AI芯片发展趋势： 通用性与专用性结合是方向

发表时间：2018-01-05

“AI芯片到底是通用芯片还是专用芯片？我给出个人的意见，它应该是通用性加专用性结合的芯片，是在算法、计算、性能、功耗异构设计当中取得平衡的结合。” 华夏芯董事长李科弈对于AI芯片的发展方向作出如上定义。

2017年12月28日，华夏芯（北京）通用处理器有限公司（下称“华夏芯”）发布了具有全球领先水平的中国首款64位高端嵌入式“长城”系列CPU/DSP统一处理器IP和G60系列嵌入式人工智能专用处理器IP，以及基于上述全自主IP的多核SoC芯片平台——北极星（Polaris），为建设和完善国家自主可控的人工智能产业链添上一笔。

而就在约一周前，人工智能初创公司地平线也发布了其第一代AI视觉芯片，首先将面向智能驾驶、智慧城市、智能商业三类场景，此后还将在智能家居领域有更多的商业化落地。去年11月，中科院孵化的寒武纪也率先发布了新一代的AI芯片。寒武纪称，这块芯片的适用范围覆盖了图像识别、安防监控、智能驾驶、无人机、语音识别、自然语言处理等应用领域。

近年来，随着地平线、深鉴科技、寒武纪等本土公司的崛起，我国在AI芯片领域的实力正崭露头角，也被产业界视作可能实现换道超车的机会。

半导体应用网注意到，与之前国内发布的人工智能芯片，如寒武纪、地平线的AI芯片，基本都是专用芯片有所不同的是，北极星（Polaris）是一款SoC芯片，其集成了负责神经网络和深度学习的G60系列AI处理器以及高性能的“长城”CPU/DSP，拓展了芯片的用途，可通过软件定义不同功能，面向多个市场进行应用开发。发布会当天，还展示了基于北极星SoC芯片的双目立体视觉加雷达探测的智能驾驶方案。据悉，“北极星”将于2018年3月量产。李科弈告诉半导体应用网，这款北极星SoC芯片特别适用于多个人工智能应用领域，如智能驾驶、智能安防监控、机器人、计算机视觉、车载和商用雷达探测、语音识别等应用。

当前，我国在人工智能的算法研究、应用推广以及人工智能专用芯片的设计方面已经处于国际前沿水平，但如果要真正支撑起中国人工智能的产业化发展，核心的芯片平台还离不开被称之为“芯片大脑”的CPU等通用处理器。

简言之，单一的人工智能专用芯片无法解决实际应用场景中的所有问题。就像现在的智能手机，未来主流的芯片平台将是CPU、GPU、DSP等通用芯片和AI专用芯片的集成与融合。

因而，如何尽快提升我国在CPU、GPU、DSP等通用芯片领域的创新能力，则是远比设计人工智能专用芯片更为艰巨的使命与任务，也是中国在人工智能时代无法回避的挑战。毕竟，中国在以CPU为代表的通用处理器设计方面还与美国存在不小差距。

中国芯片企业换道超越的机会

如今人工智能正在经历其重要历史时刻，开始走出实验室进入了产业应用阶段，这将对全球产业生态产生重大影响。

在基础层，Alphabet（Google母公司）的TPU迎来了第二代，一篇关于TPU的论文就在行业引起了轩然大波。美国投资研究机构晨星公司此前发布报告提到Alphabet的TPU时，认为其可能会驱使亚马逊和微软等企业推出更多客制化芯片，成为英特尔、英伟达和赛灵思在AI芯片市场上的竞争对手。事实上，谷歌、特斯拉、苹果、高通、华为、联发科等产业巨头都在研发AI芯片，试图生产出最符合自身需求的产品以减少对传统芯片巨头的依赖。

英伟达近年来则是凭借其在GPU上的优势，在数据中心、科研领域、自动驾驶以及终端应用上全线突破。英特尔则通过“买买买”的方式在AI芯片产业链上做了大量收购和投资，以重塑其在AI时代的影响力。高通也在其最新的手机处理器产品中大幅提升了AI计算能力。

但尽管如此，中国在AI芯片时代还是有很大机会。“在AI专用芯片这个领域里，中国将有很大的机会。因为在这一领域，中国和美国无论是从算法还是专业芯片上几乎是在，同一起跑线上的。而中国又有全球最大的应用市场，这是中国企业的机会。”李科弈说。

对于国内人工智能产业的发展，中电58所副所长、国家核高基专家于宗光则指出，这与国家对集成电路产业的高级重视以及芯片产业的突破是密不可分的。“以深度学习为例，虽然现在算法已经有了大幅度改进。但整个计算量是非常庞大的，如果没有CPU、DSP、GPU为代表的芯片，人工智能终究还是不能够得到最广泛的运用。”于宗光说。

因而，要发展人工智能首先就是要发展芯片。一直以来，我国最大的进口商品就是芯片，且多年保持在2000亿美元以上的进口量，尤其在高端通用芯片上更是严重依赖进口。这也是近年来国家大力推进国内集成电路产业发展的重要原因。

国家信息化专家咨询委员会常务副主任周宏仁强调，人工智能作为非常重要的前沿技术，一定要贴在应用上，脱离了应用就没有实际的价值，而最广大范围的应用将是全球物联网。而他认为物联网的重点更多应落在“物”上，因为没有嵌入式系统或计算机的话，“物”是没法联网的。”

周宏仁同时还指出，从互联网到物联网的发展趋势，汽车连接器，是近两年全球信息化发展的重大拐点，这种信息技术的产业转型也将带来集成电路产业发展的结构性变革。首先，异构计算变得非常重要。因为有传感、计算、通讯功能，不可能每个功能都去设计一个芯片，这样不但效率低，且能耗和成本很高，最好的办法就是把不同的芯片功能整合在一起，即为异构芯片。其次，以往做单功能芯片的模式将逐渐被SoC所取代。因为对于每一个“物”而言，需要的不是单一芯片，而是能提升功能的系统，而这个系统的核心在于芯片，应根据不同的应用在芯片里嵌入人工智能。“CPU、GPU、DSP全部集成在一个系统上，将是未来异构芯片非常重要的方向。”