中國(guó)人工智能芯片行業(yè)細(xì)分市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

• 李芬珍子 2023年9月11日 來(lái)源：中研網(wǎng) 291 11
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中國(guó)人工智能芯片行業(yè)細(xì)分市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

一、基于FPGA的半定制人工智能芯片

(1)產(chǎn)品簡(jiǎn)況與特征

FPGA(FIELD-PROGRAMMABLE GATE ARRAY)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。用戶(hù)可以通過(guò)燒入FPGA配置文件來(lái)定義這些門(mén)電路以及存儲(chǔ)器之間的連線。

FPGA內(nèi)部包含大量重復(fù)的IOB、CLB和布線信道等基本單元。FPGA在出廠時(shí)是“萬(wàn)能芯片”，用戶(hù)可根據(jù)自身需求，用硬件描述語(yǔ)言(HDL)對(duì)FPGA的硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì);每完成一次燒錄，F(xiàn)PGA內(nèi)部的硬件電路就有了確定的連接方式，具有了一定的功能;輸入的數(shù)據(jù)只需要依次經(jīng)過(guò)各個(gè)門(mén)電路，就可以得到輸出結(jié)果。

(2)產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

由于FPGA的靈活性，很多使用通用處理器或ASIC難以實(shí)現(xiàn)的下層硬件控制操作技術(shù)利用FPGA可以很方便的實(shí)現(xiàn)，從而為算法的功能實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化留出了更大空間。同時(shí)FPGA一次性成本(光刻掩模制作成本)遠(yuǎn)低于ASIC，在芯片需求還未成規(guī)模、深度學(xué)習(xí)算法暫未穩(wěn)定需要不斷迭代改進(jìn)的情況下，利用具備可重構(gòu)特性的FPGA芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)半定制的人工智能芯片是最佳選擇。

(3)市場(chǎng)代表企業(yè)

目前，F(xiàn)PGA市場(chǎng)基本上全部被國(guó)外XILINX、ALTERA(現(xiàn)并入INTEL)、LATTICE、MICROSEMI四家占據(jù)。其中XILINX和ALTERA兩大公司對(duì)FPGA的技術(shù)與市場(chǎng)占據(jù)絕對(duì)壟斷地位。在ALTERA尚未被INTEL收購(gòu)的2014年，XILINX和ALTERA分別實(shí)現(xiàn)23.8億美元和19.3億美元的營(yíng)收，分別占有48%和41%的市場(chǎng)份額，而同年LATTICE和MICROSEMI(僅FPGA業(yè)務(wù)部分)兩公司營(yíng)收為3.66億美元和2.75億美元，前兩大廠商占據(jù)了近90%的市場(chǎng)份額。

二、針對(duì)深度學(xué)習(xí)算法的全定制人工智能芯片

(1)產(chǎn)品簡(jiǎn)況與特征

在針對(duì)深度學(xué)習(xí)算法的全定制階段，芯片是完全采用ASIC設(shè)計(jì)方法全定制，性能、功耗和面積等指標(biāo)面向深度學(xué)習(xí)算法都做到了最優(yōu)。

ASIC(Application Specific Integrated Circuits，專(zhuān)用集成電路)，是指應(yīng)特定用戶(hù)要求或特定電子系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)、制造的集成電路。嚴(yán)格意義上來(lái)講，ASIC是一種專(zhuān)用芯片，與傳統(tǒng)的通用芯片有一定的差異。是為了某種特定的需求而專(zhuān)門(mén)定制的芯片。

(2)產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

ASIC在人工智能深度學(xué)習(xí)方面的應(yīng)用還不多，但是可以拿比特幣礦機(jī)芯片的發(fā)展做類(lèi)似的推理。比特幣挖礦和人工智能深度學(xué)習(xí)有類(lèi)似之處，都是依賴(lài)于底層的芯片進(jìn)行大規(guī)模的并行計(jì)算。而ASIC在比特幣挖礦領(lǐng)域，展現(xiàn)出了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

目前ASIC芯片已成為主流的礦機(jī)芯片，挖礦速度基本都達(dá)到了GH/S的級(jí)別，比如BITMAIN的第四代芯片BM1385，單顆芯片算力可達(dá)32.5GH/S，在0.66V的核心電壓下功耗僅為0.216W/GH/S。ASIC芯片隨著硅片加工精度的提升，其性能更好，功耗更低。目前硅片加工精度已經(jīng)130nm提升至14nm，基本接近現(xiàn)有半導(dǎo)體技術(shù)的極限。

(3)市場(chǎng)代表企業(yè)

ASIC易學(xué)難練，要想大成，靡費(fèi)巨資。因此玩ASIC的不乏豪門(mén)貴族。例如，谷歌于2016年推出可編程AI加速器TPU，英特爾也于2017年推出專(zhuān)為深度學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的芯片Knights Mill。微軟打造Project Catapult支持微軟Bing。

從初創(chuàng)公司來(lái)看，美國(guó)的Wave Computing公司專(zhuān)注于深度學(xué)習(xí)芯片架構(gòu)，推出DPU(Dataflow Processing Unit);英國(guó)的Graphcore公司將推出開(kāi)源軟件框架Poplar和智能處理單元IPU。

相比于科技巨頭，初創(chuàng)企業(yè)更有可能結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)芯片，如地平線機(jī)器人設(shè)計(jì)的第一代BPU(Brain Processing Unit)，被用于開(kāi)發(fā)ADAS系統(tǒng)。

