未來取代英偉達L40S芯片。 華為 華為在2018全聯(lián)接大會上提出了華為AI戰(zhàn)略和全棧全場景AI解決方案，并發(fā)布了2顆全新的AI芯片：昇騰910（Ascend 910）和昇騰310（Ascend 310）。 兩款A(yù)I芯片均基于華為自研達芬奇架構(gòu)，其中Ascend 910（用于訓(xùn)練）采用7nm工藝，半精度達256TFOPs，功耗為350W，運算密度超越了英偉達Tesla V100和谷歌TPU v3。昇騰310屬于Ascend-mini系列第一顆華為商用AI SoC芯片，面向邊緣計算等低功耗領(lǐng)域。 基于昇騰910、昇騰310 AI芯片，華為還推出了Atlas AI計算解決方案。華為昇騰社區(qū)顯示，目前 Atlas 300T 產(chǎn)品有三個型號，分別對應(yīng)昇騰 910A、910B、910 Pro B，最大 300W 功耗，前兩者 AI 算力均為 256 TFLOPS，而 910 Pro B 可達 280 TFLOPS（FP16）。據(jù)悉，華為昇騰芯片910B在2023年已經(jīng)獲得了大客戶至少5000套的訂單，預(yù)計會在2024年交付。業(yè)界認(rèn)為，華為昇騰910B能力已經(jīng)基本做到可對標(biāo)英偉達A100。 由于國內(nèi)對于華為昇騰910B等國產(chǎn)AI芯片的需求激增，路透社近期報道華為計劃優(yōu)先生產(chǎn)昇騰910B，而這可能將會影響到Mate 60系列所搭載的麒麟9000s芯片的產(chǎn)能。 寒武紀(jì) 寒武紀(jì)成立于2016年，專注于人工智能芯片產(chǎn)品的研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新，提供云邊端一體、軟硬件協(xié)同、訓(xùn)練推理融合、具備統(tǒng)一生態(tài)的系列化智能芯片產(chǎn)品和平臺化基礎(chǔ)系統(tǒng)軟件，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于服務(wù)器廠商和產(chǎn)業(yè)公司。 成立以后，寒武紀(jì)推出多款芯片產(chǎn)品，覆蓋終端、云端與邊緣領(lǐng)域。其中終端芯片包括寒武紀(jì)1A、寒武紀(jì)1H、寒武紀(jì)1M 系列智能處理器；云端智能加速卡包括思元100、思元270、思元 290芯片和思元370；邊緣智能加速卡包括思元220芯片。 其中，思元290智能芯片是寒武紀(jì)的首顆訓(xùn)練芯片，采用臺積電7nm先進制程工藝，集成460億個晶體管，支持MLUv02擴展架構(gòu)，全面支持AI訓(xùn)練、推理或混合型人工智能計算加速任務(wù)。思元370則為該公司的主力產(chǎn)品，采用是7nm制程工藝，同時支持推理和訓(xùn)練任務(wù)。此外，思元370也是寒武紀(jì)首款采用chiplet(芯粒)技術(shù)的AI芯片，集成了390億個晶體管，最大算力高達256TOPS(INT8)。 璧仞科技 壁仞科技創(chuàng)立于2019年，發(fā)展路徑上，壁仞科技將首先聚焦云端通用智能計算，逐步在人工智能訓(xùn)練和推理、圖形渲染等多個領(lǐng)域趕超現(xiàn)有解決方案，實現(xiàn)國產(chǎn)高端通用智能計算芯片的突破。壁仞科技已完成B輪融資，總?cè)谫Y額超50億元人民幣，是國內(nèi)成長勢頭最為迅猛的“獨角獸”企業(yè)之一。 2021年，壁仞科技首款通用GPU芯片BR100系列正式交付開始流片，2022年3月BR100成功點亮，同年8月BR100正式發(fā)布。 據(jù)悉，BR100系列基于壁仞科技自主原創(chuàng)的芯片架構(gòu)開發(fā)，采用成熟的7納米工藝制程，集成770億晶體管，16位浮點算力達到1000T以上、8位定點算力達到2000T以上，單芯片峰值算力達到PFLOPS級別。同時，BR100結(jié)合了包括Chiplet（芯粒技術(shù)）等在內(nèi)的多項業(yè)內(nèi)前沿芯片設(shè)計、制造與封裝技術(shù)，具有高算力、高能效、高通用性等優(yōu)勢。 地平線 地平線是國內(nèi)高效能智能駕駛計算方案提供商，于2015年7月成立，經(jīng)過幾年發(fā)展，陸續(xù)推出多款A(yù)I芯片，產(chǎn)品主要包含旭日與征程系列，其中旭日系列面向AIOT市場，征程系列面向智能駕駛領(lǐng)域。 目前旭日系列已經(jīng)發(fā)展至第三代，旭日3M和旭日3E，分別對應(yīng)高端和低端市場。性能方面，只需在 2.5W 的功耗下，旭日3能夠達到等效 5TOPS 的標(biāo)準(zhǔn)算力，較前一代大幅升級。 征程系列目前已經(jīng)迭代至第五代，征程5芯片于2021年發(fā)布，2022年9月全球首發(fā)量產(chǎn)，單顆芯片AI算力最高可達128 TOPS，支持16路攝像頭，可滿足車廠高級別自動駕駛的量產(chǎn)需求。 2023年11月，地平線宣布征程6系列將于2024年4月正式發(fā)布，并于2024年第四季度完成首批量產(chǎn)車型交付。據(jù)悉，已有多家車企與地平線達成意向合作，包括比亞迪、廣汽集團、大眾汽車集團旗下軟件公司CARIAD、博世等汽車領(lǐng)域頭部企業(yè)。 燧原科技 燧原科技于2018年3月成立，專注人工智能領(lǐng)域云端和邊緣算力，成立5年多已建成云端訓(xùn)練和云端推理兩條產(chǎn)品線，并開發(fā)出云燧®T10、云燧®T20/T21訓(xùn)練產(chǎn)品以及云燧®i10、云燧®i20等推理產(chǎn)品。 燧原科技已于2023年9月宣布完成D輪融資20億元人民幣，由上海國際集團旗下子公司及產(chǎn)業(yè)基金，包括國際資管、國鑫創(chuàng)投、國方創(chuàng)新、金浦投資旗下上海金融科技基金、國和投資聯(lián)合領(lǐng)投，騰訊、美圖公司、武岳峰科創(chuàng)、允泰資本、弘卓資本、紅點中國、廣發(fā)乾和、達泰資本、浦東投控等多家新老股東跟投。 另據(jù)媒體報道，燧原科技第三代AI芯片產(chǎn)品將于2024年初上市。 結(jié)語 展望未來，業(yè)界持續(xù)看好AI商用發(fā)展，并認(rèn)為AI將使得大規(guī)模算力需求出現(xiàn)大量缺口，AI芯片市場前景值得期待。業(yè)界數(shù)據(jù)顯示，2022年全球AI芯片市場規(guī)模已經(jīng)達到了5800億美元，預(yù)計到2030年將超過萬億美元。 以英偉達為代表的頭部AI芯片廠商自然將繼續(xù)受益，與此同時國內(nèi)AI芯片廠商也有機會在AI巨大風(fēng)口下，縮小差距，加速成長。 |
