過去幾年,全球七大數據中心亞馬遜、Google、微軟、Facebook、阿里巴巴、騰訊和百度服務器需求的增加,創造了龐大的半導體需求,以谷歌為例,在今年2月13日 ,他們宣布,將在美國的辦公室和數據中心投資130億美元。如微軟和亞馬遜等云服務供應商也都是這個市場的大買家。這背后的半導體產業推動是顯而易見的。
七大巨頭也見到了這樣的境況,他們也轉而投向半導體產業,希望通過自主研發芯片,一方面降低成本,另一方面則希望在當前AI大潮洶涌而來的時候,打造其差異化優勢。而他們打造的往往不止服務器相關芯片,這個行動必將對傳統芯片廠商帶來一定的影響。
一個全新的半導體時代要到來了嗎?
Google大張旗鼓
在互聯網巨頭造芯之路上,谷歌無疑是跑在了最前面。早在2006年,該公司就開始尋找新的方法來有效利用其過多的硬件資源,包括GPU,FPGA芯片和ASIC。到2013年,DNN越來越受歡迎,谷歌開始設計一系列定制ASIC芯片。
直到2016年,谷歌I/O開發者大會上,谷歌正式發布了首代TPU。到現在,谷歌自主研發的人工智能專用芯片TPU已經迭代到了第三代,并且暗示未來將會自主研發CPU。
2017年10月,谷歌Pixel 2和Pixel 2 XL手機都采用了一顆新型定制協同處理器Pixel Visual Core,這一顆處理器則是谷歌與英特爾公司合作設計的。這也是谷歌發布的第一款自己的移動端芯片。而且谷歌未來的Pixel手機將采用自家的芯片。
2019年6月,據IST報道,谷歌正在為印度班加羅爾的gChips部門進行大量招聘,在Google班加羅爾工程團隊的64個職位空缺中,大部分都是與芯片設計相關的職位。gChips部門致力于設備及其學習等領域開發芯片組。
而此前的報道中指出,之前的十幾名芯片工程師,都是從英特爾、高通、博通、英偉達等傳統芯片制造商那里挖來的,這些工程師都擁有豐富的芯片研發經驗。其中之前在博通和英特爾擔任高級職位的Rajat Bhargava一年前被谷歌任命為該計劃的領導者。這些人才都是谷歌為了未來打造移動芯片所需要的資源。
除此之外,亞馬遜從ARM獲得了很多技術授權,亞馬遜還通過臺積電去生產芯片。種種跡象都可以看出,谷歌正在大張旗鼓的造“芯”,以期逐漸擺脫對傳統芯片廠商的依賴。
谷歌TPU的推出,主要還是因為市場上沒有滿足其需求的芯片,使得他們進入了自研芯片領域,TPU的開放降低了企業用戶對英特爾、英偉達等通用芯片巨頭的依賴。谷歌近年來不斷擴大了其設備陣容,包括智能揚聲器和各種其他人工智能控制設備。
對于谷歌來說,定制芯片設計確保了硬件和軟件功能的緊密集成。如果谷歌的芯片項目,尤其是TPU進展順利,對于英偉達和Intel這些供應商來說,不是一件好事。
亞馬遜蓄勢已久
亞馬遜自研芯片要追溯到2015年,彼時亞馬遜與AMD合作開發64位Arm服務器處理器,用于亞馬遜的數據中心。AMD還在2016年推出了與亞馬遜合作的Arm芯片,代號“西雅圖”的Opteron A1100處理器,但后來亞馬遜退出了與AMD的合作。
還是在2015年,亞馬遜轉而斥資3.5億美元收購了芯片廠商Annapurna Labs,這可以說是亞馬遜在終端芯片的一次布局。作為全球的電商和云服務提供商,亞馬遜過去幾年一直在為其數據中心中的數百萬臺服務器研發芯片。
到了2017年年底,亞馬遜斥資9,000萬美元低調收購安全監視器供應商Blink,這被認為是亞馬遜在芯片行動上的提速。亞馬遜看中了Blink的省電芯片,打算用于旗下各種物聯網(IoT)裝置,包括Cloud Cam、Echo智能音響等。
