簡單來說,高端芯片解決很多復(fù)雜問題,中端芯片解決單個復(fù)雜問題,低端芯片解決一個簡單問題。
阿里巴巴收購中天微、自主研發(fā)“中國芯”,打響了中美貿(mào)易反擊戰(zhàn)“第一槍”的消息,給“芯痛”的中國注入一劑強“芯”針,輿論似乎又看到了中國芯片彎道超車的機會。事實上,我們應(yīng)該正視的是:
中國芯片產(chǎn)業(yè)要走的道路還有很長,雖然一直在努力,但芯片行業(yè)的高壁壘使得短期內(nèi)很難彎道超車。
之所以這么說,是因為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈極其復(fù)雜,包括軟件(EDA工具)、設(shè)計、制造、封測、材料、設(shè)備等。自主設(shè)計不等于自主制造,擁有硬件不等于也能生產(chǎn)軟件,中低端芯片不等于高端芯片,專用芯片市場潛力大不等于可以取代通用芯片……
問題來了,在“芯片”刷屏的日子里,我們最需要知道的可能是,我們所談?wù)摰摹靶酒保降资悄姆N“芯片”。
高中低端芯片分類
數(shù)字芯片、模擬芯片皆有高中低芯片之分。簡單來說,高端芯片解決很多復(fù)雜問題,中端芯片解決單個復(fù)雜問題,低端芯片解決一個簡單問題。
在大家比較熟悉的芯片中,CPU、GPU、基于FPGA架構(gòu)(現(xiàn)場可編程門陣列)的深度學(xué)習(xí)芯片和ASIC(專用集成芯片)等皆屬于高端通用芯片,稍有不同的是,基于 FPGA 或 ASIC 的深度學(xué)習(xí)芯片多用于人工智能領(lǐng)域,特別是用于智能攝像頭,因此更像是可編程的專用芯片。
阿里巴巴達摩院昨日宣布正在研發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片——Ali-NPU,即是用于圖像視頻分析、機器學(xué)習(xí)等AI推理計算的專用芯片。2017年以來,隨著人工智能逐漸走向應(yīng)用層,AI 芯片成為一股創(chuàng)業(yè)浪潮。在這波浪潮中興起的寒武紀、地平線、深鑒科技等,無不是基于 FPGA 或 ASIC 的專用芯片。值得一提的是,目前走得最快、已有芯片應(yīng)用到華為手機上的寒武紀,是有中科院背景的“國家隊”。而 FPGA、ASIC 依然全部依賴進口。
芯片產(chǎn)業(yè)困局、集成電路板
比之于通用芯片,AI芯片門檻較低?!爸忻佬酒I(lǐng)域整體差距在10年以上,AI相關(guān)領(lǐng)域是難得的同一起跑線的行業(yè)了。”深鑒科技 CEO 姚頌告訴尋找中國創(chuàng)客。
松禾創(chuàng)新基金投資總監(jiān)梁輝曾在華為從事芯片方面業(yè)務(wù)。據(jù)梁輝介紹,要判斷這些 AI 芯片是否受制于外方,要看他們在算法中是否使用了CPU 的 IP 核。“據(jù)我了解,有的 AI 芯片方案在算法中包括的 ARM 的核,那這樣核的 IP 肯定還是使用的國外的 IP。而有些純做 ASIC 算法的,就跟核沒關(guān)系了。這種情況下,如果整個設(shè)計都掌握在自己手中,就不會受國外影響?!?/p>
據(jù)尋找中國創(chuàng)客記者了解,目前,提供CPU IP Core技術(shù)的主要是ARM、AMD、IBM等英美公司。前文提到的阿里巴巴收購的中天微,是目前中國大陸唯一大規(guī)模量產(chǎn)的自主嵌入式CPU IP核公司。這一舉動雖彰顯了Jack 馬自研芯片的決心,但有芯片行業(yè)資深人士認為,中天微的CPU IP核與 ARM、IBM 顯然不在同一檔次?!皳?jù)我了解,國內(nèi)目前 CUP 想要跟 Intel 對標,還是很難以企及的?!?br/>
而從應(yīng)用場景劃分,手機移動處理器、高級自動駕駛主控芯片、用于發(fā)展5G 通訊的芯片等,均屬于高端芯片。
