在眾多種類的芯片中,專注于人工智能應用的AI芯片是名副其實的“風口”——無論是科技巨頭還是初創企業,芯片廠商還是互聯網公司,紛紛積極布局這一領域。
以BAT為代表的互聯網公司在芯片行業雖無深厚家底,但是靠著雄厚資金、尖端人才和海量數據,步子走得一點兒也不慢。繼今年4月阿里達摩院宣布正在研發應用于圖像視頻分析、機器學習領域,性價比是同類產品40倍的神經網絡芯片Ali-NPU之后;百度在7月的AI開發者大會上正式推出了專注于自然語言處理、圖像識別、自動駕駛等應用的“中國首款云端全功能AI芯片”昆侖。
AI芯片大熱,初創企業們同樣熱情高漲。成立于2015年的地平線已經推出了面向智能駕駛的征程(Journey)系列處理器和面向智能攝像頭的旭日(Sunrise)系列處理器;成立于2016年的寒武紀則于今年5月在上海發布了采用7nm工藝的第三代機器學習終端處理器1M,其性能比此前發布的寒武紀1A高10倍。
一線芯片企業在AI領域早已深入布局,甚至已先聲奪人。在CES 2018上,瑞芯微發布了旗下首款AI處理器RK3399Pro,首次采用CPU+GPU+NPU硬件結構設計,其片上NPU運算性能高達2.4TOPs,具備高性能、低功耗、開發易等優勢;同年3月,臺灣芯片廠商聯發科發布了首款內建AI功能的芯片曦力P60,內置了專門用作AI運算的APU,可以提供從入門到高級的完整API支持和開發者工具包。
AI芯片風口,究竟具有什么樣特質的企業才能抓得住飛得起來呢?
智能互聯設備激增催熱人工智能AI芯片
近幾年,市場上一個明顯的趨勢是智能手機的人口紅利正在消失,出貨量逐年逼近天花板,與之相反的是,智能互聯設備卻呈海量激增之勢。
智能音箱是消費領域的典型代表,市場研究公司Canalys的數據顯示,今年第一季度的智能音箱全球出貨量高達900萬臺,較去年同期增長210%;智能攝像頭則是產業領域的典型代表,目前國內大概裝有1.76億個監控攝像頭,預計三年內數量會增加到6.26億。在數量暴增的同時,對攝像頭的要求也越來越高,正在從“看得見”向“看得懂”轉變,這就要求攝像頭更加“智慧”。
顯然,這些新型的智能互聯設備需要以自然語言處理、圖像識別為代表的深度學習技術作為支撐,由此對設備的大腦——芯片在計算能力和功耗方面提出了新的要求。
好比繪圖工作會交給 GPU 而不是 CPU 是一樣的道理,早在2011年,谷歌就發現,如果每位用戶每天使用3分鐘谷歌提供的基于深度學習語音識別模型的語音搜索服務,就必須把現有的數據中心擴大兩倍。這意味著已有的CPU和GPU都不能滿足需求,這驅動了谷歌自己研發更高效的AI芯片——NPU。
AI 芯片的大熱正是基于這樣的理念:讓適合的架構來做適合的工作,才能得到更高的效率和更低的功耗。專用于人工智能的芯片和傳統的計算芯片存在很大的差異——典型CPU的架構中需要大量的空間去放置存儲單元和控制單元,相比之下計算單元只占據了很小的一部分,算力無法滿足深度神經網絡(DNN)的計算需求;而AI芯片則具有大量的計算單元,能夠適合大規模并行計算的需求。
圖:CPU和GPU架構對比
既然這么多家企業都在布局AI芯片,那么各家研發的AI芯片究竟表現如何?
前不久,市場研究公司Compass Intelligence發布了全球AI芯片企業排名。Compass Intelligence是從公司表現、產品表現、市場表現、獨特市場四大維度計算出了這一結果。
在全球前20名的AI芯片企業排名表中,中國大陸占據兩個席位,分別是華為和瑞芯微,下面我們從他們的產品布局與生態鏈戰略來看看上榜的理由。
華為AI芯片布局——搶占手機交互入口
AI芯片想要發光發熱,必須有搭載芯片的載體,華為毫不猶豫的選擇了體量已經非常巨大的手機作為切入點。
2017年9月,華為在德國柏林國際電子消費品展覽會(IFA)上正式推出其最新 AI 芯片 “麒麟 970”(Kirin 970)。麒麟 970集成 NPU 專用硬件處理單元(寒武紀IP),創新設計了 HiAI 移動計算架構,其 AI 性能密度大幅優于 CPU 和 GPU。10月,華為在德國慕尼黑發布了搭載麒麟 970的新款旗艦手機Mate 10,最主要的賣點便是人工智能。NPU新架構讓華為手機在處理同樣的AI任務時,得到了50倍能效和25倍性能提升。
據悉,華為內部已經制定了代號“達芬奇”(Project Da Vinci)的項目,也被一些華為高管稱為“D計劃”。在這個計劃中,華為希望將AI引入自己所涉足的所有業務,從電信基站、云數據中心,到智能手機和攝像頭。