市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)ReportLinker認(rèn)為，預(yù)計(jì)到2023年，全球AI芯片的規(guī)模為108億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到53．6％，另一家機(jī)構(gòu)Allied Market Research的預(yù)測(cè)則顯示，預(yù)計(jì)到2025年，AI芯片市場(chǎng)規(guī)模為378億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為40．8％。
盡管兩份預(yù)測(cè)有所差異，但都明確指出了一點(diǎn)：未來(lái)幾年，AI芯片行業(yè)的市場(chǎng)巨大，且增速驚人。
縱觀AI整體發(fā)展情況，可以看到，AI行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)從以技術(shù)驅(qū)動(dòng)逐步發(fā)展成為了一個(gè)以場(chǎng)景和應(yīng)用驅(qū)動(dòng)為主的產(chǎn)業(yè)。在摩爾定律逐漸失效的歷史背景下，僅僅依靠傳統(tǒng)的CPU架構(gòu)，已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)下的計(jì)算需求，由通用型的CPU向GPU、TPU等具備特定功能屬性的專用型芯片轉(zhuǎn)移的芯片架構(gòu)演變之路正在成型。
英偉達(dá)和谷歌相應(yīng)提出了依靠GPU架構(gòu)和云端TPU來(lái)應(yīng)對(duì)AI對(duì)于計(jì)算能力的巨大需求，AI芯片的出現(xiàn)成為了AI行業(yè)發(fā)展的必然。
可以發(fā)現(xiàn)，在AI芯片架構(gòu)變革的背后其實(shí)是各行各業(yè)對(duì)于日益高漲的AI算力需求的急劇提升。
上述兩家公司的解決方案成為過(guò)去幾年來(lái)行業(yè)主流的AI芯片選擇，但這遠(yuǎn)不能滿足行業(yè)對(duì)于AI芯片的需求。一方面，在兩家公司分別壟斷了GPU和TPU的背景下，市場(chǎng)也需要如FPGA和ASIC等其他類型的芯片；另一方面，AI芯片的市場(chǎng)規(guī)模以及增長(zhǎng)前景喜人，需要更多的參與者。
基于對(duì)AI芯片行業(yè)變革的感知以及預(yù)判，比特大陸確定了自身結(jié)合快速發(fā)展的行業(yè)需求以及場(chǎng)景，進(jìn)軍AI芯片領(lǐng)域。“未來(lái)5年內(nèi)，公司40％的收入來(lái)自AI部門”，比特大陸聯(lián)席董事會(huì)主席和聯(lián)席首席執(zhí)行官吳忌寒在2018年5月接受媒體采訪時(shí)這樣表示。
比特大陸概述
比特大陸成立于2013年，專注于區(qū)塊鏈和人工智能領(lǐng)域，公司總部位于北京，目前設(shè)有18個(gè)研發(fā)中心和子公司，遍布全球7個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
在區(qū)塊鏈部分，比特大陸成立不久后即遭遇熊市，幾乎破產(chǎn)，在其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手被寒冬清洗消亡的時(shí)候，憑著對(duì)區(qū)塊鏈及數(shù)字貨幣的堅(jiān)守，比特大陸在熊市仍投入巨資研發(fā)礦機(jī)，終于在2017年的行業(yè)大牛市中迅速崛起，一舉成為占據(jù)礦機(jī)市場(chǎng)70％份額的行業(yè)壟斷者。
數(shù)字貨幣價(jià)格暴漲及壟斷的市場(chǎng)地位給比特大陸帶來(lái)豐厚的利潤(rùn)。2017年，比特大陸的凈利潤(rùn)為7億美元，2018年上半年更是高達(dá)7．4億美元，估值也近150億美元。