手機芯片方面,其中聯(lián)發(fā)科、高通在手機芯片市場幾乎占據(jù)壟斷地位,幾乎所有安卓系統(tǒng)旗艦手機均采用高通驍龍?zhí)幚砥?,而中低端安卓機型一般采用聯(lián)發(fā)科處理器。蘋果、三星、華為較為特殊,使用其自研處理器。有接近華為芯片內(nèi)部人士告訴尋找中國創(chuàng)客記者,第一代華為麒麟芯片尚不成熟,但華為手機整體設(shè)計掩蓋了芯片的缺點,這才讓芯片可以落地使用,給了芯片產(chǎn)品迭代升級的機會。而這一過程,華為花了近20年。
在自動駕駛領(lǐng)域,圖森未來 CEO陳默告訴尋找中國創(chuàng)客記者,國內(nèi)L4級別以上自動駕駛的主控芯片只有英偉達的 GPU 可以用。圖森未來采用的方案是由主控計算單元計算,攝像頭中沒有增加端側(cè)芯片。“國內(nèi)公司做出符合 L4級別自動駕駛的主控芯片很難,但如果做ADAS專用芯片,我認為還是可以的。通用型芯片國內(nèi)做得也少,一般做 AI 專用芯片?!?/p>
通用芯片 VS 專用芯片
關(guān)于通用芯片和專用芯片的爭執(zhí)從未停止過。
曾經(jīng)有觀點認為,專用芯片才是未來新的增長點。
持這一觀點的人認為,雖然從通用性和可修改性來說,通用芯片具有很大優(yōu)勢,但從針對性和功耗等方面考慮,通用芯片在設(shè)計之初需要加入很多預(yù)留的模塊,所以功耗會很高,賣得也貴。而專用芯片因為是專門針對單一功能設(shè)計的,很多東西已經(jīng)硬化、塊化,所以它的速度快、功耗低,相應(yīng)成本低,電費也少。
但陳默認為,專用芯片開發(fā)周期長,用途也并不靈活?!癎PU可以通過純軟件增加或更改,升級功能。專用芯片不行?!币虼耍瑢S眯酒瑑H適用于已經(jīng)穩(wěn)定的單一任務(wù)。雖然專用芯片市場廣闊,但對中國企業(yè)來說依然有挑戰(zhàn)。
因為即便是掌握了芯片設(shè)計、封測等技術(shù),但在軟件(EDA工具)、制造、設(shè)備等方面,高端“中國芯”依然面臨諸多困境。
“EDA 軟件工具目前還掌握在CADENCE、SYNOPSYS等外國公司手中。而據(jù)我所知,SYNOPSYS已經(jīng)對中興停售?!?/p>
中興手機
在設(shè)備方面,光刻機是芯片制造的核心設(shè)備之一,據(jù)媒體報道,全球最大芯片光刻設(shè)備市場供貨商ASML是為數(shù)不多的廠家之一。但就是這樣核心的設(shè)備,卻對中國禁售。即使賣給中國,也是落后好幾代的設(shè)備。
受限于制造工業(yè),即便是在設(shè)計方面已經(jīng)與高通驍龍芯片不相上下的麒麟970,在制造環(huán)節(jié)仍然不得不由臺積電代工。據(jù)了解,寒武紀、地平線等也都選擇與境外制造商合作。
中興所需要的高端芯片,是經(jīng)由數(shù)十年的技術(shù)積累和研發(fā),憑借長期的巨額投入才能涉足的領(lǐng)域。
美國的NVIDIA、Intel作為GPU、CPU這兩種最典型高端芯片的頂級玩家,無一不是經(jīng)過長期技術(shù)積累才取得的領(lǐng)先優(yōu)勢,他們就是微電子行業(yè)中掌握了關(guān)鍵原料“油”和“鹽”的人。
這一兩年AI概念的爆紅帶火了NPU、TPU等一大批“人工智能專用芯片”。行業(yè)最初普遍使用GPU作為人工智能的訓(xùn)練和計算平臺,但由于功耗過大、算力浪費,才產(chǎn)生了所謂的“人工智能專用芯片”。也就是說,這些芯片實際上只解決機器學(xué)習(xí)算法的歸納問題,所以美國對中興的禁售令才顯得如此有沖擊力。
阿里今日宣布全資收購“中國大陸唯一的自主嵌入式CPU IP Core公司”的中天微系統(tǒng)有限公司,而“IP Core”相關(guān)的技術(shù)正是自主研發(fā)高端芯片的核心技術(shù),在這一賽道上,阿里的競爭對手則是NVIDIA、Intel、AMD這樣的一線大廠。
無論如何,這一舉動也表明了阿里正式進入這一領(lǐng)域、支持國產(chǎn)高端芯片制造的決心。