2019中國(guó)AI芯片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及行業(yè)前景分析

AI芯片行業(yè)剛處于起步階段，市場(chǎng)增長(zhǎng)快速。傳統(tǒng)芯片行業(yè)已是成熟行業(yè)，傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)和晶圓制造封測(cè)都是技術(shù)壁壘嚴(yán)重，市場(chǎng)增長(zhǎng)較為緩慢的情況，而人工智能行業(yè)正處于初創(chuàng)成長(zhǎng)期，部分AI產(chǎn)品已經(jīng)可以落地，且持續(xù)優(yōu)化中，算法逐漸趨向穩(wěn)定。

一、AI芯片定義與主要類(lèi)型

當(dāng)前AI芯片設(shè)計(jì)方案眾多，廣義上所有面向人工智能應(yīng)用的芯片都可被稱(chēng)為AI芯片。AI運(yùn)算以”深度學(xué)習(xí)”為代表的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，系統(tǒng)需能高效處理大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(文本、視頻、圖像、語(yǔ)音等)，所以硬件需有高效運(yùn)算能力。執(zhí)行人工智能任務(wù)的AI芯片主要可分成四種架構(gòu)，若依人工智能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的角度說(shuō)，可再區(qū)分成兩種類(lèi)別，第一類(lèi)為CPU和GPU，稱(chēng)作軟件配合硬件;第二類(lèi)為FPGA和ASIC，稱(chēng)作硬件配合軟件。

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景可分為服務(wù)器端(云端)芯片和終端(邊緣端)芯片。在深度學(xué)習(xí)的訓(xùn)練階段，由于數(shù)據(jù)量及運(yùn)算量極度龐大，單一處理器無(wú)法獨(dú)立完成一個(gè)模型的訓(xùn)練過(guò)程，所以負(fù)責(zé)AI算法的芯片采用的是高性能計(jì)算技術(shù)，一面要支持盡可能多的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以保證算法的正確率和泛化能力，另一方面也必須支持浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，同時(shí)為了能提升性能還必須支持陣列式結(jié)構(gòu)，執(zhí)行加速運(yùn)算。在推斷階段，由于訓(xùn)練出來(lái)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型仍非常復(fù)雜，推斷過(guò)程仍屬計(jì)算密集型和存儲(chǔ)密集型，可選擇部署在服務(wù)器端。

邊緣端與服務(wù)器端AI芯片兩者在設(shè)計(jì)思路上具本質(zhì)差異，邊緣端AI芯片必須保證很高的計(jì)算能效，在高級(jí)輔助駕駛ADAS等設(shè)備對(duì)實(shí)時(shí)性要求即高的應(yīng)用領(lǐng)域上，推斷過(guò)程必須在設(shè)備本身完成，因此要求移動(dòng)端設(shè)備具備足夠的推斷能力，而部份應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)要求邊緣端芯片具備低功耗、低延遲、低成本等要求，導(dǎo)致邊緣端AI芯片產(chǎn)品呈現(xiàn)多種多樣的風(fēng)貌。

二、全球人工智能芯片市場(chǎng)規(guī)模

人工智能與區(qū)塊鏈的發(fā)展帶來(lái)特殊應(yīng)用芯片高速成長(zhǎng)，人工智能芯片的發(fā)展路徑經(jīng)歷了從通用走向?qū)Ｓ?，根?jù)中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展年度報(bào)告顯示，2016年全球人工智能芯片市場(chǎng)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到24億美元，預(yù)計(jì)到2020年將達(dá)到146億美元，增長(zhǎng)迅猛，發(fā)展空間巨大。

細(xì)分領(lǐng)域的市場(chǎng)預(yù)測(cè)上，可從中金公司研究數(shù)據(jù)作觀察，2017年整體AI芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到62.7億美元，其中云端訓(xùn)練AI芯片20.2億美元，云端推理芯片3.4億美元，邊緣計(jì)算AI芯片39.1億美元;到2022年，整體AI芯片市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)達(dá)到596.2億美元，CAGR57%，其中云端訓(xùn)練AI芯片172.1億美元，CAGR53.5%，云端推斷芯片71.9億美元，CAGR 84.1%，邊緣計(jì)算AI芯片352.2億美元，CAGR55.2%。

