技术原理

AI芯片深度报解读(6):AI芯片技术趋势和主要玩家

一、短期:GPU处于AI芯片领导地位,FPGA增长较快

GPU短期将延续AI芯片的领导地位。目前GPU是市场上用于AI计算最成熟应用最广泛的通用型芯片,在算法技术和应用层次尚浅的时期,GPU由于其强大的计算能力、较低的研发成本和通用性将继续占领AI芯片的主要市场份额。GPU的领军厂商英伟达仍在不断探寻GPU的技术突破,新推出的Volta架构使得GPU一定程度上克服了在深度学习推测阶段的短板,在效率要求和场景应用进一步深入之前,作为数据中心和大型计算算力支撑的主力军,GPU仍具有很大的优势。


FPGA是目前增长点。FPGA的最大优势在于可编程带来的配置灵活性,在目前技术和应用都在快速更迭的时期具有巨大的实用性,而且FPGA还具有比GPU更高的功效能耗比。企业通过FPGA可以有效降低研发调试成本,提高市场响应能力,推出差异化的产品。在专业芯片发展的足够重要之前,FPGA是很好的过渡产品,所以科技巨头纷纷布局云计算+FPGA的平台。随着FPGA的开发者生态逐渐丰富,适用的编程语言增加,FPGA的应用会更加广泛。因此短期内,FPGA作为兼顾效率和灵活性的硬件选择仍将是热点所在。


二、长期:各种AI芯片基于各自优势适用于不同场景


GPU主攻高级复杂算法和通用型人工智能平台。GPU未来的进化路线可能会逐渐发展为两条路,一条主攻高端复杂算法的实现,由于GPU相比FPGA和ASIC高性能计算能力较强,同时对于指令的逻辑控制上也更复杂一些,在面临需求通用型AI计算的应用方面具有较大优势。第二条路则是通用型人工智能平台,GPU由于设计方面,通用性强,性能较高,应用于大型人工智能平台能够较高效地完成不同种类的调用需求。


FPGA适用变化多的垂直细分行业。FPGA具有独一无二的灵活性优势,对于部分市场变化迅速的行业非常适用。同时,FPGA的高端器件中也可以逐渐增加DSP、ARM核等高级模块,以实现较为复杂的算法。


ASIC是AI领域未来潜力较大的芯片,AI算法厂商有望通过算法嵌入切入该领域。ASIC具有高性能低消耗的特点,可以基于多个人工智能算法进行定制,其定制化的特点使其能够针对不同环境达到最佳适应,在深度学习的训练和预测阶段皆能占据一定地位。目前由于人工智能产业仍处在发展的初期,较高的研发成本和变幻莫测的市场使得很多企业望而却步。未来当人工智能技术、平台和终端的发展达到足够成熟度,人工智能应用的普及程度使得专用芯片能够达到量产的水平,此时ASIC芯片的发展将更上一层楼。此外,AI算法提供商也有望将已经优化设计好的算法直接烧录进芯片,从而实现算法IP的芯片化,这将为AI芯片的产业发展注入新的动力。


类脑芯片发展需要更久的时间,存在潜在机会。类脑芯片对大脑结构的模拟技术目前还在起步阶段,预计未来需要更久的时间来发展。但其在认知方面的优势较强,能面对复杂坏境,存在潜在的发展机会。一旦技术实现跨越式突破,类脑芯片有可能实现整个行业的革命。

三、主流厂商玩家

1、软件SoC类:中科创达

移动智能系统领导者,面向智能手机、智能车载和智能终端业务。公司专注于移动智能系统的开发和技术服务,在在 Android、Windows、Linux 操作系统和应用开发领域有丰富的经验,是行业龙头企业。其中智能手机的系统是公司传统业务,公司以此为基础,向智能车载与智能终端业务开拓。


与上游芯片巨头展开深度合作,增强产业链影响力。公司与高通共建IHV和ISV实验室,对移动智能终端元器件的驱动软件和互联网应用软件进行开发、调试、优化;公司与Intel 共建联合实验室,签订共同开拓地区业务战略协议。公司通过共建实验室的合作方式,与超过百家移动智能终端厂商及元器件厂商、超过 50 家应用软件厂商建立合作关系,增强公司在移动智能终端产业链中的影响力。


并购Rightware,提供智能驾驶舱软件产品。公司逐渐由车载设计服务商转向车载软件产品供应商,整合Rightware所提供的新一代智能汽车人机交互界面和引擎,向全球的一线品牌车厂和零部件供应商,提供完整的智能驾驶舱解决方案。


立足优势技术与产品,发力智能硬件大市场。智能硬件业务呈现出爆发式发展态势,公司基于移动操作系统的研发和创新,推出了TurboX智能大脑平台,形成了“芯片+操作系统+核心算法”的模块化产品,客户遍及行业主流厂商,未来进一步发展值得期待。特别是在人工智能领域,2017年公司将依托在图形图像方面积累的技术基础,基于深度学习技术,研发和优化面向终端的图形图像算法和人体感知算法,潜力较大。

