對于傳統芯片而言,接下來需要奮起直追,而另一方面,AI芯片的迅速爆發也給中國芯片產業帶來了久違的起跑線驕傲。據市場研究公司Compass Intelligence發布的上半年研究報告顯示,在全球前24名的AI芯片企業排名表中,英偉達(Nvidia)、英特爾(Intel)以及IBM(NPU)分別位列前三名,中國公司占據了七個席位,最高名次是排行第12的華為。
困局之中破局是唯一的出路,AI芯片可能就是那個突破口。作為計算芯片的一種,它正在對傳統(計算)芯片發出挑戰。
AI芯片是趨勢使然
根據摩爾定律,當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。如何在相同的面積內放入更多的元器件?這對于制作工藝而言是一個極其大的挑戰,而這一工藝的提升速度是緩慢且艱難的。因此,在算力、性能等方面,當前的集成電路相當于到了一個“瓶頸期”。
與此同時,AI逐步發展并落地,面對海量數據的實時采集和處理,“算力”成為了一項至關重要的必備條件。然而當前的AI算法訓練、推理等,還是依賴英偉達、高通等廠商提供的傳統芯片。但是,不管是高通驍龍系列,亦或是英偉達GPU等傳統芯片,其當初被研發出來的目的并不是針對AI算法,這也就意味著,在AI算法加速方面,它們多是“心有力而余不足”的。目前,它們所能做的,也僅是在自己原有產品之上加注AI算法,變身為“通用AI芯片”。但究其本質,它們并沒有脫離“傳統芯片”行列。
舉個例子,行車途中前方突然出現障礙物,如果是CPU,雖有AI優化,但本身架構致使其在算法加速方面有所限制,導致數據處理等相對較慢,從而拉長了時間線,也因此當汽車意識到前方有障礙物時,可能已經撞上了;若是采取并行計算的GPU和針對AI算法加速的AI芯片,汽車將在極短時間內提前發現障礙并作出預判,但是GPU耗能太大,用不了多久就會耗盡汽車的電池電能。相比之下,AI芯片才是最佳方案。
另外,AI芯片創企異構智能中國區副總裁謝強此前在鎂客網M-TECH論壇上表示,CPU、GPU等通用處理器市場已經沒有機會了,他們現在所能做的就是把各種各樣的終端AI芯片做到極致,配合CPU、GPU等搭建一個小系統,這就是一個很好的解決方案。
如果說在傳統芯片領域,我國“反超”的機會不大,且消耗的多項成本過高,那么“AI”芯片的大面積布局,將是此領域關乎國家戰略層面的重要機遇。也由此在風起云涌間,傳統芯片與AI芯片難免狹路相逢。
傳統芯片不要慌,AI芯片尚有短板
相比于針對算法而研發的AI芯片,不管是算力還是功耗,包括GPU等在內的傳統芯片在內的傳統芯片都無法相比。
以百度“昆侖”與英偉達“Xavier”為例。百度開發者大會上,李彥宏稱“昆侖”是迄今為止業內算力最高的AI芯片,能在100w以上的功耗提供260萬億次/秒的運算速度,而英偉達“Xavier”的算力大概是30萬億次/秒,功耗為30w。從性能和功耗的比值來看,以百度“昆侖”為代表的AI芯片暫時領先。
云端芯片市場,號稱一霸的英偉達面臨著谷歌、百度、華為等競爭對手的“虎視眈眈”。而占據手機終端芯片的高通,就AI算法加速而言,雖然它也聲稱自己是AI平臺,但本質上還是利用AI算法對原有既定框架進行優化,不能定義為真正的AI芯片。
盡管AI芯片來勢洶洶,但短板也非常明顯。
事實上,目前還沒有出現像CPU一樣的AI通用算法芯片,一劍封喉的應用還沒出現。首先,AI芯片的量產問題是頭部短板。不同于已經定性的傳統芯片,AI芯片從架構到設計等多個層面都會是一種全新的顛覆。當前,雖有幾家初創公司表示他們的產品已經實現了一種量產,但最終多是應用于自身產品和產業鏈,算不得真正的量產。
其次,AI芯片欠缺完整成熟的產業鏈。在早前由鎂客網主辦的“M-TECH AI芯片商業化之路”論壇上,多家AI芯片初創公司的嘉賓都表示,云端芯片市場的大部分空間已經被英偉達占據,AI芯片創企在其中沒有機會,之所以形成這樣的局面正由于其產業鏈的建立。產業鏈構建完整,AI芯片從上游設計到中游解決方案、再到下游應用場景落地才能流暢。
再次,AI芯片的工作只是加速AI算法,但在整個主板上,這只是芯片所要計算的一部分。于其他方面,還有更多的計算工作,而它們中間的多數,并不需要AI芯片的介入,比如數據存儲等等。
當然,主流架構探討、算法通用可實現性、剛需應用場景等也是AI芯片需要攻克的問題。
短期之內,如英偉達這樣的芯片行業巨頭,其GPU因為算力尚且能夠滿足當前AI算法加速的需要,雖然耗能表現不佳,但是出于產業的需求,仍然是占據了當前市場的主要份額。
總結:新舊更迭,背后都是市場法則
不管是CPU、GPU等傳統芯片,還是AI芯片,它們出現的根因皆是因為市場有了新需求,繼而才會形成趨勢,最終落實為產品。這其中,有著時代的更迭,也有著技術的進步。
這方面,AI芯片本身就是一個典型的案例。因為計算的需要,人們開始研發芯片,從而誕生了CPU、GPU等。之前很長一段時間內,CPU一直做著主要的任務處理和數據計算工作。之后隨著AI的出現,CPU的算力遇到了挑戰。反之,因為并行運算架構,以往并不起眼的GPU開始煥發光彩。不過,它們終究不是為AI算法而定制的,也因此,迎合產業需求發展的AI芯片出現了。
長遠來看,出于對算力、功耗等多方面的考慮,就AI算法加速方面,AI芯片取代傳統芯片是一個必然的結果。屆時,AI芯片或將與CPU、GPU等一起集成到一個完整的處理器中,諸如寒武紀NPU被集成至麒麟970一般,又或者,AI芯片也將作為獨立處理器存在,這一切目前還是未知數。
不過,可以確定的是,就當前而言,我國在AI芯片的研發上已經站在了世界前列。一旦AI芯片實現量產,除了迎合智能時代產業發展的需求,我國還將在芯片產業中獲得一定的話語權,在當前核心技術缺失的困局下實現“彎道超車”。