AI芯片制勝的關(guān)鍵因素是什么?

百度市值又一次站上了千億美金。從400億～1000億美金，不過半年時(shí)間，這個(gè)擁有Apollo 、智能云、芯片等一系列業(yè)務(wù)的百度，終于擺脫了“水泥股”的10倍PE，讓很多人再次談起了“百度的時(shí)代”。

就在剛剛，據(jù)CNBC報(bào)道，百度正在為成立一個(gè)獨(dú)立的AI芯片企業(yè)籌集資金。在我們看來，百度造芯背后，是國(guó)產(chǎn)自研AI芯片在2021年迎來一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：量產(chǎn)出貨上到第一個(gè)臺(tái)階。

造芯熱幾乎與人工智能的爆發(fā)處于同一個(gè)階段，第一個(gè)吃螃蟹的是谷歌——2015年就推出自家AI芯片TPU，為優(yōu)化自身的TensorFlow機(jī)器學(xué)習(xí)框架而打造，大名鼎鼎地AlphaGo系統(tǒng)便依托于此。

人工智能的這一輪爆發(fā)是深度學(xué)習(xí)算法的興起，而深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)就是需要更多的數(shù)據(jù)訓(xùn)練、更高的算力支撐。當(dāng)傳統(tǒng)芯片逐漸無法滿足互聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)的算力需求時(shí)，擁有先進(jìn)算法和強(qiáng)大計(jì)算能力的互聯(lián)網(wǎng)公司成為了芯片自研的推動(dòng)者，國(guó)內(nèi)外企業(yè)幾乎步調(diào)一致地各自開啟了這一篇章。

在海外，除了谷歌，亞馬遜不僅在2018年推出自研AI芯片Inferentia，來挑戰(zhàn)英偉達(dá)，還推出自研CPU芯片Graviton，目標(biāo)直指英特爾。

而在中國(guó)，除了算力需求的爆發(fā)，還增加了中美技術(shù)摩擦讓芯片國(guó)產(chǎn)化速度加劇的因素，以及隨著5G普及、人工智能應(yīng)用場(chǎng)景逐漸落地，讓科技公司有了更強(qiáng)的商業(yè)動(dòng)力。

阿里巴巴自研芯片含光800AI芯片發(fā)布于2019年9月，1顆含光800的算力相當(dāng)于10顆GPU。淘寶拍立淘上地商品識(shí)別功能，借由含光800能將普通GPU花1小時(shí)完成的事在短短5分鐘時(shí)間做到。華為同樣在2019年公布了自研CPU芯片鯤鵬和AI芯片昇騰910，同時(shí)挑戰(zhàn)英特爾和英偉達(dá)兩個(gè)重量級(jí)對(duì)手。

以上等等，讓國(guó)產(chǎn)AI芯片處于一個(gè)百年不遇的機(jī)會(huì)窗口：

市場(chǎng)廣闊，容納下許多巨頭玩家；

處于爆發(fā)期初期，大規(guī)模應(yīng)用尚未到來；

應(yīng)用場(chǎng)景分散、復(fù)雜度高，需要定制化；

單獨(dú)芯片不夠，需要配套的解決方案支撐；

在這片“芯”戰(zhàn)場(chǎng)上廝殺，百度的對(duì)手并非傳統(tǒng)芯片企業(yè)，因此相比延續(xù)性技術(shù)創(chuàng)新，更需要從0到1的突破性技術(shù)創(chuàng)新。目前，百度芯片有兩把刀，一曰“昆侖”，一曰“鴻鵠”，它們與算法技術(shù)、系統(tǒng)平臺(tái)、落地應(yīng)用等共同撐起了其整體AI相關(guān)業(yè)務(wù)。

百度造芯，能抓住其中的哪些機(jī)會(huì)，競(jìng)爭(zhēng)力又有多少？

昆侖、鴻鵠實(shí)力幾何

從技術(shù)結(jié)合場(chǎng)景的經(jīng)驗(yàn)來看，新一批崛起的AI 芯片要針對(duì)不同的人工智能應(yīng)用類型和場(chǎng)景，對(duì)于芯片的要求就不單單是要適合深度學(xué)習(xí)，需要兼顧計(jì)算能力、能耗和靈活性。

云計(jì)算巨頭紛紛布局云計(jì)算+FPGA芯片，首先因?yàn)镕PGA作為一種可編程芯片，非常適合部署于提供虛擬化服務(wù)的云計(jì)算平臺(tái)之中。FPGA的靈活性，可賦予云服務(wù)商根據(jù)市場(chǎng)需求調(diào)整FPGA加速服務(wù)供給的能力。