2、芯片制造类:富瀚微


视频监控数字芯片主力供应商。公司集成电路设计企业,主要产品为安防视频监控多媒体处理芯片及数字接口模块,其中安防视频监控多媒体处理芯片2016年收入占比达 90%,是公司主要的收入来源。公司提供的安防视频监控芯片广泛应用于专业安防视频监控摄像机及消费类终端电子产品中。


积极投入人工智能技术开发。公司启动了 Smart265 视频智能编解码核心 IP 的开发、新一代图像信号处理核心 IP 的开发、声音信号处理技术及计算机视觉和机器学习等方面的技术开发。

3、服务器厂商:中科曙光


高性能计算产业龙头公司。公司是由中科院、科技部、信息产业部推动,以国家“863”计划重大科研项目为基础组建的国家高新技术企业,实际控制人为中科院计算所。公司是超算技术的龙头公司,连续八年获得中国高性能计算机性能 TOP100 排行榜第一,先后研制成功了百万亿次和千万亿次高性能计算机系统,目前已经启动E 级(“百亿亿次”)超算原型系统研发项目。


公司还与英伟达合作开发了深度学习专用服务器 DGX-1 和深度学习一体化平台 XSystem,在人工智能服务器方面布局。云计算方面,公司已经在全国 30 多个城市部署了城市云计算大数据中心,形成了规模性云数据网络,云系统生态建设逐渐建立。近日,公司与腾讯云开展了战略合作,双方将合力深化在智慧城市、城市云、行业云、大数据等领域业务合作,同翻开云计算与智能未来的新篇章。


子公司携手AMD获取芯片技术,完善云计算产业链。中科曙光子公司天津海光与 AMD 成立合资公司,面向中国服务器市场。AMD 将其高性能处理器和 SoC 技术授权给合资公司。此举将大幅提高公司在芯片领域的技术能力,同时打破英特尔在国内处理器领域的垄断,降低国内CPU毛利率,完善企业在云计算产业链的局部。


与寒武纪战略合作,加码人工智能领域。寒武纪的专用人工智能芯片具有高性能和低功耗的特点,未来存在巨大的市场空间。而公司服务器、云计算领域极具优势。此次合作能增强公司在人工智能领域的布局,提高业务协同效应,双方有望合力打造人工智能时代极具竞争力的底层计算基础设施。

4、服务器厂商:浪潮信息


国内领先的计算平台与IT应用解决方案供应商。公司是国内领先的计算平台与IT应用解决方案供应商,是中国最大的服务器制造商和服务器解决方案提供商。公司与IBM、NVIDIA等企业建立了合作伙伴关系,是国内首家完成Iaas层云计算领域自主技术布局的厂商。浪潮服务器连续16年蝉联国有品牌销量第一,浪潮存储连续8年蝉联国有品牌销量第一,此外公司的AI计算平台市场占有率超过60%。


联手IBM发力高端服务器,实现双赢。公司与IBM成立合资公司,主要业务为研发、生产、销售基于开放的POWER技术的服务器,并提供相应的服务和解决方案。POWER是IBM的主力处理器平台,IBM官网的分析称POWER8已经能在性价比上赶超英特尔最新的X86处理器,尤其在大数据领域的工作负载表现更为突出。


近期,包括腾讯、中兴等公司也与OpenPOWER基金会有所合作。与IBM合作对浪潮而言有望增强公司在高端服务器尤其是大数据计算方面的硬件实力,并借助高性价比的POWER8服务器更好地控制成本,更好地融入OpenPOWER社区;对于IBM而言,中国国内的国产化浪潮持续,IBM的角色从技术和产品输出转换为合作更符合其推广POWER的开放战略,同时实现在中国市场的共赢共生。


与知名公司频频合作,夯实人工智能硬件建设。近一年,公司与百度、NVIDIA等知名公司合作,发布了包括AGX-2,GX4等多款新产品推进AI智慧计算平台建设。公司依托完善的软硬件产品线,形成了包括可重构的硬件、云数据中心操作系统、大数据处理平台、智能算法平台的软硬件产品布局。在IaaS层面取得良好的进展。


IBM推出的Power8处理器与Linux软件结合能让每个计算单元的性能提高百分之八十,Nvidia更专门为POWER8配置了Tesla P100 Pascal GPU,非常适用于需要大量计算的AI领域,与IBM的进一步合作有望进一步夯实公司在AI领域IaaS层面的优势。根据IDC & Gartner最新数据显示浪潮信息在AI计算领域占据优势,其AI计算平台已广泛应用于语音识别、图像识别、无人驾驶领域,市场占有率超过60%。


高端产品推动未来需求,公司市场份额领先。IDC数据显示四路、八路及以上的高端服务器一直保持快速增长态势。其中八路X86在2017Q1的销售额同比增速达38.16%,远高于行业平均增速。随着政企业务对系统服务器要求的不断深化,数据库、虚拟化、大数据、云计算等业务对服务器提出了更高的要求,高端服务器有望在金融、电信、公安和财税等行业获得大规模的应用。


根据IDC发布的X86服务器市场调查报告,浪潮在高端服务器市场表现突出。2017Q1公司在四路X86、八路X86以及高密度服务器三个细分领域的份额均位列第一,其中四路出货量份额为26.7%,八路出货量份额为46.7%,在高端市场占据绝对领先地位。


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