從天眼查數(shù)據(jù)顯示，自成立以來(lái)，比特大陸主要獲得了三輪融資，分別發(fā)生在2017年8月、2018年6月和2018年8月。金額如下：
2017年8月完成A輪，融資額5000萬(wàn)美元；
2018年6月完成B輪，融資額3億美元；
2018年8月完成B＋輪，融資額4．4億美元。
根據(jù)Frost＆Sullivan的統(tǒng)計(jì)，比特大陸已成為全球前十大、中國(guó)第二大無(wú)晶圓廠集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，其聚焦于算力芯片，將基礎(chǔ)運(yùn)算以及算子快速的融合到芯片里面，從而使得在滿足快速變化的行業(yè)需求的同時(shí)也提升芯片的運(yùn)算性能。
在AI領(lǐng)域，比特大陸是世界上少數(shù)幾家有能力開(kāi)發(fā)云端人工智能芯片的公司之一，其AI芯片在芯片、板卡、服務(wù)器、以及一些終端的產(chǎn)品形態(tài)之上都有涉及，可廣泛應(yīng)用于人臉識(shí)別、自動(dòng)駕駛、城市大腦、智能政務(wù)、智能安防、智能推薦、智能醫(yī)療等諸多人工智能場(chǎng)景。
近日，比特大陸正式推出了第三代AI芯片BM1684，同時(shí)也宣布BM1684將作為算力芯片，賦能福州城市大腦，助力數(shù)字福州、數(shù)字中國(guó)的建設(shè)。
借此機(jī)會(huì)，我們一起來(lái)回顧比特大陸AI芯片的發(fā)展歷程以及未來(lái)發(fā)展規(guī)劃。
比特大陸AI芯片歷程
過(guò)去幾年，人工智能的爆發(fā)吸引了眾多芯片廠商以不同形態(tài)投身其中，當(dāng)中以英偉達(dá)的GPU、谷歌的TPU和賽靈思的FPGA最具代表性。與此同期，多款專為AI設(shè)計(jì)的ASIC芯片的也相繼而至，全球AI芯片競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入了白熱化階段。
據(jù)比特大陸產(chǎn)品戰(zhàn)略總監(jiān)湯煒偉在公開(kāi)場(chǎng)合透露的消息，比特大陸在2015年就開(kāi)始布局 AI 芯片。彼時(shí)，正是行業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到通用處理器無(wú)法應(yīng)對(duì)AI處理任務(wù)并發(fā)力專用處理器的時(shí)間點(diǎn)，從這個(gè)角度可以看出，比特大陸的AI芯片布局相對(duì)較早。
作為ASIC芯片的一貫支持者，比特大陸認(rèn)為，ASIC設(shè)計(jì)起來(lái)比CPU、GPU簡(jiǎn)單，且更適合實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)算法，因此他們選擇推出ASIC芯片為人工智能助力。
BM1680
2017年11月，比特大陸正式推出了其人工智能品牌算豐（SOPHON），發(fā)布了全球首款公開(kāi)發(fā)售的TPU芯片BM1680。
圖片來(lái)源：比特大陸官網(wǎng)
與大部分AI芯片初創(chuàng)公司不同，比特大陸推出的BM1680是云端AI芯片，這一市場(chǎng)有更高的技術(shù)和市場(chǎng)門檻。BM1680是一顆面向深度學(xué)習(xí)應(yīng)用的張量計(jì)算加速處理的專用定制芯片，適用于CNN、RNN、DNN等深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理預(yù)測(cè)和訓(xùn)練。芯片由64 NPU構(gòu)成，特殊設(shè)計(jì)的NPU調(diào)度引擎（Scheduling Engine）可以提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐能力，將數(shù)據(jù)輸入到神經(jīng)元核心（Neuron Processor Cores）。