作為國(guó)內(nèi)前列的云計(jì)算公司，百度從2010年開始就啟動(dòng)了FPGA AI加速器項(xiàng)目，目前進(jìn)展如何呢？

2018年的百度AI開發(fā)者大會(huì)上，李彥宏宣布百度將推出自研AI芯片昆侖，2019年12月，百度和三星宣布，百度首款用于云計(jì)算和邊緣計(jì)算的昆侖1代AI芯片已經(jīng)完成研發(fā)，2020年12月17日，百度首席技術(shù)官王海峰透露，百度昆侖1量產(chǎn)已超過2萬片，并實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用部署，預(yù)計(jì)昆侖2將在2021年上半年量產(chǎn)。

“這種大型的、云端、高算力的AI芯片門檻非常高，國(guó)內(nèi)只有百度、華為、寒武紀(jì)，這三家真的是能把產(chǎn)品做出來?！币晃蝗谭治鰩熛蛏虡I(yè)數(shù)據(jù)派透露。

運(yùn)算速度、功耗等性能是衡量一款芯片的核心指標(biāo)。

百度智能芯片總經(jīng)理歐陽(yáng)劍曾經(jīng)在一次演講中提到，現(xiàn)在傳統(tǒng)處理器的發(fā)展速度像“擠牙膏”，每一年只提高10%或者20%，但AI時(shí)代的摩爾定律非常高，基本每?jī)赡昃陀辛孔蛹?jí)的提高要求，包括數(shù)據(jù)的提高、模型復(fù)雜度的提高。

從技術(shù)來說，昆侖1代處理器采用14nm工藝，16GB HBM先進(jìn)內(nèi)存，提供高達(dá)512GB/s的內(nèi)存帶寬。在低于150瓦的功率下能夠?qū)崿F(xiàn)256TOPS的INT8處理能力，以及每秒260萬億次定數(shù)運(yùn)算性能。而作為對(duì)比，英偉達(dá)開發(fā)的V100S芯片，其計(jì)算能力為130TOPS的INT8；寒武紀(jì)同期推出的思元270，算力128TOPS的INT8 ，可見昆侖1代處理器性能確實(shí)是在一流水平上。

基于此芯片，百度推出了兩款A(yù)I加速卡，K100和K200，由于采用標(biāo)準(zhǔn)PCIe Gen4接口，兩款加速卡可被安裝在不同類型服務(wù)器、小型工控機(jī)和邊緣設(shè)備上，其高效能功耗比使云端計(jì)算高密度以及智能邊緣穩(wěn)定同時(shí)成為可能，而昆侖1代AI芯片的表現(xiàn)相比英偉達(dá)T4更加穩(wěn)定，且延遲也有優(yōu)勢(shì)，被應(yīng)用于大型服務(wù)器集群當(dāng)中。

云計(jì)算——服務(wù)器——云端AI芯片，可以看到，這是一個(gè)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈條的深度綁定。而數(shù)據(jù)中心，正是這波AI芯片中市場(chǎng)容量最大的一塊兒蛋糕。

相對(duì)于高性能的昆侖，鴻鵠是一款面向消費(fèi)電子終端及邊緣計(jì)算的遠(yuǎn)場(chǎng)語音交互智能芯片。

2019年7月，鴻鵠在百度AI開發(fā)者大會(huì)上首次亮相，有評(píng)測(cè)顯示，其在喚醒、識(shí)別以及功耗等方面表現(xiàn)都超過了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，尤其高噪音下首次喚醒率提升了10%以上。要做到這一點(diǎn)，是因?yàn)榘俣壤谩岸说蕉恕钡纳疃葘W(xué)習(xí)建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了直接提取聲音特征傳到云端，改變了智能音箱過去需要占用主芯片計(jì)算資源，處理速度慢的問題，也實(shí)現(xiàn)了高性能語音體驗(yàn)和極低成本智能硬件的統(tǒng)一。

此外，低功耗也是芯片重要的指標(biāo)，鴻鵠芯片在小度智能音箱上的平均待機(jī)功耗只有100毫瓦，這意味著任何一個(gè)國(guó)家認(rèn)證的節(jié)能、環(huán)保綠色家電產(chǎn)品都能搭載鴻鵠芯片。

另外，鴻鵠芯片是按車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)打造，還可以運(yùn)用于智能汽車上。2019年12月，Apollo智能車聯(lián)正式推出，搭載的鴻鵠芯片成為百度首顆集成完整信號(hào)處理、語音喚醒、指令詞識(shí)別于一體的車規(guī)級(jí)芯片，這為百度在新造車戰(zhàn)場(chǎng)加碼不少。

