谷歌在芯片領(lǐng)域的謀劃似乎更具野心

互聯(lián)網(wǎng)巨頭進(jìn)軍半導(dǎo)體行業(yè)早已不是新鮮事，谷歌是這其中的一份子。

進(jìn)入到2021年以后，谷歌在芯片領(lǐng)域的消息開始不斷地出現(xiàn)在市場當(dāng)中，這其中不僅包含了推出自研的芯片，還包括了對相關(guān)芯片企業(yè)進(jìn)行收購以及宣布開源計劃等。

從谷歌的這些布局上看，相較于其他互聯(lián)網(wǎng)巨頭，谷歌在芯片領(lǐng)域的謀劃似乎更具野心。

集賢：開疆拓土的第一步

谷歌進(jìn)軍芯片行業(yè)，要從其智能手機說起。

2016年，谷歌推出了全新Android智能手機Pixel系列以取代原來的Nexus系列。從這兩者的定位上看，谷歌每一代Nexus手機都配置了當(dāng)時最新的硬件并能第一時間升級到最新Android系統(tǒng)，而采用代工生產(chǎn)的他們也捧紅了多家代工廠，由此，Nexus系列也被很多人視為是軟件開發(fā)者程序員才會使用的手機。而谷歌之所以推出Pixel系列手機，也是為了扭轉(zhuǎn)市場對其手機業(yè)務(wù)的這一印象。這也被視為是谷歌對其手機業(yè)務(wù)的一次重大調(diào)整。

為了一面向大眾而推出的Pixel系列手機，谷歌也在他身上花了不少心思。其中，自研手機芯片便是他們的發(fā)力點之一。為此，谷歌招攬了大量的人才。

2017年，他們從蘋果挖角了多位芯片行業(yè)的人物，包括前蘋果SoC芯片架構(gòu)師 Manu Gulati、蘋果芯片專家 John Bruno、Wonjae Choi 和Tayo Fadelu等，以及來自高通的Mainak Biswas，Vinod Chamarty和Shamik Ganguly等人。谷歌的這些動作似乎都在說明，谷歌正在為其 Pixel智能手機打造自有芯片而努力。

與此同時，谷歌作為一個互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，他未來對于數(shù)據(jù)中心的需求也十分旺盛。尤其是在新架構(gòu)不斷涌現(xiàn)的今天，不少互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都在打造自己的數(shù)據(jù)中心，在這種趨勢下，谷歌也希望在這塊領(lǐng)域加強其自研芯片的實力。

據(jù)外媒The Verge在2019年的報道顯示，谷歌還通過建立新的工程師團(tuán)隊來完善自己智能手機和數(shù)據(jù)中心的芯片設(shè)計，這支團(tuán)隊致力于在印度南部卡納塔克邦首府班加羅爾一個初展頭角的半導(dǎo)體工廠的項目。路透社則有報道稱，谷歌在班加羅爾至少招募了16名技術(shù)老兵，還有4名招聘人員專門從英特爾、高通、博通和英偉達(dá)等傳統(tǒng)芯片公司挖人才。

谷歌廣攬賢才的腳步?jīng)]有停止。今年3月，谷歌還宣布公司已聘請英特爾長期高管烏里·弗蘭克（Uri Frank）為副總裁來運營其定制芯片部門。

由此可見，谷歌已經(jīng)開始在芯片領(lǐng)域開疆拓土。

收購：自研芯片的速效方式

除了招攬芯片人才外，谷歌也開始收購相關(guān)芯片企業(yè)來加強其自研芯片的實力。

2018年，谷歌宣布完成 11 億美金對 HTC 智能手機Pixel團(tuán)隊的收購。根據(jù)協(xié)議，HTC 的移動設(shè)備部門的部分成員將加入谷歌硬件部門；谷歌也將通過這項協(xié)議獲取 HTC 的部分非獨家知識產(chǎn)權(quán)。

根據(jù)彭博社的報道稱，在收購HTC負(fù)責(zé)Pixel的團(tuán)隊后，谷歌在自主芯片研發(fā)上的能力得到了進(jìn)一步的提升。谷歌的硬件主管在接受采訪時表示，自主研發(fā)的芯片將會在未來的Pixel設(shè)備上出現(xiàn)。

在今年當(dāng)中，根據(jù)IEEE Spectrum在一項調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，谷歌已悄悄收購Provino Technologies，一家開發(fā)用于機器學(xué)習(xí)的片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）系統(tǒng)的初創(chuàng)公司。

根據(jù)相關(guān)報道顯示，NoC 能夠跨越同步和異步時鐘域或者使用不受時間約束的異步邏輯。NoC 將網(wǎng)絡(luò)原理和方法用于芯片的通訊上，并給傳統(tǒng)的總線交互帶來了便利。NoC 相比于其它設(shè)計來說提高了 系統(tǒng)芯片的可擴(kuò)展性及復(fù)雜系統(tǒng)芯片的功率。