進入2018年,亞馬遜則終于開始發布自家的芯片。2018年11月,亞馬遜在美國發布機器學習芯片AWS Inferentia,AWS Inferentia是一款機器學習推理芯片,支持TensorFlow、Apache MXNet和PyTorch深度學習框架,以及使用ONNX格式的模型。不過亞馬遜并不打算直接向用戶銷售這款芯片。
2018年12月,亞馬遜推出首款自研Arm架構云服務器CPU Graviton,目標直指英特爾。Graviton的問世顯示出亞馬遜AWS想要擺脫英特爾的決心。
2019年1月,據外媒彭博社透露,亞馬遜旗下的AWS與三星風險投資、Avery Dennison共同參與了無線技術公司Wiliot公司價值 3000萬美元的B輪投資。2018年11初,亞馬遜攜手英特爾,微軟和美國明石風投投資了AI芯片初創公司Syntiant。這一系列的投資和自研動作,都顯示著亞馬遜正在由“軟”向“硬”演變。
數十年來計算機和服務器都使用的是英特爾的CPU,但如今亞馬遜自研芯片的成功,不但讓該公司有了更多的選擇,另一方面也助力亞馬遜提升了自己與英特爾議價的能力。隨著亞馬遜在芯片領域的自力更生,其供應商英特爾的日子也開始逐漸松動起來。除了亞馬遜,英特爾另外兩大客戶則是Facebook和微軟,但是他們兩家也在自研AI芯片。
微軟& Facebook暗中發力
事實上,微軟對半導體技術并不陌生。在云計算領域,微軟一直在研究AI運算技術,2017 年的HotChips大會上,微軟展示了Project Brainwave,一個基于 FPGA 的低延遲深度學習云平臺。在端側AI芯片領域,微軟還有面向Hololens的HPU。
近幾年,微軟一直在增強定制芯片設計能力,在近日的Surface活動上,微軟還帶來了一個新的Microsoft處理器,這是一款名為SQ1的高通衍生芯片,SQ1為Surface Pro X提供了驚人的圖形處理能力,還將在芯片上進行人工智能。
微軟也在積極的網羅各界人才,就在近日的Surface系列產品中部分定制處理器展示的當天,微軟還在嘗試招聘更多芯片設計師,為其微處理器設計提供支撐。微軟在職業社交網站LinkedIn上發帖稱,正在招聘有工作經驗的“定制CPU / 片上系統設計”工程師,新招聘工程師的工作地點為北卡羅來納州羅利、加利福尼亞州森尼韋爾、科羅拉多州柯林斯堡以及位于華盛頓州雷德蒙德的微軟公司總部。
與其它科技巨頭相比,Facebook在芯片研發和硬件開發的起步明顯落后了。雖然早在2013年,Facebook就成立了人工智能研究院,但是直到2018年Facebook造“芯”才開始有大動作,據Facebook官網招聘信息得知,其公司總部加利福尼亞州門洛帕克目前在招聘ASIC & FPGA設計工程師,時至今日,Facebook依然有不少AI芯片的職位掛在LinkedIn上面。
2018年7月,Facebook又收購了一家AI創業公司:Bloomsbury AI,該交易將使Facebook在理解自然語言及其應用方面有所提升,通過這項研究開發的工具可用于解決虛假信息、假新聞和恐怖主義相關內容的擴散。
2019年2月,據英國《金融時報》報道,Facebook正在跟亞馬遜和谷歌展開競爭,開發自己的人工智能芯片。Facebook首席人工智能科學家Yann LeCun接受《金融時報》采訪時表示,Facebook希望與多家芯片公司合作設計新產品,最近還與英特爾合作開展了一個項目。但他也指出,該公司正在開發自己的定制ASIC芯片來支持人工智能項目。
可以看出,無論是微軟還是Facebook都在暗自發力自主研發芯片,試圖降低對英特爾、高通、英偉達等芯片廠商的依賴。

國內BAT虎視眈眈
百度:
