2018年人工智能芯片技术白皮书（一）

人工智能向来是大家讨论的话题中心，

如果科技界也有个热搜榜，

那么人工智能无疑会长期霸屏了。

今天起，小编就为大家带来由

北京未来芯片技术高精尖创新中心

编写的《2018年人工智能芯片技术白皮书》，

让我们一起来了解下吧！

中心介绍

北京未来芯片技术高精尖创新中心成立于2015年10月，是北京市教委首批认定的“北京高等学校高精尖创新中心”之一。中心充分发挥清华大学的学科、科研和人才优势，联合校内多个院系资源，组建了微电子、光电子及柔性集成、微系统、类脑计算、基础前沿、综合应用六个分中心以及微纳技术支撑平台。中心主任由清华大学副校长尤政院士担任。中心以服务国家创新驱动发展战略和北京市全国科技创新中心建设为出发点，致力于打造国家高层次人才梯队队、全球开放型微纳技术支撑平台，聚焦具有颠覆性创新的关键器件、芯片及微系统技术，推动未来芯片产业实现跨越式发展。

背景与意义

人工智能 (Artificial Intelligence，英文缩写为AI)，是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门科学技术。人工智能的本质是对人类思维过程的模拟。从1956年正式提出“人工智能”概念算起，在半个多世纪的发展历程中，人们一直在这一领域进行长期的科学探索和技术攻坚，试图了解智能的实质。和任何曾经处于发展过程中的新兴学科一样，人工智能早期发展并非一帆风顺，它曾受到多方质疑，不断经历起伏。近些年，大数据的积聚、理论算法的革新、计算能力的提升及网络设施的演进，使得持续积累了半个多世纪的人工智能产业又一次迎来革命性的进步，人工智能的研究和应用进入全新的发展阶段。

当前，人工智能正逐渐发展为新一代通用技术，加快与经济社会各领域渗透融合，已在医疗、金融、安防、教育、交通、物流等多个领域实现新业态、新模式和新产品的突破式应用，带动生产流程、产品、信息消费和服务业的智能化、高附加值转型发展。人工智能已处于新科技革命和产业变革的核心前沿，成为推动经济社会发展的新引擎。

实际上，人工智能产业得以快速发展，无论是算法的实现、海量数据的获取和存储还是计算能力的体现都离不开目前唯一的物理基础——芯片。可以说，“无芯片不AI”，能否开发出具有超高运算能力、符合市场需求的芯片，已成为人工智能领域可持续发展的重要因素。

尽管全球人工智能产业还处于初期发展阶段，但随着政府和产业界的积极推动， 人工智能技术在大规模产业化应用方面突飞猛进，在算法和芯片等人工智能基础技术层面积累了强大的技术创新，这些成果未必能即时商业化，但对未来科技的影响深远。

为了更好地厘清当前AI芯片领域的发展态势，进一步明确AI芯片在新技术形势下的路线框架、关键环节及应用前景，北京未来芯片技术高精尖创新中心根据学术界和工业界的最新实践，邀请国内外AI芯片领域的顶尖研究力量，共同开展《人工智能芯片技术白皮书》的编制工作。

内容与目的

本文主要包括九方面内容 ：

第1章为发展AI芯片产业的战略意义以及白皮书基本内容概述。

第2章综述了AI芯片的技术背景，从多个维度提出了满足不同场景条件下 AI 芯片和硬件平台的关键特征。

第3章介绍近几年的AI芯片在云侧、边缘和终端设备等不同场景中的发展状况，总结了云侧和边缘设备需要解决的不同问题，以及云侧和边缘设备如何协作支撑AI应用。

第4章在CMOS工艺特征尺寸逐渐逼近极限的大背景下，结合AI芯片面临的架构挑战，分析AI芯片的技术趋势。

第5章讨论了建立在当前CMOS技术集成上的云端和终端AI芯片架构创新。

第6章主要介绍对AI芯片至关重要的存储技术，包括传统存储技术的改进和基于新兴非易失存储（NVM）的存储器解决方案。

第7章重点讨论在工艺、器件、电路和存储器方面的前沿研究工作，和以此为基础的存内计算、生物神经网络等新技术趋势。

第8章介绍神经形态计算技术和芯片的算法、模型以及关键技术特征，并分析该技术面临的机遇和挑战。

第9章主要讨论AI芯片的基准测试和技术路线图的相关问题。

第10章展望AI芯片的未来。

在人工智能热潮面前，本文一方面希望与全球学术和工业界分享AI芯片领域的创新成果 ；另一方面希望通过对AI芯片的技术认知和需求的深入洞察，帮助相关人士更加清晰地了解AI芯片所处的产业地位、发展机遇与需求现状，通过对AI芯片产业现状及各种技术路线的梳理，增进对未来风险的预判。目前人工智能技术整体发展仍处于初级阶段，未来还有很多技术和商业层面的挑战。我们要去除在产业发展过程中一窝蜂“逐热而上”的虚火，在充满信心、怀抱希望的同时，保持冷静和客观，推动AI芯片产业可持续发展。