國內(nèi)外AI芯片布局及國產(chǎn)化進(jìn)展如何？

突圍國外巨頭圍獵，國產(chǎn)替代初迎曙光。

1.國內(nèi)外 AI 芯片差距較大，科技巨頭展開布局

決定計(jì)算能力的關(guān)鍵是芯片。中美兩國人工智能領(lǐng)域的競爭，算法主要看設(shè) 計(jì)團(tuán)隊(duì)的智慧和靈感，雙方?jīng)]什么差距；大數(shù)據(jù)資源中國占據(jù)絕對優(yōu)勢；大數(shù)據(jù) 分析技術(shù)雙方相近；但決定人工智能產(chǎn)品表現(xiàn)的關(guān)鍵要素還包括“算力”，通俗 描述就是“運(yùn)算能力、計(jì)算能力”。計(jì)算能力是計(jì)算機(jī)的核心能力，這也是中美 兩國在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域競爭多年的原因之一。

在 AI 芯片領(lǐng)域，國外芯片巨頭占據(jù)了大部分市場份額。全球范圍內(nèi)主要布 局人工智能芯片的廠商有 Intel、NVIDIA、Qualcomm、Google 等。無論是在人才 聚集、公司合并等方面，都具有領(lǐng)先優(yōu)勢。特別是美國的巨頭企業(yè)，憑借著多年 在芯片領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，迅速切入 AI 領(lǐng)域并積極布局，目前已經(jīng)成為該產(chǎn)業(yè)的 引領(lǐng)者。此外，在 GPU 和 FPGA 方面，它們更是處于完全壟斷地位。

我國 AI 芯片產(chǎn)業(yè)起步較晚，技術(shù)上與世界先進(jìn)水平也還存在著較大的差距。 國內(nèi) AI 芯片市場也較為分散，集中度低。隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的興起，人工智能已經(jīng) 深入滲透到各個(gè)行業(yè)，特別是在互聯(lián)網(wǎng)等科技公司中更為普及。這些公司對于計(jì) 算機(jī)軟件技術(shù)和存儲(chǔ)設(shè)備的要求極高，因此對于底層技術(shù)的布局和提升更為重視， 尤其是在人工智能芯片領(lǐng)域。 國內(nèi)各科技巨頭都在這個(gè)領(lǐng)域展開布局。例如，百度于 2011 年成立了昆侖 芯，開始探索芯片領(lǐng)域；阿里巴巴在 2018 年成立了平頭哥，專注于 AI 芯片市場。 華為一直在人工智能芯片領(lǐng)域進(jìn)行布局，早在 2017 年就推出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處 理器的 Ascend 芯片，主要面向人工智能推理場景。2019 年，華為又推出了面向 全場景的 Ascend AI 處理器，具有更高的性能和更廣泛的適用性，可應(yīng)用于智能 手機(jī)、云計(jì)算、自動(dòng)駕駛等多個(gè)領(lǐng)域。此外，華為還推出了 Atlas AI 計(jì)算平臺(tái)， 提供完整的 AI 計(jì)算框架，以支持用戶進(jìn)行高效的 AI 開發(fā)。華為在人工智能芯片 領(lǐng)域的不斷投入和創(chuàng)新，使其成為全球領(lǐng)先的人工智能技術(shù)供應(yīng)商之一。國內(nèi) AI 芯片廠商以中小公司為主，多集中于設(shè)備端 AI ASIC 的開發(fā)，并已有所建樹。其 中寒武紀(jì)成為全球 AI 芯片領(lǐng)域第一個(gè)獨(dú)角獸初創(chuàng)公司，其 NPU IP 已被應(yīng)用于全 球首款手機(jī) AI 芯片——麒麟 970。

全球 GPU 領(lǐng)域處于寡頭壟斷的局面。近年來 GPU 市場由英特爾、英偉達(dá)和 AMD 三分天下，其中英特爾的市場占比份額在 60%以上，其次是英偉達(dá)和 AMD。英 特爾的身位領(lǐng)先主要得益于在家用機(jī)的集成 GPU 芯片市場的絕對主導(dǎo)地位，而在 AI 及高性能計(jì)算方面，則英偉達(dá)憑借其自身 CUDA 生態(tài)占據(jù)絕對主導(dǎo)地位。從細(xì) 分市場來看，英偉達(dá)和 AMD 在獨(dú)立 GPU 芯片市場基本包攬全場，英特爾占比極 小。