造芯企業(yè)的中場(chǎng)戰(zhàn)事

除了性能，還有哪些因素是AI芯片制勝的關(guān)鍵？

“性價(jià)比、生態(tài)，尤其是生態(tài)能力，在芯片產(chǎn)業(yè)中尤為關(guān)鍵”，一位芯片資深行業(yè)人士稱。

具體而言，一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)低功耗的AI芯片在幾元～十幾元的區(qū)間，嵌入到一臺(tái)智能終端中，由于測(cè)試、開模等流程的增加，可能導(dǎo)致這臺(tái)智能終端的成本增長(zhǎng)幾十到上百元。如果這臺(tái)智能終端的出貨量一年在百萬臺(tái)級(jí)別，就是一個(gè)非常大的數(shù)目，甚至有可能將原本薄利的產(chǎn)品，直接打到負(fù)盈利。“所以，幾塊錢的成本差別，對(duì)芯片企業(yè)來講，有可能就是核心競(jìng)爭(zhēng)力，直接決定了客戶用不用?！?/p>

放在自家產(chǎn)品上，性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)就更能體現(xiàn)出來。特斯拉的故事就很具代表性，在尚未采用自研芯片時(shí)，特斯了若想實(shí)現(xiàn)其L5級(jí)自動(dòng)駕駛功能需要搭配兩套英偉達(dá)Xavier以及周邊傳感器，這不光意味著占用非常大的車內(nèi)空間，更可怕的是僅這部分芯片成本就高達(dá)一萬美元，若按三萬美元價(jià)格的特斯拉計(jì)算，這成本是萬萬不能接受的。而在經(jīng)過漫長(zhǎng)的五年時(shí)間開發(fā)之后，特斯拉自研AI芯片不但實(shí)現(xiàn)了和英偉達(dá)同類產(chǎn)品相同甚至更好的效果，還大大降低了成本。

在自研芯過程中，可以按照自己的需求進(jìn)行專項(xiàng)定制，從而按照業(yè)務(wù)節(jié)奏進(jìn)行更精細(xì)的布局，減少了一部分成本，后期量產(chǎn)后則可以進(jìn)一步降低成本，實(shí)現(xiàn)更快速的市場(chǎng)普及，并完成自身產(chǎn)品的后續(xù)迭代。

以鴻鵠芯片為例，同樣身處智能音箱戰(zhàn)場(chǎng)上，小度智能音箱在2020年銷量上實(shí)現(xiàn)反超，很重要的一個(gè)因素，就在于芯片成本和性能平衡之后擁有的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

百度2020年第三季度財(cái)報(bào)顯示，2020年9月，小度助手第一方硬件設(shè)備月語音交互次數(shù)達(dá)27億次，比上一年同期增長(zhǎng)65%；小度助手月語音交互總次數(shù)達(dá)53億次。小度助手技能商店提供4300個(gè)技能，開發(fā)者數(shù)量也已達(dá)到45000人。同時(shí)，百度旗下小度科技的分拆獲得獨(dú)立融資，小度當(dāng)前估值200億。

完成性能和性價(jià)比上的優(yōu)勢(shì)積累，生態(tài)擴(kuò)展也許才是大廠芯片戰(zhàn)事成敗的關(guān)鍵。

如同護(hù)城河一般，互聯(lián)網(wǎng)公司涉足芯片制造，目的是為了實(shí)現(xiàn)其生態(tài)由內(nèi)而外的統(tǒng)一。過去采用其他廠商芯片，往往需要做出匹配、適配，模型也要重新訓(xùn)練，話語權(quán)在芯片巨頭手中，沒有掌握核心科技難免受制于人。

但要自研AI芯片并不容易，不僅需要團(tuán)隊(duì)對(duì)硬件制造有深入研究，還要對(duì)AI軟件算法熟練掌握。純硬件背景團(tuán)隊(duì)來作芯片，可能導(dǎo)致AI算法包括軟件棧前期的設(shè)計(jì)不理想。

在昆侖芯片誕生前，2017年百度內(nèi)部數(shù)據(jù)中心、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等就已大規(guī)模使用部署了超過10000片F(xiàn)PGA加速器，這對(duì)跨行業(yè)跨場(chǎng)景測(cè)試?yán)鲂酒蛳铝顺醪交A(chǔ)。隨后，在部署上線的微億智造工業(yè)智能質(zhì)檢設(shè)備上，百度智能云以整機(jī)一體化方式，向微億智造交付搭載百度昆侖芯片的百度云質(zhì)檢一體機(jī)。

僅僅硬件遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，一個(gè)整體的解決方案對(duì)商業(yè)化落地也至關(guān)重要。