BM1680采用改進(jìn)型脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)。單芯片能夠提供2TFlops單精度加速計(jì)算能力，片上32MB SRAM擁有高帶寬，在片外有DDR4內(nèi)存接口，單芯片可支持高達(dá)16GB DDR內(nèi)存。
比特大陸還通過(guò)在芯片內(nèi)集成高度定制的BMDNN Chip link芯片鏈路技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在高速SerDes上提供穩(wěn)定，靈活，低延遲的鏈路，可以使多個(gè)BM1680芯片一起工作，使其作為一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)，提供更高的處理能力。
BM1682
時(shí)隔不足一年，2018年3月，比特大陸又推出其第二款TPU芯片BM1682，據(jù)資料顯示，BM1682是一塊專門用于圖像／視頻處理方向的人工智能芯片。
圖片來(lái)源：比特大陸官網(wǎng)
BM1682芯片峰值算力達(dá)到3TFlops，功耗為30W，是比特大陸面向深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域推出的第二代人工智能芯片，可脫離 X86 CPU 單獨(dú)存在，支持客戶二次開(kāi)發(fā)。BM1682芯片擁有單芯片八路H．264、H．265解碼能力，支持視頻圖像后處理硬件加速，此外，BM1682提供了豐富的外界交互接口，如高速接口PCIE、以太網(wǎng)、SDIO3．0、WIFI等，易于橫向擴(kuò)展。
BM1682與BM1680使用了相同的深度學(xué)習(xí)算法的硬件加速模塊，均支持的主流的CNN／RNN／DNN深度學(xué)習(xí)架構(gòu)，但相比BM1680而言，BM1682具有更強(qiáng)大的深度學(xué)習(xí)算法執(zhí)行能力，此外BM1682還增加了視頻處理子模塊，以及適用于具體應(yīng)用場(chǎng)景的諸多功能模塊。BM1682相比BM1680擁有更高密度的特點(diǎn)，實(shí)際性能大幅提升。
圖片來(lái)源：比特大陸官網(wǎng)
基于BM1682芯片，比特大陸研發(fā)了深度學(xué)習(xí)加速卡 SC3、智能服務(wù)器 SA3、人臉識(shí)別服務(wù)器 SS3－C3和嵌入式AI迷你機(jī)SE3等，廣泛應(yīng)用于安防、互聯(lián)網(wǎng)、園區(qū)等領(lǐng)域。
BM1880
2018年10月，比特大陸推出首款邊緣AI協(xié)處理器BM1880芯片，BM1880采用28nm工藝，是一款聚焦于邊緣應(yīng)用的深度學(xué)習(xí)推理人工智能芯片，BM1880提供1TOPS的INT8運(yùn)算能力，在Winograd卷積加速下，可以提供2TOPS的INT8運(yùn)算能力，特殊設(shè)計(jì)的TPU調(diào)度引擎能有效地為所有的張量處理器核心提供極高的帶寬數(shù)據(jù)流。
圖片來(lái)源：比特大陸官網(wǎng)
芯片內(nèi)含2MB內(nèi)存， 可以為性能優(yōu)化和數(shù)據(jù)重用提供最佳的編程靈活性。同時(shí)，BM1880也為用戶提供了強(qiáng)大的深層學(xué)習(xí)模型編譯器和軟件SDK開(kāi)發(fā)包，Caffe、Tensorflow等主流深層學(xué)習(xí)框架可以輕松地移植到 BM1880 平臺(tái)上，常見(jiàn)的 CNN／RNN／ DNN 等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型也均可運(yùn)行。
除了神經(jīng)處理模塊，BM1880內(nèi)還集成了2顆ARM 1．5GHz Cortex A53處理器，還集成了一顆單核1GHz的RISC－V處理器。同時(shí)芯片集成H．264解碼（2路1080p 30fps）和MJPEG編解碼能力，并且支持多芯片平行運(yùn)算拓展。