國產(chǎn) GPU 在性能方面與國際領(lǐng)先水平的差距在加速縮小。在圖形渲染 GPU 方 面，景嘉微的 JM9 系列圖形處理芯片將支持 OpenGL 4.0、HDMI 2.0 等接口，以及 H.265/4K 60-fps 視頻解碼。其核心頻率至少為 1.5GHz，配備 8GB 顯存，浮點(diǎn) 性能約 1.5 TFlops，與英偉達(dá) GeForce GTX 1050 相近。雖然景嘉微的產(chǎn)品與國 際尖端 GPU 存在著極大的差距，但作為一顆由中國企業(yè)完全獨(dú)立研發(fā)、采用正向 設(shè)計(jì)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 GPU，已經(jīng)有長足的進(jìn)步。

GPGPU 方面，國內(nèi)外廠商仍存在較大差距。制程方面，目前 Nvidia 已率 先到達(dá) 4nm，國內(nèi)廠商多集中在 7nm；算力方面，國內(nèi)廠商大多不支持雙精度（FP64） 計(jì)算，在單精度（FP32）及定點(diǎn)計(jì)算（INT8）方面與國外中端產(chǎn)品持平；生態(tài)方 面，與 Nvidia CUDA 的成熟生態(tài)相比，差距較為明顯。海光 DCU 系列產(chǎn)品以 GPGPU 架構(gòu)為基礎(chǔ)，兼容通用的“類 CUDA”環(huán)境以及國際主流商業(yè)計(jì)算軟件和人工智能軟 件，對標(biāo)目前國際主流 NVIDIA A100 產(chǎn)品，海光 DCU 單芯片產(chǎn)品基本能達(dá)到其 70%的性能水平，但是公司 DCU 產(chǎn)品的片間互聯(lián)性能還有較大的提升空間。

FPGA 發(fā)展機(jī)遇大。與其他 AI 芯片相比，F(xiàn)PGA 芯片開發(fā)門檻較高，前期需要 投入大量資源，存在壁壘。全球 FPGA 芯片市場主要由賽靈思和 Altera 針鋒相 對，共占據(jù) 77%的份額，其中賽靈思以 52%的份額領(lǐng)先。剩下的約 10%的市占率則 由 Lattice 和 Microsemi 瓜分，呈現(xiàn)“兩大兩小”的格局。中國 FPGA 廠商仍處 于起步階段，但是隨著 5G、AI 產(chǎn)業(yè)化帶來的巨大需求，國內(nèi) FPGA 企業(yè)技術(shù)有望 不斷實(shí)現(xiàn)突破，迎來快速成長。

ASIC 國產(chǎn)替代正當(dāng)時(shí)。ASIC 市場未形成壟斷，國產(chǎn)廠商仍存在可觀的機(jī)會(huì) 搶占市場。

2. 人才+資本雙驅(qū)動(dòng)，AI 芯片國產(chǎn)化有望加速

美國“卡脖子”加速 AI 芯片國產(chǎn)化。美國從 2018 年開始的反華貿(mào)易戰(zhàn)和科 技封鎖戰(zhàn)，以及三年疫情的疊加影響，對我們高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了一定的影 響。美國陸續(xù)收緊中國獲得國際先進(jìn)芯片的能力，不僅限制中國進(jìn)口尖端芯片， 還限制中國獲得最新的芯片生產(chǎn)工具。同時(shí)，在芯片設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，中國也缺乏 設(shè)計(jì)軟件，先進(jìn)制程及設(shè)備與世界領(lǐng)先水平之間有差距，非常依賴進(jìn)口。中國在 FPGA、GPU 領(lǐng)域缺乏有競爭力的原創(chuàng)產(chǎn)品，只是基于 FPGA/GPU 做進(jìn)一步開發(fā)，這 主要與我國在芯片領(lǐng)域一直缺乏關(guān)鍵核心自主技術(shù)有關(guān)，F(xiàn)PGA/GPU 的技術(shù)壁壘 已很高，很難有所突破。為了打破以美國為首的國家的技術(shù)封鎖和制裁，中國對 AI 芯片領(lǐng)域的資源投入不斷走高。

