寒武紀(jì)所研發(fā)的芯片，更準(zhǔn)確的描述其實(shí)是一類加快 AI 計(jì)算的“加速卡”，通常被稱之為“AI 芯片”，本質(zhì)上是 ASIC（特定用途集成電路，Application Specific Integrated Circuit）。

　　這個(gè)拗口名詞的意思是，專門為某種用途而設(shè)計(jì)的集成電路系統(tǒng)。比如，比特幣挖礦熱潮中誕生了專門為“挖礦”而生的 ASIC，而寒武紀(jì)的 ASIC 則是針對(duì) AI 算法所設(shè)計(jì)，由于犧牲了通用性，因此其市場(chǎng)增長(zhǎng)完全依賴于 AI 的應(yīng)用前景。

　　ASIC 好比專才，有某一方面的特長(zhǎng)。而 CPU 和 GPU 更像通才，能干很多事，也有其專長(zhǎng)領(lǐng)域，但和 ASIC 特長(zhǎng)的方面比，是比不過的。

　　具體到 AI 計(jì)算上，ASIC 勝在運(yùn)行 AI 算法速度快，同時(shí)功耗（耗電量）低。而 CPU 由于最初設(shè)計(jì)思路的限制，在 AI 計(jì)算上速度極慢，要想加快速度，只能堆砌更多 CPU。

　　CPU 速度不行，就有不少公司用 GPU 來加速 AI 計(jì)算，發(fā)現(xiàn)算得也挺快。但 GPU 畢竟不是專門為 AI 所設(shè)計(jì)，速度沒到極限，還有提升空間，而且它的價(jià)錢可不便宜，功耗也高。

　　Google 的圍棋 AI 程序“AlphaGo”當(dāng)時(shí)用了 1200 個(gè) CPU 和 170 個(gè) GPU 來計(jì)算，還需要一個(gè)專門的機(jī)房、大功率的制冷空調(diào)和專人維護(hù)。而采用 ASIC，則只需要一個(gè)盒子大小，功耗也大幅降低。

　　說到底，CPU 和 GPU 都不是為 AI 計(jì)算而設(shè)計(jì)的，它們身上還肩負(fù)著其他任務(wù)，因此具備了大量其他的能力，而這些能力對(duì) AI 算法來說根本用不上。各行各業(yè)都逐漸采用 AI 算法的同時(shí)，必定要找到一種速度快、功耗低且價(jià)格不貴的算力解決方案，ASIC 就是目前主流選擇之一。

　　AI 芯片如何落地？

　　AI 芯片總要有個(gè)落地的載體，也就是說它總得用在什么地方，才能產(chǎn)生價(jià)值。目前，主流的落地載體無非三個(gè)：終端、云端（即數(shù)據(jù)中心）和邊緣端。

　　終端是指普通消費(fèi)者可以直接使用的設(shè)備，比如手機(jī)和智能手表。云端通常說的是數(shù)據(jù)中心，計(jì)算在數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一處理，再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇K端設(shè)備上。

　　邊緣端介于云端和終端之間，簡(jiǎn)單理解，它是在靠近數(shù)據(jù)源頭一側(cè)的千千萬萬的神經(jīng)末梢節(jié)點(diǎn)上完成計(jì)算，而無需傳輸?shù)揭粋€(gè)統(tǒng)一的處理中心進(jìn)行集中處理。因此它可以縮短延遲時(shí)間。邊緣計(jì)算一方面能彌補(bǔ)終端設(shè)備計(jì)算不足的短板，另一方面也可緩解云計(jì)算帶來的數(shù)據(jù)安全、隱私保護(hù)、帶寬和延時(shí)等潛在問題。

　　寒武紀(jì)的 AI 芯片布局，涵蓋了以上三個(gè)方面，并且研發(fā)了統(tǒng)一的基礎(chǔ)系統(tǒng)軟件平臺(tái)。

　　在終端，AI 芯片以被集成的方式存在。為了提升性能降低功耗，并且節(jié)省成本，終端 AI 芯片通常會(huì)通過授權(quán) IP（知識(shí)產(chǎn)權(quán)）的方式，讓客戶將其集成到終端設(shè)備的 SoC（System on Chip，系統(tǒng)級(jí)芯片）上。

　　2017 年，通過 IP 授權(quán)的方式，寒武紀(jì) 1A 被集成到麒麟 970 上。而后，寒武紀(jì) 1H 又搭載在麒麟 980 上。

　　2018 年 5 月，寒武紀(jì)發(fā)布了思元 100，正式進(jìn)軍云端 AI 芯片領(lǐng)域。2019 年，又推出了思元 270。該系列的下一款產(chǎn)品思元 290，已經(jīng)處于內(nèi)部樣品測(cè)試階段。值得一提的是，據(jù)寒武紀(jì)稱，這款產(chǎn)品基于 7nm 制造工藝設(shè)計(jì)。制造工藝是芯片制造的核心競(jìng)爭(zhēng)力，數(shù)字越小表明性能越高且功耗越低。目前，世界上有能力設(shè)計(jì) 7nm 工藝的公司還比較少。

　　2019 年 11 月，寒武紀(jì)發(fā)布了邊緣 AI 芯片思元 220。自此，寒武紀(jì)完成了云邊端完整的 AI 芯片布局。

　　寒武紀(jì)所面臨的競(jìng)爭(zhēng)