在此之前，比特大陸的BM1680和BM1682 AI芯片系列都一直主打高性能的云端場(chǎng)景，這是比特大陸首次推出邊緣AI芯片。比特大陸產(chǎn)品戰(zhàn)略總監(jiān)湯煒偉表示，比特大陸在云端高性能AI芯片方面有強(qiáng)大的技術(shù)積累，但目標(biāo)市場(chǎng)應(yīng)用需要端云一體化的AI解決方案，因此比特大陸決定開(kāi)發(fā)并推出端側(cè)的AI芯片及解決方案，與云端采用同一架構(gòu)。這也意味著在AI芯片領(lǐng)域比特大陸實(shí)現(xiàn)了端云協(xié)同的布局。
BM1880 AI芯片可以對(duì)外單獨(dú)發(fā)售，廠家可以將它集成在智能攝像機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、以太網(wǎng)接口的AI盒子里。同時(shí)也將以USB人工智能算力棒、USB人工智能模塊、開(kāi)發(fā)板的形式對(duì)外銷售。
根據(jù)比特大陸展示的終端AI芯片路線圖，公司將于2019年推出面向智能攝像機(jī)、智能機(jī)器人的BM1882芯片；2020年推出面向智能家居、智能攝像機(jī)的BM1884芯片。
BM1684
9月17日，比特大陸發(fā)布其算豐第三代AI芯片BM1684，該芯片聚焦于云端及邊緣應(yīng)用的人工智能推理，采用臺(tái)積電12nm工藝，具有低功耗、高性能、全定制的特點(diǎn)，在典型功耗僅16w的前提下，F(xiàn)P32精度算力達(dá)到2．2 TFlops，INT8算力可高達(dá)17．6Tops，在Winograd卷積加速下，INT8算力更提升至35．2Tops。
根據(jù)官方的介紹，BM1684內(nèi)置張量計(jì)算模塊TPU，該TPU模塊包含64個(gè)NPU運(yùn)算單元，每個(gè)NPU包括16個(gè)EU單元，總共有1024個(gè)EU運(yùn)算單元。BM1684為視頻處理做了特別優(yōu)化，單芯片最高支持32路H264／H265的解碼能力，每秒480幀JPEG／PNG圖片編解碼，960 fps＠1080p視頻解碼能力，更內(nèi)置了視頻圖像前后處理硬件加速模塊。
此外，BM1684還支持16個(gè)PCIE3．0 lane、2個(gè)千兆以太口，具備多芯片級(jí)聯(lián)等特點(diǎn)。值得一提的是，BM1684芯片內(nèi)置Trustzone、secureboot以及多種加解密算法，可保護(hù)客戶的數(shù)據(jù)、模型安全可靠，創(chuàng)建安全可信的計(jì)算環(huán)境。
BM1684也提供了強(qiáng)大的深度學(xué)習(xí)模型編譯器和軟件SDK開(kāi)發(fā)包，支持主流的深度學(xué)習(xí)框架，包括Caffe、Tensorflow、Mxnet，、Pytorch等，開(kāi)發(fā)者可輕松把訓(xùn)練完備的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型移植到BM1684平臺(tái)上，支持視頻結(jié)構(gòu)化分析，可應(yīng)用于人臉檢測(cè)與識(shí)別、車牌識(shí)別等場(chǎng)景，為城市大腦等各項(xiàng)決策提供強(qiáng)大的算力保證。
圖片來(lái)源：網(wǎng)友現(xiàn)場(chǎng)拍攝
比特大陸 4 款A(yù)I芯片特性匯總?cè)缦拢?/p>
AI落地進(jìn)展
產(chǎn)品持續(xù)迭代
AI芯片具備算力和功耗的優(yōu)勢(shì)固然重要，同樣重要的是芯片的落地以及芯片的持續(xù)迭代。