百度提出了AI-Native的云計(jì)算架構(gòu)，從基礎(chǔ)設(shè)施的AI計(jì)算集群、AI芯片，到工程平臺(tái)的飛槳、云原生，以及應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)的視頻云、區(qū)塊鏈等，通過云智一體、端到端的方式，支持產(chǎn)業(yè)的智能應(yīng)用。

在芯片基礎(chǔ)之上，百度飛槳深度學(xué)習(xí)平臺(tái)上有265多萬開發(fā)者、創(chuàng)造了34萬多個(gè)模型，實(shí)現(xiàn)覆蓋通信、電力、城市管理、民生、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、公益等眾多行業(yè)和領(lǐng)域，這種軟硬結(jié)合在一體的AI大生產(chǎn)平臺(tái)成為百度大腦核心，如今成為了賦能各行各業(yè)的AI新型基礎(chǔ)設(shè)施。

終局思維看AI芯，價(jià)值幾何

隨著5G逐步落地，萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)大市場(chǎng)處于爆發(fā)期前夜，還并未真正大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用，在未來到來之前，以當(dāng)下的出貨量和營(yíng)收來計(jì)算其估值，顯然就很容易顯得PE、PS過高。

無論是高瓴張磊的長(zhǎng)期主義，還是目前市場(chǎng)上開始談?wù)摳嗟?a target="_blank">DCF估值或終值折現(xiàn)估值，可能都更適合AI芯的行業(yè)。

目前AI芯片主要應(yīng)用在云端（數(shù)據(jù)中心）、終端場(chǎng)景（智能駕駛、手機(jī)、平臺(tái)、音箱等消費(fèi)電子）、邊緣計(jì)算（智能家居、可穿戴等）。

根據(jù) Tractica 的研究報(bào)告，全球人工智能芯片的市場(chǎng)規(guī)模將由 2018 年的 51 億美元增長(zhǎng)到 2025 年的 726 億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到 46%，行業(yè)增長(zhǎng)迅速。

目前，關(guān)于百度芯片量產(chǎn)的數(shù)據(jù)并不多：

昆侖1已經(jīng)量產(chǎn)超過2萬片，在百度搜索引擎和百度智能云生態(tài)伙伴等場(chǎng)景廣泛部署，應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)制造、科研、智慧城市、智能交通等領(lǐng)域。

昆侖2將于2021年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，其性能比昆侖1再提升3倍。

2萬片是什么概念？目前，英偉達(dá)V100市場(chǎng)價(jià)格大約在5萬元左右，如果百度昆侖1的價(jià)格按照2-4萬元計(jì)算，僅昆侖1的收入就在4-8億元級(jí)別。

另外，鴻鵠芯片目前主要用在小度智能音箱上，僅2020年上半年音箱出貨量就為863萬臺(tái)，這部分也是非常有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的。

再來看鴻鵠搭載在Apollo上的出貨量，目前百度Apollo智能車聯(lián)已與70多家國(guó)內(nèi)外一線汽車品牌展開合作，擁有600多款合作上市車型，包括奔馳、寶馬、福特、通用、凱迪拉克、雷克薩斯、吉利等。咨詢公司 IHS Markit 發(fā)布的《中國(guó)智能車聯(lián)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告》顯示，在2020年 1 到 7 月的新車銷量占比中，百度實(shí)際搭載新車銷量占比高達(dá)49%。

2020年中國(guó)汽車銷量2527萬臺(tái)，按上半年的比例粗略預(yù)估百度Apollo預(yù)裝量在1238萬臺(tái) ，鴻鵠芯片若在Apollo中的嵌入比例為50%，這個(gè)量級(jí)也在600萬臺(tái)以上，又是不小的收入。

三者相加，整體的營(yíng)收就已經(jīng)約近于5-9億元。

而寒武紀(jì)在2019年三年?duì)I收為4.4億元，預(yù)計(jì)2020-2022年收入分別為5.4億元、6.51億元和8.12億元。目前，市場(chǎng)上對(duì)AI芯片的估值非常高，PS都在100倍以上，寒武紀(jì)截止2月10日的市值為590.15億元人民幣。

目前地平線截止2020年11月，中國(guó)首款車規(guī)級(jí)AI芯片地平線征程2出貨量已超10萬，目前估值35億美元，約合人民幣245億元人民幣。

也就是說，僅僅百度芯片目前發(fā)展的情況，就已經(jīng)達(dá)到了比寒武紀(jì)營(yíng)收更高的級(jí)別，如果未來獨(dú)立運(yùn)作（類似于造車業(yè)務(wù)），加上智能汽車的爆發(fā)，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的增長(zhǎng)，估值應(yīng)是百億美金起，恐怕“百度的時(shí)代”真的又要來了。
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