人工智能（AI）語(yǔ)音芯片行業(yè)研究分析報(bào)告

核心觀點(diǎn)

｜行業(yè)概覽

1、專(zhuān)用的人工智能芯片行業(yè)剛剛出現(xiàn)，正在進(jìn)入產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期，并且將長(zhǎng)期保持快速增長(zhǎng)。

人工智能是近三年來(lái)最受關(guān)注的核心基礎(chǔ)技術(shù)，將深刻的改造各個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)。人工智能在圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域的應(yīng)用自2017年來(lái)高速發(fā)展，是人工智能最熱點(diǎn)的兩項(xiàng)落地應(yīng)用。專(zhuān)用的人工智能芯片是該應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)與核心，也將隨之迎來(lái)高速發(fā)展。

2、人工智能算法公司已經(jīng)轉(zhuǎn)化為方案公司，大力推動(dòng)商業(yè)化落地，將帶動(dòng)對(duì)應(yīng)芯片行業(yè)的快速崛起。

谷歌、百度、阿里、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)巨頭以及多家知名的風(fēng)險(xiǎn)投資基金瘋狂涌入人工智能行業(yè)，大力推動(dòng)了各初創(chuàng)算法（方案）公司在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域商業(yè)化落地。算法公司對(duì)有效需求進(jìn)行篩選和培育后，落地成功的市場(chǎng)將實(shí)現(xiàn)高速乃至爆發(fā)性增長(zhǎng)，為上游配套的芯片公司創(chuàng)造了明確而廣闊的市場(chǎng)空間。圖像（人臉）識(shí)別系統(tǒng)、智能音箱是近兩年比較明確的人工智能技術(shù)的落地應(yīng)用。

3、人工智能芯片涉及算法、芯片設(shè)計(jì)技術(shù)及對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的綜合把握，具有很高的行業(yè)壁壘。

人工智能芯片行業(yè)是人工智能和集成電路的交叉產(chǎn)業(yè)，具有雙重壁壘。一是人工智能行業(yè)具有很高的算法、數(shù)據(jù)、應(yīng)用場(chǎng)景壁壘，二是芯片設(shè)計(jì)行業(yè)具有較高的人才、技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和資金的綜合壁壘。近期多家算法公司及傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)公司都推出了AI芯片，形成了新的產(chǎn)業(yè)及投資熱點(diǎn)。

｜投資機(jī)會(huì)

1、終端人工智能芯片短期將迎來(lái)多次爆發(fā)，云端通用人工智能芯片將保持長(zhǎng)期穩(wěn)定增長(zhǎng)。

中短期內(nèi)，近期蓬勃發(fā)展的“萬(wàn)物互聯(lián)”+“萬(wàn)物智能”生態(tài)將催生巨量的終端人工智能芯片需求，覆蓋智能監(jiān)控、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛等多個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。每個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域的爆發(fā)，都將帶來(lái)特定AI終端芯片的爆發(fā)式增長(zhǎng)。長(zhǎng)期來(lái)看，擁有強(qiáng)大的云端訓(xùn)練和推理能力的通用人工智能芯片將隨著應(yīng)用的逐步落地而保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的增長(zhǎng)。由于云端芯片對(duì)性能的極致追求，將逐步成為芯片行業(yè)的技術(shù)制高點(diǎn)，并且由于其具有廣泛的通用性，甚至有可能孕育出因特爾、英偉達(dá)級(jí)別的新的云端領(lǐng)域的芯片巨頭。一般來(lái)說(shuō)，終端芯片對(duì)成本、功耗等因素的要求更高，傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)公司更有優(yōu)勢(shì)；云端芯片對(duì)算法、性能的要求更高，算法公司更有優(yōu)勢(shì)。

2、語(yǔ)音識(shí)別是人工智能技術(shù)迄今為止最明確的落地應(yīng)用之一，終端人工智能語(yǔ)音芯片將迎來(lái)高速增長(zhǎng)。

多家算法公司大力推動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的落地應(yīng)用，形成了算法、終端應(yīng)用方案一體化的產(chǎn)業(yè)格局，并逐步開(kāi)始自研或與傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)公司合作推出研發(fā)芯片，形成了語(yǔ)音算法和芯片設(shè)計(jì)公司既互補(bǔ)又競(jìng)爭(zhēng)的格局。傳統(tǒng)芯片公司大規(guī)模進(jìn)入該行業(yè)，推動(dòng)了低成本、低功耗專(zhuān)用語(yǔ)音識(shí)別芯片的實(shí)現(xiàn)，將進(jìn)一步積極推動(dòng)各類(lèi)語(yǔ)音應(yīng)用的迅速發(fā)展。