技術(shù)方面，增強(qiáng)兼容性并降低使用門檻不可缺少。BM1684提供深度學(xué)習(xí)模型編譯器和軟件SDK開(kāi)發(fā)包，支持主流的深度學(xué)習(xí)框架，包括Caffe、Tensorflow、Mxnet，、Pytorch等，開(kāi)發(fā)者可輕松把訓(xùn)練完備的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型移植到BM1684平臺(tái)上，支持視頻結(jié)構(gòu)化分析，可應(yīng)用于人臉檢測(cè)與識(shí)別、車牌識(shí)別等場(chǎng)景。
同時(shí)，為了保持芯片的競(jìng)爭(zhēng)力還需要持續(xù)不斷地迭代。面向穩(wěn)定的云端芯片市場(chǎng)，比特大陸保持比較快速的迭代。對(duì)此，比特大陸聯(lián)席CEO詹克團(tuán)表示，現(xiàn)在AI的算法發(fā)展非常快，比特大陸的云端芯片還沒(méi)有推進(jìn)到最先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)，所以有機(jī)會(huì)讓它迭代速度更快一點(diǎn)，以求更快跟上市場(chǎng)需求。
硬件的快速迭代以及軟件的兼容性可以吸引用戶，軟硬一體化也是目前業(yè)界討論較多地降低AI門檻的方式。對(duì)此，詹克團(tuán)認(rèn)為，AI領(lǐng)域軟硬一體化在終端攝像頭可能帶來(lái)成本和性能的優(yōu)勢(shì)，但云端是一個(gè)通用的高性能計(jì)算中心平臺(tái)，一定要能夠支持多種不同算法。比特大陸在這方面也經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的思考，最后我們決定有所為有所不為，提供芯片和算力硬件，和更多的算法廠商合作打造生態(tài)。
差異化市場(chǎng)策略
AI芯片性能和技術(shù)再好，如果沒(méi)有合適的市場(chǎng)策略獲得客戶的認(rèn)可，最終也逃不掉失敗的結(jié)局。
詹克團(tuán)在發(fā)布會(huì)上表示，對(duì)于一款A(yù)I專用芯片，非常重要的工作就是要給它找到需要AI技術(shù)的場(chǎng)景來(lái)推廣落地芯片。當(dāng)下智慧城市、安防監(jiān)控都是非常重要的應(yīng)用場(chǎng)景。
據(jù)悉，比特大陸的第二代已經(jīng)不斷有訂單，第三代會(huì)在明年上半年推向市場(chǎng)。這就意味著比特大陸的云端AI芯片的落地已經(jīng)取得了一定成果。
同時(shí)，由于云端AI芯片和終端AI芯片商業(yè)模式的不同，云端芯片注重性能，終端芯片強(qiáng)調(diào)成本，分別面向服務(wù)器以及終端AI產(chǎn)生的廠商。為此，比特大陸也有相應(yīng)的市場(chǎng)策略，將終端AI芯片業(yè)務(wù)將從比特大陸分拆出去，分拆出去為北京晶視智能科技有限公司，專注于邊緣端AI SoC芯片的設(shè)計(jì)研發(fā)。分拆后，晶視科技將成建制完整吸納比特大陸旗下亞洲頂尖水平的邊緣端芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)基于算豐TPU所設(shè)計(jì)的新一代邊緣端AI SoC芯片將于2019年底正式發(fā)布。
目前，比特大陸將其AI芯片落地產(chǎn)業(yè)拓展到了安防、園區(qū)、智慧城市、互聯(lián)網(wǎng)四大類，已經(jīng)為中國(guó)海峽項(xiàng)目成果交易會(huì)等展會(huì)提供人臉識(shí)別智能解決方案，并已經(jīng)跟福州市、福建省電子信息集團(tuán)簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，發(fā)展云服務(wù)、人工智能平臺(tái)等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
結(jié)語(yǔ)
一直以來(lái)，比特大陸都因其虛擬貨幣礦機(jī)銷售而聞名，公司營(yíng)收對(duì)于虛擬貨幣市場(chǎng)有著高度依賴。
