芯片帝國諸侯混戰，誰(shuí)將脫穎而出

　　除賽靈思以53%的份額(咨詢(xún)公司Gartner2016年數據)占據FPGA市場(chǎng)頭把交椅外，阿爾特拉(Altera)以36%的份額位居其后。2015年6月，阿爾特拉被英特爾以167億美元的價(jià)格收購后，英特爾在其基礎上成立了可編程事業(yè)部。今年4月，英特爾的FGPA被正式應用于主流的數據中心OEM廠(chǎng)商中，主要客戶(hù)包括戴爾、富士通等。

　　不過(guò)老大賽靈思在回復如何看待阿爾特拉被英特爾收購時(shí)，傲嬌的表示：“我們依舊是第一，只是尾巴丟了”。

　　但由于FPGA要保證編程的靈活性，電路上會(huì )有大量冗余，因此成本上不能像ASIC做到最優(yōu)，工作頻率也不能太高。因而，在A(yíng)SIC還并不成熟，同時(shí)GPU功耗和成本較高的現階段發(fā)展較好。

　　谷歌和ASIC：“專(zhuān)精職業(yè)選手”，專(zhuān)一決定效率，AI芯片未來(lái)

　　隨著(zhù)專(zhuān)用化需求的進(jìn)一步發(fā)展，芯片界又誕生了ASIC。ASIC(Application Specific Integrated Circuit)即專(zhuān)用集成電路，本文中特指專(zhuān)門(mén)為AI應用設計、專(zhuān)屬架構的處理器芯片。

　　近年來(lái)涌現的類(lèi)似TPU、NPU、VPU、BPU等，本質(zhì)上都屬于A(yíng)SIC。無(wú)論是從性能、面積、功耗等各方面，AISC都優(yōu)于GPU和FPGA，長(cháng)期來(lái)看，ASIC代表AI芯片的未來(lái)。

　　ASIC架構典型的代表，是谷歌的張量處理器TPU，其采用了脈動(dòng)陣列的組織方式。2016年，谷歌TPU在A(yíng)lphaGo與李世石一役中橫空出世，使AlphaGo“思考”棋招和預判局勢，處理速度比GPU和CPU快上幾十倍。令人驚艷的的TPU，也一度被認為是AI芯片業(yè)內新的攪局者。不過(guò)TPU的資歷也沒(méi)比以上幾位年輕，哈佛大學(xué)孔祥重教授在1970 s就提出了TPU的脈動(dòng)陣列組織方式。

　　今年2月，谷歌也以Beta測試的形式開(kāi)放了一直只是自用的TPU，服務(wù)的名稱(chēng)為Cloud TPUs(云端TPUs)，用于云端服務(wù)器。今年5月Google云端芯還發(fā)布了TPU 3.0，8月谷歌又推出一款為邊緣計算定制的Edge TPU。

　　不過(guò)TPU目前并不對外發(fā)售，并且要想進(jìn)入更多市場(chǎng)，它的通用性仍需檢驗。但谷歌TPU的推出，以及測試版對中小企業(yè)的開(kāi)放，還是會(huì )對英偉達帶來(lái)一定威脅。

　　而ASIC芯片領(lǐng)域，也有一大批追趕者。以我國的初創(chuàng )企業(yè)而言，2017年9月，華為發(fā)售的AI芯片麒麟970上的NPU(屬ASIC架構)集成了初創(chuàng )芯片企業(yè)寒武紀的1A處理器作為其核心人工智能處理單元。

　　2017年1月，地平線(xiàn)攜手英特爾發(fā)布基于BPU(屬ASIC架構)架構的最新高級輔助駕駛系統，12月，地平線(xiàn)機器人發(fā)布“旭日”和“征程”兩款嵌入式AI芯片，面向智能駕駛和智能攝像頭。

　　2016年，英特爾收購的視覺(jué)處理芯片企業(yè)Movidius，其研發(fā)的VPU也是ASIC芯片。

　　在A(yíng)I算法尚處于蓬勃發(fā)展、快速迭代的今天，ASIC存在開(kāi)發(fā)周期較長(cháng)、需要底層硬件編程、靈活性較低等劣勢，因此目前發(fā)展速度還不及GPU和FPGA。但長(cháng)期來(lái)看，ASIC是AI芯片的未來(lái)。

　　IBM和類(lèi)腦芯片：另辟蹊徑，顛覆傳統計算架構，仍在研發(fā)

　　另外，在傳統架構之外，還有一類(lèi)“不走尋常路”的芯片，這就是“類(lèi)腦芯片”?！邦?lèi)腦芯片”顛覆傳統計算架構，將數字處理器當作神經(jīng)元，把內存作為突觸，內存、CPU和通信部件完全集成在一起，采用模擬人腦神經(jīng)元結構來(lái)提升計算能力。

　　“類(lèi)腦芯片”以IBM TrueNorth芯片為代表，但由于技術(shù)和底層硬件的限制，其尚處于前期研發(fā)階段，目前不具備大規模商業(yè)應用的可能性。從技術(shù)成熟度和商業(yè)可行性?xún)蓚€(gè)角度，使用AI專(zhuān)屬硬件進(jìn)行加速運算是今后五年及以上的市場(chǎng)主流。

　　我國初創(chuàng )企業(yè)西井科技也在研發(fā)類(lèi)腦芯片，其宣稱(chēng)“芯片用電路模擬神經(jīng)，成品有100億規模的仿真神經(jīng)元，可用于基因測序、模擬大腦放電等領(lǐng)域”。

　　不過(guò)，類(lèi)腦芯片的商用并不樂(lè )觀(guān)，西井目前也從研究類(lèi)腦芯片轉向自動(dòng)駕駛領(lǐng)域。

　　總結：諸侯混戰，同賽道糾纏，不同架構競爭

　　從CPU、GPU、FPGA，到ASIC及類(lèi)腦芯片，從英特爾、英偉達、賽靈思、谷歌再到IBM，可以看出芯片業(yè)最近50年可謂風(fēng)起云涌，而人工智能芯片的興起只是最近的一次浪潮。

　　GPU、FPGA、ASIC及類(lèi)腦芯片等可用于A(yíng)I的芯片，也只是目前登場(chǎng)的芯片中的一小部分，其商用場(chǎng)景還未完全展開(kāi)。而當前的AI芯片中，應用還是以GPU領(lǐng)先，FPGA可能成為下一個(gè)爆點(diǎn)，ASIC目前是被看好、但不成熟的新星。

　　再看芯片巨頭的斗爭，英特爾與ARM在CPU市場(chǎng)、英偉達和AMD在GPU市場(chǎng)、賽靈思和阿爾特拉在FPGA市場(chǎng)上，及谷歌和一些創(chuàng )企在A(yíng)SIC市場(chǎng)的競爭……而在A(yíng)I浪潮下引導的芯片革新上，英特爾與英偉達，賽靈思以及谷歌又在不同芯片架構及應用場(chǎng)景間進(jìn)行斗爭。

　　可以說(shuō)這確實(shí)是一場(chǎng)“諸侯混戰”，而身處變革中的每一個(gè)巨頭，都不想在戰爭中先倒下。