谷歌收購NoC相關(guān)企業(yè)，或許能夠助力其TPU的發(fā)展，從而推動其在云端AI芯片的發(fā)展。

不僅僅是手機

無論是廣攬賢才還是收購，都是谷歌為發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)而進(jìn)行的招兵買馬。而真正要在芯片領(lǐng)域立足，需要擁有可商用化的產(chǎn)品。

手機可以視作是谷歌進(jìn)軍芯片領(lǐng)域的一個突破口。谷歌擁有自己的手機品牌，同時，在手機廠商都在積極進(jìn)行自研手機芯片的趨勢下，谷歌走向這條路也不無道理，更何況他們還招攬以及收購了這方面的人才和企業(yè)。

但從谷歌發(fā)布的產(chǎn)品來看，他們從自研手機芯片的突破口不是手機處理器芯片，而是手機協(xié)處理器。

在2017年谷歌推出的Pixel 2上，他們也推出了其第一顆自研手機芯片PIxel Visual Core，這是一顆尚未激活的圖像處理和機器學(xué)習(xí)協(xié)處理器。該芯片初現(xiàn)在谷歌兩代PIxel系列手機當(dāng)中，直到Pixel 4，該芯片才被Pixel Neural Core取代。

在谷歌力圖自研手機芯片的這幾年，業(yè)界對其何時推出手機處理器芯片也產(chǎn)生了期待。這種期待也終于在今年開花結(jié)果了。根據(jù)SlashGear報道稱，谷歌的自研SoC芯片將會在今年晚些時候出現(xiàn)在谷歌Pixel 6智能手機和另外一臺設(shè)備上。據(jù)消息人士透露，谷歌自研的SoC代號為Whitechapel，由三星代工，采用最新的5nm制程工藝，擁有8顆核心。

除此之外，谷歌還在在2017年的Google Cloud Next 大會上，谷歌發(fā)布了一款名為Titan的安全芯片。其中，Titan M是谷歌專門為智能手機安全而打造的一款芯片，這顆芯片隨后也被用在了Pixel 3/XL上。

智能手機作為現(xiàn)代實現(xiàn)交互功能的核心產(chǎn)品，其安全性越來越受到重視，為了推廣智能手機安全元件（Secure Element / SE），谷歌在今年聯(lián)合一眾安全元件的廠商組成聯(lián)盟 Android Ready SE Alliance，其目的就是加速這元件廣泛應(yīng)用到 Android 設(shè)備內(nèi)的進(jìn)程，同時也會開發(fā)開源套件和預(yù)制的applet。如果他們的這種做法成為了業(yè)界的共識，那么，谷歌在手機領(lǐng)域的影響力或能得到進(jìn)一步的提升。

但從對Titan的定位上看，該芯片旨在用于 Google Cloud Platform（GCP）服務(wù)器上的產(chǎn)品，目的是保證其顧客代碼和數(shù)據(jù)的安全性，可以防止竊聽硬件和插入固件植入來攻擊電腦。這也就是說，Titan系列芯片不僅僅可以用于手機。

另外，從谷歌首席執(zhí)行官桑達(dá)爾·皮查伊（Sundar Pichai）去年發(fā)表聲明顯示，公司將在硬件方面投入大量資金，并為2021年制定完善的路線圖。這引發(fā)了一系列猜測，按照技術(shù)專家預(yù)測，谷歌將涉足SoC領(lǐng)域，并不斷發(fā)展自己的芯片，用于未來的Pixel和Chromebook。

結(jié)合谷歌發(fā)布的產(chǎn)品來看，他們從手機芯片拓展到PC芯片的自研也是很有可能的。一方面是，他們的相關(guān)芯片已經(jīng)在手機上取得了一定的市場認(rèn)可；另一方面，有了蘋果M1芯片的例子，或許能夠鼓勵他們在成功試水手機SoC后，還會以Arm架構(gòu)為基礎(chǔ)向PC等領(lǐng)域做拓展。

除此之外，谷歌還在針對視頻芯片和汽車芯片進(jìn)行了布局。

根據(jù)今年4月的報道顯示，為了保證YouTube的觀看體驗，谷歌還開發(fā)了一款名為Argos的自定義芯片，該芯片旨在保證YouTube能夠給用戶提供最佳的視頻質(zhì)量。

而谷歌在汽車領(lǐng)域的布局則主要是由其旗下 Waymo 的來完成的，根據(jù)韓媒報道稱，三星電子最近拿到了谷歌母公司Alphabet自動駕駛部門Waymo的一個項目，該項目將為下一代自動駕駛汽車研發(fā)芯片。

