路線之爭
可以說,芯片將決定新AI計算時代的基礎架構和未來生態。因此,谷歌、微軟、IBM、Facebook等美國巨頭都投巨資加速AI芯片的研發,旨在搶占制高點,而國內AI芯片更是呈現出創新活躍、百花齊放的格局。
對于AI芯片廠商而言,首要任務是選好定位。從應用來看,AI芯片主要分為云AI芯片和端AI芯片。云AI芯片應用于云端服務器及數據中心;端AI芯片應用于智能設備、IoT端設備。從作用來說,訓練和推理需各成其就。
在云端訓練中,多GPU并行架構是常用的基礎架構方案。而在云端識別中,基于功耗與運算速度的考量,異構計算(CPU+GPU+FPGA/ASIC)是目前主流方案。而終端設備著重推斷。業內某IP公司負責人表示,云端訓練和推理更追求性能,而不會過多考慮功耗、內存等因素。而在終端的訓練方面,既要求有大量的數據,又要求有大量的運算,很難滿足。對于AI芯片公司來說,未來的機會肯定是終端的推理。
廠商對未來的預判不盡相同,有的要在云端做大芯片;有的面向終端,開發特定場景的芯片;有的則兩路并發。那究竟選擇何種路線?對GPU、FPGA、ASIC的“押注”誰將勝出?而無論是基于GPU、FPGA等通用芯片的半定制方案還是專用ASIC芯片,最終比拼的仍是性價比。
架構之爭
在AI芯片這一賽道上,既有谷歌、英特爾、英偉達等頂尖巨頭大手筆的投入,也有無數的中小創業企業在全力以赴,而路線之爭的背后其實是傳統與新型架構的爭奪。
ICCAD理事長、清華大學魏少軍教授稱,架構創新是一個不可回避的問題。目前各家使用的AI方案架構互不兼容,沒有支持的標準AI計算接口,是否會出現像當年CPU一樣的通用處理器來一統AI芯片天下?如果存在的話,架構是怎么樣的?如果不存在,那目前以滿足特定應用的AI芯片一定只能以IP核的方式存在,最終被各種各樣的SoC所集成,如果真是這樣,那今天從事AI芯片開發的公司將何去何從?
AI芯片應該具備的基本要素在于:可編程性、架構的動態可變性、高計算效率、低成本、應用開發簡便等,目前的CPU+GPU、CPU+FPGA、CPU+ASIC等均不是理想架構。魏少軍教授認為,通用AI處理器的驅動力來自以下兩個方面:開發AI芯片硬件構架的代價非常高,不是所有廠家都能承受的;IP的可擴展性、架構的支持廣度、標準AI計算接口,對AI芯片的普及非常重要,而開發相關算法也不是一朝一夕就可以完成的。
寒武紀作為AI芯片賽道上的主要玩家之一,認為AI必然會出現一種重量級的應用,硬件就必然要標準化、通用化。而地平線創始人余凱則認為AI的應用在各個場景里千差萬別,更可能的情況是,在每一個細分領域會出現一個主導架構。未來的架構之爭還將持續。
陣營之爭
在AI這一巨大風口之下,老將新兵均蜂擁入場,以分享這一新興生態圈紅利,同時也將變數再次放大。
除新興的地平線、寒武紀、深鑒、比特大陸等這些廠商之外,我們看到,一方面,諸多老牌芯片企業正在積極擁抱AI,成為AI芯片產業中的重要力量,諸如中星微、北京君正、中天微、杭州國芯等傳統SoC處理器芯片或者多媒體芯片企業就是其中的代表。另一方面,切入AI芯片領域的算法和系統公司逐漸增多,比如商湯、???、大華、依圖、華為等,他們積極地通過自主研發與并購投資的方式加大對AI芯片的投入。
相比那些活躍的初創AI芯片新生力量,老牌企業具有更加完備的前后端設計、產品、驗證和測試團隊,具備打造一顆完整SoC芯片產品的工程化經驗。老牌芯片企業的入場競爭,和新生力量在人才、產品層面的角力,是未來AI產業值得關注的一大看點。而系統公司離場景最近,對場景真實需求的深刻了解,強大的軟硬件一體化產品能力、市場營銷渠道能力以及充足的資本儲備等,將使得它們在處理和眾多AI芯片初創企業的關系上始終處在一個更加主導的地位,更增加了產業格局的不確定性。
AI芯片的技術壁壘并不低,但只要行業集中度高,贏家就會選擇通吃。比如做手機的廠商,出貨量到了一個閥值,都有動力自己做芯片,如蘋果、三星、華為還有小米等都選擇了自己開發手機芯片。這對于高通、聯發科、展訊等手機芯片供應商來說也是一大沖擊。而這在AI領域也將上演同樣的故事。
應用之爭
商業應用是AI的關鍵因素之一,AI只有解決了實際的問題才具有價值。AI芯片巨大的研發成本、流片成本、分銷成本都需要應用來“稀釋”。
但依據專家觀點,AI的關鍵性應用需要追求 99.9……% 后的多個 9,做不到就沒法商業化。比如自動駕駛,“關鍵性應用”的普遍特點就是這樣,項目通常很貴,研發周期巨長,需要技術大牛坐鎮以及持續的融資能力。而大部分是非關鍵性應用,比如人臉識別,通常比拼綜合實力,包括對行業的洞察理解力、產品和工程化能力、成本控制、供應鏈能力、營銷能力、迭代能力等等。
此外,不同行業有不同的“聚焦”。在汽車行業,安全性、實時性是最重要的問題。而在安防領域,AI+視頻監控最看重的是把被動監控變為主動分析與預警,對識別率、算力及成本有很高的要求。在消費電子領域,手機因為搭載麒麟970芯片的華為mate10手機與同樣嵌入AI芯片的iPhoneX帶領手機進入智能時代。另外,亞馬遜的Echo引爆了智能家居市場,對AI的訴求要解決功耗、安全隱私等問題。
要選擇哪個垂直領域,取決一些關鍵因素:市場空間夠不夠大?行業集中度如何?技術是改良還是革命?競爭對手的壁壘誰更高?顯然,在消費電子、安防、智能汽車等AI場景應用領域,仍然有諸多硬仗要打。
生態之爭
在AI的競爭維度上,生態絕對是關鍵一環。
在AI平臺化的趨勢下,未來AI將呈現若干主導平臺加廣泛場景應用的競爭格局,生態構建者將成為其中最重要的一類模式。目前,科技巨頭都已在AI產業鏈的基礎技術層和應用層著手布局,比如Google推出了TensorFlow分布式學習框架,國內百度建立并開放了PaddlePaddle全開源深度學習平臺,還推出了DuerOS和Apollo兩大AI操作系統。
對騰訊、阿里、百度這些巨頭來講,為維持自己的王者地位,必然也必須要構建出AI的生態系統。而在AI生態層面,值得關注的動向是:一是隨著生態的進化,很多領域都會有訓練好的模型可以用來參考,未來算法的壁壘會越來越低,如果一個公司的核心競爭力只是算法,那將非常危險;二是AI芯片廠商不能僅考慮自己獨特的體系結構和軟件開發套件,在當前的情形下,要不就打造成包括硬件及軟件生態的全AI服務流程能力,要不就需要融入一個合適的生態圈,否則長遠的競爭力將難以保證。
伴隨AI的演變,算力的提升促進了算法的發展,算法的發展又對AI芯片提出了需求。“你在跑,本來的優勢者也在跑。”這句話適用于英偉達和英特爾的巨頭之爭,也適用于AI芯片公司。在全新的AI芯片領域,未來的版圖還有諸多想象空間,就看如何著墨了。