三、AI芯片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈與商業(yè)模式

在AI芯片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈與商業(yè)模式上，AI芯片雖然是新興領(lǐng)域，但市場(chǎng)上強(qiáng)敵環(huán)伺，上下游產(chǎn)業(yè)鏈間的整合布局早已開(kāi)始。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，具有資本和技術(shù)壁壘雙高的特點(diǎn)。上游主要是芯片設(shè)計(jì)，按照商業(yè)模式，可再細(xì)分成IP設(shè)計(jì)、芯片設(shè)計(jì)代工和芯片設(shè)計(jì)三種模式。中游則包含晶圓制造和封裝測(cè)試兩大類(lèi)，產(chǎn)業(yè)鏈的下游分成銷(xiāo)售和系統(tǒng)集成企業(yè)，包括提供軟硬件集成解決方案的人工智能解決方案商就被歸屬在系統(tǒng)集成商。

半導(dǎo)體整體商業(yè)模式主要分兩種，首先為垂直集成模式(IDM)，該模式的企業(yè)業(yè)務(wù)需包含設(shè)計(jì)和制造/封測(cè)，IDM模式的代表性企業(yè)是英特爾和三星。第二種為垂直分工模式，采取分工模式的企業(yè)僅只專(zhuān)營(yíng)一項(xiàng)業(yè)務(wù)，像是英偉達(dá)和華為海思僅有芯片設(shè)計(jì)，又稱(chēng)為fabless，而臺(tái)積電和中芯國(guó)際僅代工制造業(yè)務(wù)，稱(chēng)作foundry。

芯片設(shè)計(jì)的商業(yè)模式有IP設(shè)計(jì)、芯片設(shè)計(jì)代工和芯片設(shè)計(jì)三種，大部分的人工智能新創(chuàng)企業(yè)是以芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域?yàn)橹?，但在這領(lǐng)域存在許多傳統(tǒng)芯片行業(yè)龍頭，像是英偉達(dá)、英特爾、賽靈思和恩智浦，因此只有少數(shù)AI芯片設(shè)計(jì)業(yè)者會(huì)進(jìn)入傳統(tǒng)芯片企業(yè)的產(chǎn)品領(lǐng)域與之競(jìng)爭(zhēng)，包括寒武紀(jì)與英偉達(dá)競(jìng)爭(zhēng)服務(wù)器芯片市場(chǎng)，而地平線與英偉達(dá)及恩智浦競(jìng)爭(zhēng)自動(dòng)駕駛芯片市場(chǎng)。

四、中國(guó)AI芯片行業(yè)政策環(huán)境

國(guó)務(wù)院在2015年7月提出以”互聯(lián)網(wǎng)+”為核心的產(chǎn)業(yè)橫向連接升級(jí)指導(dǎo)意見(jiàn)，接著在2016年4月發(fā)布《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中，人工智能逐漸成為政策發(fā)展的核心項(xiàng)目，2017年7月提出的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》分別制定2020年、2025年、2030年三階段的戰(zhàn)略目標(biāo)，其中第一階段的《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2018-2020年)》，將重點(diǎn)扶持神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，冀望AI芯片量產(chǎn)且規(guī)?；瘧?yīng)用。

五、全球AI芯片廠商競(jìng)爭(zhēng)格局

國(guó)內(nèi)外AI晶片廠商概覽，AI 晶片領(lǐng)域參與者包括傳統(tǒng)晶片設(shè)計(jì)、IT廠商、技術(shù)公司、網(wǎng)路以及初創(chuàng)企業(yè)等，產(chǎn)品覆蓋了CPU、GPU、FPGA、ASIC 等。市調(diào)機(jī)構(gòu)Compass Intelligence 2018年所發(fā)布的AI Chipset Index TOP24榜單中，前十名依然是歐美韓日企業(yè)，國(guó)內(nèi)晶片企業(yè)如華為海思、聯(lián)發(fā)科、Imagination(2017年被中國(guó)資本收購(gòu))、寒武紀(jì)、地平線等企業(yè)皆進(jìn)入該榜單，其中華為海思排12位，寒武紀(jì)排23位，地平線機(jī)器人排24位。