目錄

1、行業(yè)概況

1.1 行業(yè)簡(jiǎn)介

1.2 發(fā)展歷程

1.3 產(chǎn)業(yè)鏈及核心環(huán)節(jié)

1.4 行業(yè)壁壘

2、AI芯片格局和主要公司

2.1 GPU和FPGA

2.2 ASIC

3、重點(diǎn)領(lǐng)域—AI語(yǔ)音識(shí)別市場(chǎng)

3.1 市場(chǎng)規(guī)模

3.2 競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)

4、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

01

行業(yè)概況

1.1 行業(yè)簡(jiǎn)介

人工智能芯片（簡(jiǎn)稱(chēng)AI芯片）是指含有專(zhuān)門(mén)處理人工智能應(yīng)用中大量計(jì)算任務(wù)模塊的芯片，屬于集成電路和人工智能的交叉領(lǐng)域。自2016年以來(lái)，谷歌、百度、阿里、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)巨頭以及多家知名的風(fēng)險(xiǎn)投資基金瘋狂涌入人工智能行業(yè)，大力推動(dòng)各初創(chuàng)算法（方案）公司在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域商業(yè)化落地。隨著人工智能在視覺(jué)識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等領(lǐng)域明確的商業(yè)化應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，人工智能算法及方案芯片化、硬件化的趨勢(shì)日益明顯，具有深度學(xué)習(xí)算法加速功能的芯片需求快速提升。

人工智能領(lǐng)域的高速發(fā)展，取決于對(duì)前沿算法的研究、落地應(yīng)用場(chǎng)景的積極探索及通過(guò)先進(jìn)的芯片設(shè)計(jì)、制造技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足日益明確的商業(yè)需求三個(gè)關(guān)鍵因素。商湯科技、曠視科技、科大訊飛、思必馳、華為、寒武紀(jì)等多家中國(guó)公司對(duì)于前沿算法的研究已經(jīng)走在全球前列，與美國(guó)齊頭并進(jìn)。中國(guó)對(duì)于落地應(yīng)用的探索更是全球領(lǐng)先，已經(jīng)出現(xiàn)包括人臉識(shí)別、智能安防、智能音箱、智能家居等多個(gè)落地的商業(yè)場(chǎng)景。新一代的AI芯片創(chuàng)業(yè)公司結(jié)合應(yīng)用特點(diǎn)，采用了合理的先進(jìn)芯片設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，與美國(guó)同類(lèi)公司相比位于同一起跑線(xiàn)上。業(yè)界普遍認(rèn)為，AI芯片之爭(zhēng)是中美兩國(guó)公司間的競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)目前暫時(shí)落后。但由于在應(yīng)用探索上更加積極，未來(lái)中國(guó)AI芯片有可能超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，成為全球領(lǐng)軍力量。

AI芯片按照應(yīng)用場(chǎng)景可以分為云端芯片和終端芯片，按照功能可以分為訓(xùn)練芯片和推理芯片。云端指服務(wù)器端，終端指包括手機(jī)、電腦、監(jiān)控?cái)z像頭、家電、消費(fèi)電子等在內(nèi)的電子終端產(chǎn)品。訓(xùn)練指通過(guò)大量的數(shù)據(jù)輸入，運(yùn)用增強(qiáng)學(xué)習(xí)等非監(jiān)督學(xué)習(xí)方法，訓(xùn)練出一個(gè)復(fù)雜深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的過(guò)程，其對(duì)芯片運(yùn)算和存儲(chǔ)的綜合性能要求很高。推理指利用訓(xùn)練好的模型，使用新的數(shù)據(jù)去得出各種結(jié)論、完成各種任務(wù)的過(guò)程，其對(duì)芯片的速度、能耗、安全和硬件成本要求較高。

按照以上兩個(gè)維度，可以將AI芯片劃分至四個(gè)象限。其中，終端/嵌入式設(shè)備以推斷應(yīng)用為主，訓(xùn)練的需求尚不是很明確，但是，未來(lái)的終端設(shè)備將逐步具備訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的能力。

圖1：AI芯片按照兩個(gè)維度分類(lèi)

資料來(lái)源：清華大學(xué)、北京未來(lái)芯片技術(shù)高精尖創(chuàng)新中心

1.2 發(fā)展歷程

自芯片誕生以來(lái)，人類(lèi)對(duì)芯片設(shè)計(jì)、高純度硅工藝、超高精密設(shè)備、物理化學(xué)工藝的不斷探索，促進(jìn)了芯片技術(shù)的快速發(fā)展，芯片的計(jì)算能力呈指數(shù)形式增長(zhǎng)，推動(dòng)了個(gè)人計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的誕生和發(fā)展。2006年，以深度學(xué)習(xí)算法為標(biāo)志的新一代人工智能誕生，2016和2017年，基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)、運(yùn)行于TPU（ASIC）上的Google人工智能AlphaGo相繼戰(zhàn)勝人類(lèi)圍棋世界冠軍李世石、柯潔，引發(fā)新一輪人工智能發(fā)展熱潮，計(jì)算能力再次成為人工智能時(shí)代的核心驅(qū)動(dòng)力。AI芯片則是計(jì)算能力提升的集中體現(xiàn)，成為人工智能“大腦”的基礎(chǔ)。

