魏少軍教授：AI芯片三大問(wèn)題 中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)背后的隱憂

3月15日，清華大學(xué)魏少軍教授在上海慕尼黑展的SEMI中國(guó)舉辦的IC產(chǎn)業(yè)與技術(shù)投資論壇上，帶來(lái)了2017年中國(guó)集成電路最近統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的解讀，中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展的背后，還存在哪些短板？AI芯片目前發(fā)展存在哪些問(wèn)題？AI能夠成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)力量嗎？

魏少軍教授指出，2017年，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)錄得近年來(lái)最大增長(zhǎng)，令人振奮。但是，2017年的增長(zhǎng)中存儲(chǔ)器貢獻(xiàn)了絕大部分，除去存儲(chǔ)器后，產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)不到10%，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)一如既往大踏步前進(jìn)，發(fā)展速度上仍然高于全球產(chǎn)業(yè)增速。

2017年，全球集成電路增長(zhǎng)（含存儲(chǔ)器）22.2%，2017年全球存儲(chǔ)器增長(zhǎng)64%，2017年，全球集成電路（不含存儲(chǔ)器）9.64%。中國(guó)集成電路全球占比7.78%，在存儲(chǔ)器領(lǐng)域中國(guó)目前是空白，去掉存儲(chǔ)器，中國(guó)集成電路全球占比11.28%。

從2013年起，中國(guó)進(jìn)口集成電路的價(jià)值就超過(guò)2000億美元，這一現(xiàn)象在2017年再次出現(xiàn)，且創(chuàng)下歷史新高，達(dá)到2601億美元，一舉突破2500億美元大關(guān)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)年進(jìn)口原油的價(jià)值1623.3億美元。這里有部分集成電路產(chǎn)品大幅漲價(jià)的因素，但是金甌芯片價(jià)值超過(guò)2000億美元，由此產(chǎn)生的貿(mào)易逆差也創(chuàng)新歷史新高，達(dá)到了1932.6億美元，接近了2000億美元。

2017年芯片設(shè)計(jì)業(yè)達(dá)到2073.5億，銷售額第一次超過(guò)2000億，在設(shè)計(jì)業(yè)里面。

據(jù)IC Insight數(shù)據(jù)，2017年全球半導(dǎo)體公司年研發(fā)投入大于10億美元的前10名，總計(jì)研發(fā)投入達(dá)359億美元，其中英特爾依130億美元居首，高通為34.5億美元，博通為34.2億美元分別居第二與第三，臺(tái)積電為26.5億美元，它們的研發(fā)投入占銷售額之比，英特爾達(dá)21.2%，高通為20.2%及博通為19.2%，以及臺(tái)積電占8.3%。

在中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)中，企業(yè)之間研發(fā)的投入是有差異性，如領(lǐng)先的中芯國(guó)際每年研發(fā)投入在2-3億美元，占銷售額之比約為8%，僅達(dá)到全球代工研發(fā)投資的平均值。另?yè)?jù)魏少軍博士提供的數(shù)字，中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)的年研發(fā)總計(jì)費(fèi)用為45億美元，還不及英特爾公司的一半。美國(guó)十分害怕中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)的成功，會(huì)動(dòng)搖它的“老大地位”，因此會(huì)盡一切可能的方法來(lái)阻礙我們的進(jìn)步。而中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)方面也認(rèn)為未來(lái)中國(guó)的崛起與強(qiáng)國(guó)之路，半導(dǎo)體業(yè)絕不能拖后腿。

2017年，芯片封測(cè)業(yè)在維持了多年比較平緩的增長(zhǎng)后，首次錄得超過(guò)20%的年增長(zhǎng)率，達(dá)到20.8%，對(duì)應(yīng)的銷售額達(dá)到1889.7億元人民幣。與芯片制造業(yè)相類似的，外商在華獨(dú)資企業(yè)功不可沒(méi)。不過(guò)，可以預(yù)期的事，外商在華企業(yè)的貢獻(xiàn)愛(ài)封測(cè)領(lǐng)域要比在芯片制造領(lǐng)域所占的比例低一年。尤其是通過(guò)前兩年的并購(gòu)和擴(kuò)產(chǎn)，本地企業(yè)的貢獻(xiàn)率在提升。

2017年中國(guó)芯片制造業(yè)延續(xù)了2016年的快速增長(zhǎng)勢(shì)頭，全年銷售達(dá)到1448.1億人民幣，比上年增長(zhǎng)28.5%，為近年來(lái)的最高值，這一統(tǒng)計(jì)包含了在華外商獨(dú)資企業(yè)的經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)，所有制造業(yè)的快速增長(zhǎng)包含這些企業(yè)的貢獻(xiàn)。2018年芯片制造業(yè)務(wù)要比2017年增長(zhǎng)15.6%。芯片的制造基地聚集在北京、天津、無(wú)錫、廈門。

著名半導(dǎo)體行業(yè)評(píng)論家莫大康先生表示，依據(jù)中國(guó)芯片制造業(yè)的現(xiàn)狀，基本上可分成兩類，一類是8英寸及以下生產(chǎn)線（特種器件不在此列），它們能夠依據(jù)市場(chǎng)作出自主決策，及自負(fù)盈虧，已經(jīng)在走市場(chǎng)化道路。另一類，包括先進(jìn)工藝制程的12英寸生產(chǎn)線，以及三條存儲(chǔ)器生產(chǎn)線等，它們一定要從產(chǎn)業(yè)利益的高度出發(fā)，不會(huì)拖累邁向強(qiáng)國(guó)之路的后腿，那怕暫時(shí)的虧損也一定要努力，迅速的挺進(jìn)。

AI能夠成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)力量嗎？芯片是實(shí)現(xiàn)AI的當(dāng)然載體，魏少軍教授指出，人工智能崛起的三個(gè)基本要素為算法、數(shù)據(jù)和算力。 AI芯片的三大問(wèn)題：第一、算法本身還在不斷演進(jìn)，我們只能將現(xiàn)有的算法作為儲(chǔ)備。第二，一種算法對(duì)應(yīng)一種應(yīng)用，沒(méi)有統(tǒng)計(jì)的算法；第三、AI的殺手級(jí)應(yīng)用在哪里？

工欲善其事必先利其器，人工智能的根本是智能芯片。離開芯片你沒(méi)辦法找到第二種人工智能的實(shí)現(xiàn)方法，未來(lái)的至少10年內(nèi)你找不到可替代芯片的方法。從計(jì)算能力看，目前主要的人工智能芯片是GPU。GPU的計(jì)算能力比CPU大概提高了5倍，存儲(chǔ)能力是2倍到4倍。目前Intel占了71%的市場(chǎng)，Nvidia占了16%。Nvidia在分立式GPU上占據(jù)主要優(yōu)勢(shì)。而人工智能主要應(yīng)用于分立式GPU。一種芯片方案是通過(guò)FPGA，與純CPU/SW相比性能提高5~10倍，功耗下降到了GPU環(huán)境的20%。

架構(gòu)創(chuàng)新是AI芯片不可回避的話題。AI需要架構(gòu)創(chuàng)新，以軟件來(lái)定義芯片技術(shù)，智能軟件是實(shí)現(xiàn)智能的載體，智能芯片承載所需要的計(jì)算?？芍貥?gòu)的計(jì)算芯片技術(shù)允許硬件架構(gòu)和功能隨軟件變化而變化，實(shí)現(xiàn)軟件定義芯片實(shí)現(xiàn)AI功能時(shí)具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，具備廣闊的前景。