晶片設(shè)計(jì)企業(yè)依然是當(dāng)前AI芯片市場(chǎng)的主要力量，主要廠商包括英偉達(dá)、英特爾、AMD、高通、三星、恩智浦、博通、華為海思、聯(lián)發(fā)科、Marvell、賽靈思等，還包括不直接參與晶片設(shè)計(jì)，只做晶片 IP 授權(quán)的 ARM 公司。

六、中國(guó)主要新創(chuàng)AI芯片廠商融資狀況

下表列出中國(guó)主要新創(chuàng)AI芯片廠商融資狀況，同屬B輪的地平線和寒武紀(jì)皆為獨(dú)角獸企業(yè)，估值分別為25億美元和30億美元。企業(yè)并購(gòu)案中，2018年7月全球FPGA龍頭賽靈思收購(gòu)國(guó)內(nèi)AI芯片設(shè)計(jì)廠商深鑒科技，標(biāo)志著AI芯片行業(yè)提高估值的資源爭(zhēng)奪戰(zhàn)正式開(kāi)打。雙方聯(lián)手不僅為全球客戶(hù)提供領(lǐng)先的機(jī)器學(xué)習(xí)解決方案，深鑒科技也不必獨(dú)自承擔(dān)高昂的芯片設(shè)計(jì)與研發(fā)費(fèi)用，芯片從開(kāi)發(fā)到成品的IP核授權(quán)、開(kāi)發(fā)軟件、流片、芯片制造/封測(cè)等費(fèi)用是無(wú)可避免的開(kāi)發(fā)成本，而賽靈思也獲得與英偉達(dá)、英特爾、谷歌等巨頭在AI芯片領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的籌碼，實(shí)現(xiàn)雙贏。

七、中國(guó)AI芯片行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

AI芯片企業(yè)的主要落地市場(chǎng)包括云端(含邊緣端)服務(wù)器、智慧型手機(jī)移動(dòng)終端、物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備、自動(dòng)駕駛等應(yīng)用場(chǎng)景，這些市場(chǎng)都是千萬(wàn)量級(jí)出貨量或百億美元銷(xiāo)售額，市場(chǎng)相當(dāng)龐大。當(dāng)前海外和國(guó)內(nèi)的科技巨頭和創(chuàng)業(yè)公司，已有一批企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)和市場(chǎng)推廣上作出一定成績(jī)，如Nvidia、AMD、IBM、Intel及高通等傳統(tǒng)的芯片老牌企業(yè)，也有如蘋(píng)果、Google、亞馬遜、華為、阿里巴巴、百度等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，逐漸興起的新貴如中科寒武紀(jì)、地平線等，產(chǎn)品在云端、自動(dòng)駕駛、智慧安防、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景中都獲得較突出的應(yīng)用。

AI芯片行業(yè)剛處于起步階段，市場(chǎng)增長(zhǎng)快速，芯片企業(yè)和客戶(hù)的合作模式仍在探索中。同時(shí)AI芯片行業(yè)也存在著泡沫，市場(chǎng)期待有技術(shù)實(shí)力和業(yè)績(jī)的企業(yè)發(fā)展，國(guó)內(nèi)在高精尖半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)展落后背景下，近兩年集中出現(xiàn)了大量AI芯片行業(yè)企業(yè)，證明資本和行業(yè)從業(yè)人員對(duì)AI芯片未來(lái)應(yīng)用前景表示認(rèn)可，另一面也說(shuō)明AI芯片的技術(shù)門(mén)檻并沒(méi)有CPU高，或者說(shuō)低端AI芯片產(chǎn)品技術(shù)門(mén)檻并不高。但需注意的是芯片研發(fā)、制造成本高昂，對(duì)資金需求極大，也是此行業(yè)特點(diǎn)。預(yù)計(jì)在未來(lái)2年內(nèi)，隨著各廠商首批AI芯片產(chǎn)品面市，市場(chǎng)將會(huì)對(duì)各廠商的產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，技術(shù)不足、產(chǎn)品缺乏競(jìng)爭(zhēng)力的團(tuán)隊(duì)在缺乏后續(xù)訂單和盈利支撐下將會(huì)陸續(xù)退出市場(chǎng)，能存活下來(lái)的企業(yè)應(yīng)該只有獲得市場(chǎng)認(rèn)可，技術(shù)堅(jiān)強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)。

關(guān)鍵詞： 中國(guó)AI芯片行業(yè)