從2011年起,為了深度學習運算的需要,百度開始基于FPGA研發AI加速器,并同期開始使用GPU。八年磨一劍,2018年7月,百度發布了面向云端的自研AI芯片“昆侖”,包含訓練芯片昆侖818-300,推理芯片昆侖818-100,將面向智能汽車、智能設備,語音圖像等場景。
在2019年百度AI開發者大會上,百度發布了遠場語音交互芯片“鴻鵠”,這是百度自研的第二款芯片。這款芯片是根據車規級標準打造,將為車載語音交互、智能家具等場景帶來巨大的便利。
雖有兩款芯片在手,但是僅自研AI芯片并不代表能自給自足,AI在未來將無處不在,百度自然不能著眼于眼前的汽車和語音識別等少數場景,所以百度宣布與英特爾合作共同開發Nervana神經網絡訓練處理器(NNP-T),與英特爾的合作能夠降低他們開發AI芯片的難度。
百度這兩年在大力部署自動駕駛和智能語音領域,曾領投中科慧眼億元Pre-B輪融資,Pre-B致力于自動駕駛系統及三代ASIC芯片等方面研發,未來將會為百度阿波羅無人駕駛計劃提供深度支持。
阿里:
去年中興事件之后,阿里宣布進軍芯片產業,阿里的造“芯”之路采用“自研+投資”策略。一方面以達摩院為首的內部研發進程目前已進入“深水“”,另一方,投資、收購垂直領域有實力的芯片初創公司,雙管齊下。
自2017年開始,阿里先后投資了寒武紀、Barefoot Networks、深鑒、耐能(Kneron)、翱捷科技(ASR)等芯片公司。公司還收購了中天微,成立了平頭哥半導體。
2019年7月25日,阿里巴巴旗下的平頭哥發布首款玄鐵910芯片,號稱目前業界性能最強的RISC-V架構芯片之一,未來可以應用于5G、人工智能、物聯網、自動駕駛等領域。這可以說邁出了萬里長征的第一步。隨后他們還開推出了一個叫做無劍的SoC開發平臺,減低開發者開發芯片的時間。
在2019杭州云棲大會上,達摩院院長張建鋒現場展示了阿里第一款AI芯片含光800,偏重推理,其性能和能效比均為第一,含光800已開始應用在阿里內部核心業務中。
隨著含光800的發布,平頭哥端云一體全棧產品系列初步成型。基礎單元處理器IP:C-Sky系列、玄鐵系列,為AIoT終端芯片提供高性價比IP;一站式芯片設計平臺:無劍SoC平臺集成CPU、GPU、NPU等,降低了芯片設計門檻;AI芯片,含光800通過AI云服務為AI場景提供高性能算力。這三大產品系列,可以說實現了芯片設計鏈路的全覆蓋。
阿里也通過這些芯片戰略展現了他們芯云端的芯片決心。
騰訊:
騰訊雖然沒有公布自研芯片,但在2018年8月,人工智能領域神經網絡解決方案公司燧原科技宣布獲得Pre-A輪融資3.4億元人民幣,由騰訊領投,種子輪投資方亦和資本(武岳峰資本旗下基金)、真格基金、達泰資本、云和資本繼續跟投。
百度和阿里已經相繼發布了自家的自研芯片,那么,騰訊何時才會推出自主研發的芯片?在2018年的“未來論壇X深圳峰會”主題演講上,馬化騰表示,騰訊目前正在研究如何助推中國芯片產業發展,這可能包括利用其龐大的數據需求,敦促國內芯片供應商拿出更好的解決方案,或者利用微信平臺支持基于中國芯片的應用開發。
結語
在如今風云變幻的半導體形勢下,自研芯片的重要性不言而喻??萍季揞^自研芯片是良好的開端,隨著國內外的互聯網巨頭們紛紛入局,加上類似華為和蘋果等消費電子供應商大舉殺入芯片產業,必將在半導體這種高維度上的戰場上畫上濃墨重彩的一筆。這必然對某些半導體廠商來說是一個大挑戰。
于他們來說,學會如何在新形勢下如何與這些“巨頭”相處是一個生存的信訪室:也許是提供極具創新性的芯片或者與眾不同的服務。甚至將自己的技術開放出來授權,與這些巨頭合作,或許一個全新的半導體時代,將正式開啟。
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