比特大陸在數(shù)字貨幣市場(chǎng)取得巨大的成功之后，在AI芯片熱潮襲來(lái)之時(shí)也加入了這一市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。如今已相繼推出了云端和終端AI芯片，拓寬AI落地行業(yè)的舉動(dòng)，可以看作是其在AI領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)力。
對(duì)于特大陸而言，由于具備數(shù)字貨幣ASIC芯片的經(jīng)驗(yàn)，在轉(zhuǎn)向AI芯片市場(chǎng)的時(shí)候，具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。更為重要的，是比特大陸在推出AI芯片的時(shí)候更多地關(guān)注到了應(yīng)用需求，并且抓住了智慧城市建設(shè)的機(jī)會(huì)，尋找到了落地的途徑。在比拼AI芯片落地的時(shí)候，從技術(shù)和市場(chǎng)策略有針對(duì)性的提升，也將更大程度上使得比特大陸在AI芯片市場(chǎng)取得領(lǐng)先。
但據(jù)知情人透露，實(shí)際上算豐BM1680和第二款云端芯片BM1682出貨量非常少，“第一代幾乎沒(méi)有，第二代芯片出貨量總數(shù)僅為幾百片。因?yàn)樾酒€(wěn)定性不夠，有些賣出去還會(huì)被客戶退回來(lái)。”
一名前比特大陸AI部門員工告訴與非網(wǎng)記者，兩款芯片出貨量低原因在于，第一代還處于驗(yàn)證摸索、磨合團(tuán)隊(duì)的階段，第二代產(chǎn)品主要針對(duì)園區(qū)和政府部門，客戶驗(yàn)證比較仔細(xì)，銷售周期很長(zhǎng)。他認(rèn)為比特大陸推出的第三代芯片BM1684穩(wěn)定性將大幅提升，在市場(chǎng)打開(kāi)后，預(yù)計(jì)銷量會(huì)大幅上漲。
因此，目前AI芯片業(yè)務(wù)短期內(nèi)還不太能為比特大陸貢獻(xiàn)營(yíng)收，仍然是一個(gè)需要不斷投入的新業(yè)務(wù)。“未來(lái)5內(nèi)比特大陸40％的收入將來(lái)自AI芯片”的目標(biāo)看上去似乎還有較長(zhǎng)的路要走。
目前AI芯片的大規(guī)模應(yīng)用主要是在云端，云端AI芯片也是比特大陸的側(cè)重業(yè)務(wù)。據(jù)市場(chǎng)研究顧問(wèn)公司Compass Intelligence 去年公布的全球AI芯片榜單顯示，英偉達(dá)、英特爾、IBM等老牌芯片巨頭幾乎將云端AI芯片的軟硬件市場(chǎng)瓜分殆盡，留給新公司的空間已經(jīng)越來(lái)越小了。
如今，在火熱的AI領(lǐng)域，作為一家成立5年的新興創(chuàng)業(yè)公司，比特大陸選擇了底層的AI芯片這條看起來(lái)最苦，卻也是最有長(zhǎng)遠(yuǎn)價(jià)值的領(lǐng)域。而隱藏在過(guò)往礦機(jī)芯片里的技術(shù)、人才積累，也是其在AI芯片領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)所在。此外，無(wú)論是專注礦機(jī)芯片還是發(fā)力AI芯片，比特大陸始終圍繞產(chǎn)業(yè)底層的技術(shù)創(chuàng)新，加快行業(yè)的應(yīng)用落地速度。
隨著AI需求從特定產(chǎn)業(yè)向全社會(huì)各個(gè)行業(yè)的延伸，以及AI芯片巨頭的先發(fā)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)占比現(xiàn)狀，比特大陸能否從芯片巨頭的夾擊中突圍，仍屬未知。
在陸續(xù)經(jīng)歷裁員、更換CEO、產(chǎn)能不足、赴港IPO失利、赴美IPO．．．等一系列變數(shù)之后，在夾縫中求生的比特大陸，未來(lái)或許還有一段令人期待的故事。