2.1.1　芯片產(chǎn)業(yè)

隨著中興事件和華為芯片斷供事件的發(fā)生，大家都高度重視芯片。的確，AI的“大腦”在于芯片和算法。AI芯片也被稱為AI加速器或計算卡，即專門用于處理人工智能應(yīng)用中的大量計算任務(wù)的模塊。當前，AI芯片主要分為GPU、FPGA、ASIC和類腦芯片。在人工智能時代，它們各自發(fā)揮優(yōu)勢，呈現(xiàn)出百花齊放的狀態(tài)。在美國人工智能企業(yè)中，融資占比排名第一的領(lǐng)域為芯片／處理器，占比31%。AI芯片由于投資周期長、專業(yè)技術(shù)壁壘厚，導(dǎo)致競爭非常激烈且難以進入。

AI芯片的計算場景可分為云端AI和終端AI。英偉達首席科學(xué)家William Dally將深度學(xué)習(xí)的計算場景分為三類，分別是數(shù)據(jù)中心的訓(xùn)練、數(shù)據(jù)中心的推理和嵌入式設(shè)備的推理。前兩者可以總結(jié)為云端的應(yīng)用，后者可以概括為終端的應(yīng)用。終端智能芯片的一個經(jīng)典案例是蘋果的A13神經(jīng)引擎，每秒運算次數(shù)最高可達萬億次。它實現(xiàn)了基于深度學(xué)習(xí)的高準確性人臉識別解鎖方式（Face ID），并解決了云接口（Cloud-Based API）帶來的延時和隱私問題，以及龐大的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和計算量與終端硬件限制的矛盾。

AI芯片目前有三個技術(shù)路徑，通用的GPU（既能作為圖形處理器引爆游戲業(yè)務(wù)，又能滲透數(shù)據(jù)中心橫掃訓(xùn)練端）、可編程的FPGA（適用于迭代升級，各類場景化應(yīng)用前景超大）以及專業(yè)的ASIC（叩開終端AI的大門）。其中，英偉達、英特爾兩大傳統(tǒng)芯片巨頭在三大路徑，特別是通用芯片和半定制芯片都有布局，掌握強大的先發(fā)優(yōu)勢，在數(shù)據(jù)中心、汽車等重要藍海布局扎實；在ASIC方面，谷歌從TPU出發(fā)開源生態(tài)進行布局，且TPU展露了訓(xùn)練端芯片市場的野心。ASIC定制化的特點有效規(guī)避了傳統(tǒng)巨頭的壟斷局面，有著可靠健康的發(fā)展路線。表2-1總結(jié)了目前幾個主流的AI芯片廠商。

表2-1　AI芯片廠商列表

英偉達是GPU的行業(yè)領(lǐng)袖。GPU是目前深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的主流芯片，擁有強大的并行計算力。而另一個老牌芯片巨頭英特爾則是通過大舉收購進入FPGA人工智能芯片領(lǐng)域的。谷歌的TPU是專門為其深度學(xué)習(xí)算法TensorFlow設(shè)計的，TPU也用在了AlphaGo系統(tǒng)中。第三代Cloud TPU理論算力達到了420T Flops，能夠?qū)C器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練和運行帶來顯著的加速效果。類腦芯片是一種基于神經(jīng)形態(tài)工程，借鑒人腦信息處理方式，具有學(xué)習(xí)能力的超低功耗芯片。IBM從2008年開始模擬人類大腦的芯片項目。蘋果公司的“蘋果神經(jīng)引擎（Apple Neural Engine，簡稱ANE）”是一款專用芯片。該芯片定位于本地設(shè)備的AI任務(wù)處理，把人臉識別、語音識別等任務(wù)集中到AI模塊上，提升AI算法效率。蘋果神經(jīng)引擎芯片屬于嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NPU）。

自動駕駛系統(tǒng)與AI芯片緊密相關(guān)，比如，特斯拉的電動車使用的是英偉達的芯片。在美國市場上，正在逐漸形成英偉達與英特爾-Mobileye聯(lián)盟兩大競爭者。Mobileye已經(jīng)被英特爾收購。Mobileye的機器視覺算法與英特爾的芯片、數(shù)據(jù)中心、AI和傳感器融合，加上地圖服務(wù)，正協(xié)同打造一個全新的自動駕駛供應(yīng)商。在Mobileye的官網(wǎng)上，有一段40分鐘的視頻，它記錄了在特別復(fù)雜的街道上自動駕駛的整個過程。對于自動駕駛感興趣的讀者，可以觀看一下，我相信你一定會深有體會的。圖2-3是視頻中截取的兩幅圖，左邊是在自動駕駛軟件上呈現(xiàn)的分析圖，右邊是實況，其中上面有一個圓圈的汽車就是自動駕駛的汽車。

圖2-3　自動駕駛案例

人工智能芯片領(lǐng)域，這是一個包含數(shù)十家創(chuàng)業(yè)公司，以及英特爾、AMD、高通和英偉達這樣的傳統(tǒng)硬件廠商的重要市場。隨著時代的發(fā)展，谷歌和亞馬遜已不再是純粹的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，蘋果和微軟已不再是純粹的終端設(shè)備和軟件公司，它們都已或多或少地開始扮演起芯片制造者的角色。