從邊到云，谷歌一直在布局

在手機、PC和汽車上進(jìn)行布局是谷歌在終端產(chǎn)品上的新嘗試，那么他在云端領(lǐng)域上的發(fā)展則早就引起了業(yè)界的注意。

當(dāng)年AlphaGo打贏了多名頂級圍棋選手后，新一代的人工智能浪潮就受到了業(yè)界的關(guān)注。根據(jù)相關(guān)報道稱，AlphaGo背后的神秘力量正是谷歌的TPU芯片。

TPU是谷歌在2015年推出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專用芯片，為優(yōu)化自身的TensorFlow機器學(xué)習(xí)框架而打造，與GPU不同，谷歌TPU是一種ASIC芯片方案，是一種專門定制的芯片。時至今日，谷歌的TPU已經(jīng)迭代到了第四代。根據(jù)谷歌方便透露的消息顯示，其第四代TPU的平均性能比其第三代TPU高出2.7倍。

憑借TPU芯片的出色性能表現(xiàn)，也使得谷歌也成為了專用AI芯片的代表玩家。而他所推出的這種新架構(gòu)，也為新一代的人工智能浪潮帶來了新的啟發(fā)。

值得注意的是，谷歌還欲將其TPU應(yīng)用在EDA領(lǐng)域。根據(jù)谷歌發(fā)布的《芯片布局與深度強化學(xué)習(xí)》論文中顯示，他們公布了一種基于機器學(xué)習(xí)的芯片設(shè)計方法，聲稱可以將設(shè)計流程縮減到6個小時，而常規(guī)的芯片設(shè)計往往需要數(shù)周甚至更久。相關(guān)報道稱，利用云上資源，進(jìn)行芯片驗證，還可以大大加速芯片開發(fā)的時間。

而芯片設(shè)計上云，也正是目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)繼續(xù)向前發(fā)展的趨勢之一。就這一點上來看，雖然谷歌在芯片領(lǐng)域的起步不算早，但他似乎又跑在了前面。

不僅如此，谷歌還將其TPU芯片逐漸帶入到了邊緣端。為此，他們在2018年推出了Google Edge TPU。根據(jù)谷歌云官網(wǎng)介紹顯示，Edge TPU 是對Cloud TPU和Google Cloud服務(wù)的補充，提供端到端、云端到邊緣、“硬件 + 軟件”的基礎(chǔ)架構(gòu)，可協(xié)助客戶部署基于 AI 的解決方案。

從云端，到邊緣端和手機智能終端，谷歌圍繞著AI芯片的布局越來越廣。

開源：谷歌骨子里面的浪漫

我們都知道，谷歌通過安卓開源取得了非常巨大的成功。在他們向芯片領(lǐng)域做拓展的過程中，他們也試圖用開源的方式，來進(jìn)入到這個行業(yè)的發(fā)展中。

去年，谷歌的軟件工程師Tim Ansell宣布了同SkyWater合作的第一個可制造的、開源的PDK——SkyWater PDK。根據(jù)相關(guān)報道稱，被選中的企業(yè)無需承擔(dān)昂貴的制造費用，谷歌將為其提供完全免費的芯片制造流程。

據(jù)了解，這是同類產(chǎn)品中的第一個開放源代碼處理工具，使用此PDK，可以在130nm節(jié)點的SkyWater晶圓廠生產(chǎn)芯片。

2021年，谷歌資助的這個項目也得到了落地。根據(jù)公開消息顯示，SkyWater Technology和Efabless宣布由Google贊助的開源多項目晶圓（MPW）shuttles的首個流片，該shuttles由Efabless管理，由SkyWater制造。

如果開源PDK的模式取得了成功，這會降低企業(yè)進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)的門檻。

結(jié)語

從谷歌目前在芯片行業(yè)的布局上看，他們不僅試圖在現(xiàn)有的看得見的賽道（包括手機、汽車等領(lǐng)域）上進(jìn)行競爭，還在向“看不見”的更上游的芯片設(shè)計方面發(fā)展（包括他們在Cloud EDA、PDK等方面的動作）。

在看得見的領(lǐng)域上，谷歌所涉及的方向都正在經(jīng)歷行業(yè)重塑，而他們有機會從新的競爭當(dāng)中贏得進(jìn)入到芯片市場的機會。而在看不見的領(lǐng)域當(dāng)中，無論是PDK開源項目還是芯片設(shè)計上云，如果這些新的模式被業(yè)界所接受，那么，谷歌將注定在芯片行業(yè)的發(fā)展史中留下濃墨重彩的一筆。

原文標(biāo)題：谷歌的芯片布局

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