(4)市場(chǎng)前景與趨勢(shì)分析

國(guó)內(nèi)的比特幣芯片生產(chǎn)廠商，都有可能在人工智能時(shí)代華麗轉(zhuǎn)身，成為擁抱深度學(xué)習(xí)的定制芯片供應(yīng)商。在這塊領(lǐng)域有所深耕建樹(shù)的公司有，國(guó)內(nèi)的深圳烤貓、迦南耘智、比特大陸和龍礦科技。擁有自產(chǎn)芯片的礦機(jī)生產(chǎn)商的盈利能力強(qiáng)，普遍的毛利率達(dá)到50%以上。

隨著人工智能算法和應(yīng)用技術(shù)的日益發(fā)展，以及人工智能專(zhuān)用芯片ASIC產(chǎn)業(yè)環(huán)境的逐漸成熟，人工智能ASIC將成為人工智能計(jì)算芯片發(fā)展的必然趨勢(shì)。

中國(guó)人工智能芯片市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)

國(guó)內(nèi)人工智能芯片行業(yè)發(fā)展仍處在起步階段。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)在CPU、GPU和DSP設(shè)計(jì)上一直處于追趕狀態(tài)，絕大多數(shù)芯片依靠國(guó)外的IP核進(jìn)行設(shè)計(jì)，自主創(chuàng)新能力不足。但我們也看到，國(guó)內(nèi)人工智能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，也為國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)換道超車(chē)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。由于國(guó)內(nèi)外在芯片生態(tài)上并未形成壟斷，國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)廠商尤其是專(zhuān)用芯片設(shè)計(jì)廠商，同國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手還處在同一起跑線上。

目前國(guó)內(nèi)人工智能芯片市場(chǎng)呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢(shì)。AI芯片的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛分布在金融證券、商品推薦、安防、消費(fèi)機(jī)器人、智能駕駛、智能家居等眾多領(lǐng)域，催生了大量的人工智能創(chuàng)業(yè)企業(yè)，如地平線、深鑒科技、寒武紀(jì)、云知聲、云天勵(lì)飛等。未來(lái)隨著國(guó)內(nèi)人工智能市場(chǎng)的快速發(fā)展，生態(tài)建設(shè)的完善，國(guó)內(nèi)AI芯片企業(yè)將有著更大的發(fā)展空間，未來(lái)5年的市場(chǎng)規(guī)模增速將超過(guò)全球平均水平。

中國(guó)人工智能芯片行業(yè)供需平衡預(yù)測(cè)

AI芯片在物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)以及人工智能算法的商業(yè)落地浪潮中，需求旺盛，利潤(rùn)空間大，競(jìng)爭(zhēng)不充分，發(fā)展前景廣闊。

AI芯片面向云端的高性能推理和訓(xùn)練，技術(shù)門(mén)檻較高，競(jìng)爭(zhēng)較少，易于產(chǎn)生行業(yè)巨頭。泛手機(jī)終端芯片競(jìng)爭(zhēng)激烈，不適宜中小公司進(jìn)入。面向邊緣端都低功耗和特定應(yīng)用場(chǎng)景的AI芯片，對(duì)把握住市場(chǎng)需求的初創(chuàng)公司是巨大的機(jī)會(huì)。

AI芯片的風(fēng)險(xiǎn)在于，投資規(guī)模大周期長(zhǎng)，技術(shù)密集，要求完整的軟件棧和工具鏈，后端設(shè)計(jì)和驗(yàn)證門(mén)檻高，對(duì)于市場(chǎng)需求把握難度較大。

如果企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的判斷力不強(qiáng)，市場(chǎng)意識(shí)淡薄，再加上思想比較保守，過(guò)分依賴(lài)舊的營(yíng)銷(xiāo)方式，以及規(guī)模、資金、信息等各方面的不足，無(wú)力建設(shè)和經(jīng)營(yíng)營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)展產(chǎn)品宣傳活動(dòng)，產(chǎn)品都難以突破本地區(qū)的范圍，因此市場(chǎng)占有率越來(lái)越小，不少企業(yè)已處在朝不保夕的地步。若企業(yè)生產(chǎn)達(dá)不到一定的規(guī)模效應(yīng)，則難有大的發(fā)展空間，所以必然會(huì)導(dǎo)致行業(yè)內(nèi)的大型企業(yè)發(fā)展，許多小型企業(yè)被兼并整合。

《2022-2027年中國(guó)人工智能芯片行業(yè)發(fā)展分析及投資風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)報(bào)告》由中研普華人工智能芯片行業(yè)分析專(zhuān)家領(lǐng)銜撰寫(xiě)，主要分析了人工智能芯片行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模、發(fā)展現(xiàn)狀與投資前景，同時(shí)對(duì)人工智能芯片行業(yè)的未來(lái)發(fā)展做出科學(xué)的趨勢(shì)預(yù)測(cè)和專(zhuān)業(yè)的人工智能芯片行業(yè)數(shù)據(jù)分析，幫助客戶(hù)評(píng)估人工智能芯片行業(yè)投資價(jià)值。

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  2022-2027年中國(guó)人工智能芯片行業(yè)發(fā)展分析及投資風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)報(bào)告

  人工智能芯片也被稱(chēng)為AI加速器或計(jì)算卡，即專(zhuān)門(mén)用于處理人工智能應(yīng)用中的大量計(jì)算任務(wù)的模塊（其他非計(jì)算任務(wù)仍由CPU負(fù)責(zé)）。業(yè)界關(guān)于AI芯片的定義仍然缺乏一套嚴(yán)格和公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。比較寬泛的看A...

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