打破国外垄断僵局,把握物联网时代芯片发展的结构性变革

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导语:将人工智能嵌入物联网终端,由物联而智联的时代将就此爆发。终端智联正是现今物联网2.0的一大发展方向,而这其中自少不了嵌入式AI的应用。最近,全自主人工智能SoC的发布打破了国外巨头企业垄断的僵局。

2017年12月28日,华夏芯在上海松江发布了国内首款64位高端嵌入式CPU/DSP统一处理器IP和嵌入式人工智能专用处理器IP,以及基于上述全自主IP的多核SoC芯片平台——“北极星”。

2017年可以说是人工智能商业化的元年,它站到了风口浪尖之上,成为人们热议、关注的重点。人工智能应用正值方兴未艾,尤其智能驾驶、机器视觉、智能机器人等领域已经开始进入产业化阶段。人工智能作为新一轮的产业变革核心驱动力,将重构生产、消费等经济结构环节,对我国的经济发展、社会改善、生态治理起到拉动和促进作用。而这其中真正支撑起中国人工智能的产业化发展的核心技术是芯片,包括被称之为芯片“大脑”的CPU等通用处理器和人工智能专用芯片等。

国外巨头垄断的行业尴尬境地

2001-2016年间,我国集成电路市场规模由1260亿元增加至近12000亿元。然而比较尴尬的处境是,早前我国在通用芯片制造技术、设计上都没能获得巨大的突破,一直处于被国外巨头垄断的状态。国内企业通常都是通过寻求国外厂商IP授权来设计芯片,或者直接购买进口芯片。直到2010年左右,得益于以智能手机为代表的移动互联网的爆发式发展,手机基带芯片成为中国半导体行业的第一个突破口,相继出现了海思、展讯等专用芯片设计公司。

根据世界半导体贸易统计组织(WSTS)发布的数据,2016年中国半导体消费额超过1075亿美元,占全球总量的32%,已成为全球最大的市场,然自给率却不足40%。而在未来几年,随着国内物联网、5G、人工智能等产业的迅猛发展,这块市场势必会更加庞大,但国内集成电路行业居高不下的对外依存度将会严重制约中国电子信息等产业的持续发展,因而集成电路关键技术、核心IP的自主创新就显得尤为重要。

近年我国集成电路市场规模

芯片发展的三大结构性变革

近几年我国大力促进专用芯片(包括AI芯片)的发展已经取得了不小的成果,足以跻身世界前列。然而单靠专用芯片已经逐渐无法满足现今人工智能领域的应用发展。毕竟从日常使用上来看,目前人工智能的应用还局限在目标识别、语言识别等领域。一个完整的应用场景还需要包括主要由通用处理器来承担的控制、存储、感知、边缘计算等很多非AI的功能,即使是AI本身也面临着算法不断演进,而且编程使用非常困难等挑战。因此,常见的人工智能芯片还离不开被称之为“芯片大脑”的CPU;而且除开专用芯片外,很多神经网络的算法仍然选择运行在GPU或者DSP等通用处理器上。就芯片设计而言,以智能手机为例,单一的人工智能专用芯片作为一个重要的功能部件或者选项,要么挂在主芯片下面,要么被集成进主芯片中去。由此可见,未来的主流芯片平台将会是集CPU、GPU、DSP等通用芯片和AI专用芯片融合的SoC平台,以应对在人工智能领域中的不同应用场景。

我们看到此次华夏芯除开发布了人工智能专用IP核外,还同时发布了中国首款CPU/DSP通用处理器IP核和和一款基于上述全自主IP核、面向多种人工智能应用的异构SoC芯片,不仅打破了国外企业巨头对高端处理器的垄断,而且在中国异构计算芯片设计上做出了具有重要历史意义的创新。

国家信息化发展委员会主任周宏仁在“华夏芯”发布会上提出了人工智能“大脑”结构性变革的三大方面:第一,SoC变得非常重要。由于人工智能设备具有感知、计算、通讯等不同功能,不可能每个功能专门采用一个独立芯片(那样做的结果会是效率低、能耗高、成本高)。最好的办法就是将不同的芯片功能整合在一块芯片上;第二,异构计算变得非常重要。因为在万物互联的时代对每一个“物”而言,它需要的是能够提升整体性能的集成系统而非独立的每一颗芯片,而这样的系统就是构建在异构计算芯片平台之上,这是非常值得重视的发展;第三,根据不同的应用场景,AI将会嵌入在各种不同的芯片平台之中。物联网时代,每种不同的应用对于智能的需求都会是不一样的,所以不再像传统芯片那样可以一招打遍天下了。

物联网时代带给中国信息和微电子产业发展的重大机遇

在过去的几十年中,我国的半导体产业一直在努力追赶世界前列的佼佼者,但总的来说,差距依然不小。而全球物联网的发展,将带给中国半导体产业全新的发展机遇。

在传统芯片市场上,由于长期被国外巨头垄断,即使有中小企业去发展半导体行业,但受制于资源与技术,也无法形成足够的竞争力,大多都被“拍死在沙滩上”,也就无法在国内铺开链条式的产业。但而今随着物联网时代的发展机遇,我们很有可能抓住上千亿的市场。由于物联网市场本身的碎片化、定制化特性,物联网设备对芯片的要求不一定是最精尖的,而是最适合、最实用的,且大部分设备对硬件的生态没有那么高的要求。因此,物联网芯片市场非常适合中国芯片公司,甚至是中小型芯片公司切入;全球物联网真正是中国信息技术产业和微电子产业打翻身仗的机会,将会是革命性的拐点。

由物联而智联的时代就此爆发

可以预见,不久后我国物联网的发展必将会迎来井喷式地爆发,势必会重塑很多产业格局,而在这场惊涛骇浪中,选择会尤为重要。人工智能作为新一轮产业变革核心驱动力随着物联网的发展或许会成为如“电力、互联网”一般的通用技术,融入我们生活的处处细节。但由于细节中计算体量巨大,不可能把每一分计算都放入云端,那么嵌入式人工智能SoC的普及和应用就会是必然,由物联而智联的时代也将就此爆发。

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