人才缺口仍然較大，國家對于教育資源的投入也不斷增加。中央及各地方政 府出臺(tái)了多個(gè)人才培養(yǎng)與引進(jìn)相關(guān)政策；在 2018-2021 年，超過 300 所高校開設(shè) 了人工智能專業(yè)；部分企業(yè)也開始與高校進(jìn)行合作，以產(chǎn)學(xué)研合作教學(xué)模式共同 培養(yǎng)綜合能力突出的優(yōu)質(zhì)人才。但是目前來看，相關(guān)企業(yè)在人才招聘中仍然遇到 阻礙，其中人才缺乏、成本高是主要的問題。根據(jù)工信部人才交流中心發(fā)布的數(shù) 據(jù)顯示，人工智能不同技術(shù)方向崗位的人才供需比均低于 0.4，其中人工智能芯 片崗位人才供需比為 0.32，機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理等技術(shù)人才供需僅 0.2。當(dāng) 前，中國數(shù)字化的變革方向驅(qū)動(dòng)了底層技術(shù)的逐漸提升，國際影響力也在逐年上 漲，同時(shí)，在大數(shù)據(jù)、芯片設(shè)計(jì)及應(yīng)用落地方面，逐步建立起了優(yōu)勢地位。產(chǎn)業(yè) 發(fā)展也吸引更多海外人才回國創(chuàng)業(yè)、就業(yè)。

中國人工智能芯片市場在政策的引導(dǎo)支持下持續(xù)快速發(fā)展。芯片產(chǎn)業(yè)是信息 產(chǎn)業(yè)的核心部件與基石。當(dāng)前，我國芯片高度依賴進(jìn)口非常不利于國家安全與行 業(yè)發(fā)展。因此，近年來國家高度關(guān)注人工智能 芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，發(fā)布一系列產(chǎn) 業(yè)支持政策，為人工智能芯片行業(yè)建立了優(yōu)良的政策環(huán)境，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。2021 年，《“十四五”規(guī)劃綱要和 2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》指出，“十四五”期間，我國新 一代人工智能產(chǎn)業(yè)將聚焦高端芯片等關(guān)鍵領(lǐng)域。從 國家戰(zhàn)略高度為人工智能芯 片行業(yè)建立了優(yōu)良的政策環(huán)境。各地方也根據(jù)各自的背景與條件，發(fā)布促進(jìn)和扶 持人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方案方針。截止 2021 年 9 月，包括北京、天津、上海、 江蘇、福建等 20 余省、市、地區(qū)發(fā)布人工智能相關(guān)政策，進(jìn)一步支持引導(dǎo)人工 智能及芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

資本持續(xù)進(jìn)入 AI 芯片市場，單筆投資投資規(guī)模在不斷走高。截止 2022 年 1 月，2021 年中國人工智能芯片相關(guān)領(lǐng)域融資事件共計(jì) 92 起，總金額約 300 億人 民幣。企業(yè)方面，中國的科技巨頭如百度、阿里巴巴、華為等都在人工智能芯片 領(lǐng)域進(jìn)行了大量的投資。此外，還涌現(xiàn)出了許多專注于人工智能芯片研發(fā)的創(chuàng)業(yè) 公司，如寒武紀(jì)、Horizon Robotics、Cambricon 等。這些創(chuàng)業(yè)公司大多得到了 風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)的支持，如 IDG、高瓴資本、啟明創(chuàng)投等。中國的人工智能芯片市 場投資情況非?；钴S，政府、企業(yè)和風(fēng)投機(jī)構(gòu)都在加大對人工智能芯片領(lǐng)域的投 入。這也進(jìn)一步促進(jìn)了中國人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新。