　　寒武紀(jì)在科創(chuàng)板上市后最大爭(zhēng)議在于，其主營(yíng)業(yè)務(wù)的不確定性，以及激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

　　先看終端市場(chǎng)。寒武紀(jì)在終端 AI 芯片的切入點(diǎn)，主要是通過 IP 授權(quán)方式，嵌入到華為手機(jī)的 SoC 芯片里。據(jù)寒武紀(jì)招股書，2017 和 2018 年寒武紀(jì)終端智能處理器 IP 授權(quán)業(yè)務(wù)的收入，占主營(yíng)業(yè)務(wù)收入的比例均超過 98%。

　　2019 年，這一比例驟降為不到 16%。這明顯的變化背后，是因?yàn)槿A為選擇讓旗下的半導(dǎo)體公司海思自研 AI 芯片，而寒武紀(jì)其他客戶的訂單規(guī)模遠(yuǎn)不如華為。

　　拓展新的客戶也十分困難。據(jù) Counterpoint 統(tǒng)計(jì)，2020 年 Q1 全球智能手機(jī)市場(chǎng)出貨量排名從高到低，分別是三星、華為、蘋果、小米、OPPO、vivo。這些手機(jī)廠商里，三星、蘋果和華為選擇自研 AI 芯片，小米、OPPO 和 vivo 則直接采用高通、聯(lián)發(fā)科或 Arm 的 AI 芯片。

　　寒武紀(jì)在招股書中特別提到：國(guó)內(nèi)知名智能手機(jī)廠商絕大多數(shù)產(chǎn)品，現(xiàn)階段采用成熟手機(jī)芯片產(chǎn)品和方案，尚未大規(guī)模商用其自主研發(fā)的 SoC 芯片，該等廠商短期內(nèi)不存在大規(guī)模采購(gòu)公司處理器 IP 產(chǎn)品的需求。

　　在終端領(lǐng)域進(jìn)展不順，云端 AI 芯片是寒武紀(jì)目前的主要收入支柱。云端 AI 芯片是一個(gè)巨頭環(huán)伺的市場(chǎng)，高通、阿里巴巴、華為和 Google 都已經(jīng)發(fā)布了產(chǎn)品，但占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的卻是英偉達(dá)的 GPU。

　　雖然 GPU 不是最適合 AI 計(jì)算的芯片，但由于 AI 芯片研發(fā)需要時(shí)間，目前還處于開拓市場(chǎng)階段，所以現(xiàn)階段主流的 AI 訓(xùn)練（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的過程）和推理（把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)投入使用的過程）芯片，依然是 GPU。

　　在招股書中，寒武紀(jì)列出了同類產(chǎn)品的參數(shù)比較。可以看到，和寒武紀(jì)最新的思元 290 一樣，英偉達(dá) A100 和華為海思 Ascend 910，都已經(jīng)用上了 7nm 工藝。并且，英偉達(dá) A100 的峰值性能高于寒武紀(jì)和華為海思最新產(chǎn)品，一定程度上會(huì)影響思元 290 獲取客戶。

　　所幸，隨著 AI 芯片的逐漸成熟，GPU 在云端 AI 芯片的市場(chǎng)份額會(huì)越發(fā)減少。Gartner 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球 AI 服務(wù)器及 AI 芯片市場(chǎng)規(guī)模，自 2016 年到 2020 年都保持高速增長(zhǎng)。而云端 AI 芯片當(dāng)中 GPU 的市場(chǎng)份額呈持續(xù)下滑趨勢(shì)，預(yù)計(jì)到 2022 年云端訓(xùn)練 GPU 占比將降至 60%，云端推理 GPU 占比更是只有 30%。

　　邊緣 AI 芯片方面，寒武紀(jì)在招股書中列出了和同類產(chǎn)品的比較。可以看到，寒武紀(jì)思元 220 的性能和功耗，并沒有能和英偉達(dá) Xavier、華為海思 3559A、Ascend 310 拉開多少差距。甚至，英偉達(dá)和華為產(chǎn)品的制造工藝都是 12nm，要領(lǐng)先于寒武紀(jì)思元 220。

　　邊緣計(jì)算被視為下一個(gè)兵家必爭(zhēng)之地。幾乎在云端和終端有積累的廠商，都會(huì)推出相應(yīng)的邊緣 AI 芯片。巨頭方面，除了英偉達(dá)和華為，還有 Google、高通。自動(dòng)駕駛專用邊緣芯片領(lǐng)域有英特爾、地平線等，寒武紀(jì)面臨的競(jìng)爭(zhēng)不可謂不激烈。

　　總的來看，AI 芯片是一個(gè)快速增長(zhǎng)中的市場(chǎng)，不管是云端、邊緣端還是終端，寒武紀(jì)處于一條足夠長(zhǎng)的“雪道”上。但這個(gè)市場(chǎng)里的競(jìng)爭(zhēng)同樣激烈，英偉達(dá)的 GPU 依然占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，華為、Google、高通、英特爾等巨頭伺機(jī)爭(zhēng)搶份額，還有一大批初創(chuàng)公司，寒武紀(jì)在“把雪球越滾越大”的過程中，阻力不小。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的有了 CPU 和 GPU，为什么还需要专门的 AI 芯片？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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