2010年至今，不同功能和定位的芯片均開(kāi)始被研發(fā)用于深度學(xué)習(xí)算法，初步形成了GPU、FPGA、ASIC等繁榮共生的AI芯片行業(yè)。

1.3 產(chǎn)業(yè)鏈及核心環(huán)節(jié)

AI芯片的設(shè)計(jì)、制造流程與其他芯片類(lèi)似，由設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試等環(huán)節(jié)組成。AI芯片設(shè)計(jì)公司下游為應(yīng)用方案公司，方案公司將其整體解決方案（包括運(yùn)行于云端和終端的各類(lèi)軟硬件）最終用于具體應(yīng)用場(chǎng)景。目前處于AI領(lǐng)域發(fā)展初期，中國(guó)的算法公司投入大量資金及精力探索落地應(yīng)用，算法公司與應(yīng)用方案公司實(shí)際上已經(jīng)合為一體。具體來(lái)看：

在下游應(yīng)用環(huán)節(jié)，算法及方案公司根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，制定云端和終端的芯片布局方案。其中，云端為應(yīng)用場(chǎng)景訓(xùn)練可靠的人工智能算法，并承擔(dān)大部分復(fù)雜的推理任務(wù)，終端直接為應(yīng)用場(chǎng)景輸出結(jié)果。目前，人工智能在安防、金融、醫(yī)療和教育等領(lǐng)域均獲得了快速落地并形成了可推廣的案例。

在上游環(huán)節(jié)，不同的人工智能算法對(duì)AI芯片的加速功能提出了不同要求，需要AI芯片設(shè)計(jì)公司根據(jù)算法特點(diǎn)，設(shè)計(jì)具有特定加速功能的芯片。按照推理和訓(xùn)練劃分來(lái)看，訓(xùn)練環(huán)節(jié)所需的運(yùn)算包括前向計(jì)算和后向更新,推斷環(huán)節(jié)則主要是前向計(jì)算。前向計(jì)算包括矩陣相乘、卷積和循環(huán)層運(yùn)算等，后向更新主要是梯度運(yùn)算。所以，兩個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)算特點(diǎn)不盡相同。云端側(cè)重訓(xùn)練，算法更加復(fù)雜和廣泛，對(duì)芯片的通用性和綜合性能要求更高；終端側(cè)重推理，算法更加高效可靠，對(duì)芯片的專(zhuān)用性和效率要求更高。同時(shí)，由于芯片具有一旦設(shè)計(jì)完成基本不可更改的硬件屬性，算法公司需要結(jié)合算法的發(fā)展現(xiàn)狀在現(xiàn)有AI芯片技術(shù)條件下選擇合適的芯片架構(gòu)及軟硬件功能劃分。

綜合來(lái)看，算法與AI芯片設(shè)計(jì)互相影響。作為AI芯片公司，需要充分了解和掌握算法規(guī)律，設(shè)計(jì)出符合發(fā)展需求的AI芯片；作為算法公司，需要在各類(lèi)AI芯片，尤其是專(zhuān)用芯片的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)算法的演進(jìn)。

圖2：AI芯片產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽?/p>

資料來(lái)源：九鼎投資整理

1.4 行業(yè)壁壘

AI芯片行業(yè)屬于人工智能和集成電路的交叉產(chǎn)業(yè)，具有雙重屬性，行業(yè)壁壘較高。

首先，人工智能行業(yè)存在兩道壁壘。第一道壁壘是算法，只有掌握深度學(xué)習(xí)算法并具備持續(xù)更新算法的能力，才算真正進(jìn)入人工智能的大門(mén)。第二道壁壘是對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的理解，只有將算法在具體應(yīng)用場(chǎng)景中落地，形成數(shù)據(jù)加算法的閉環(huán)，才能通過(guò)數(shù)據(jù)反哺算法，形成超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的優(yōu)勢(shì)。

其次，芯片設(shè)計(jì)行業(yè)存在技術(shù)、人才、經(jīng)驗(yàn)和資金的綜合壁壘。芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)多，需要多方面、多層次、多梯度的人才及豐富的量產(chǎn)工程化經(jīng)驗(yàn)。需要采用先進(jìn)制程的AI芯片，流片費(fèi)用高達(dá)幾千萬(wàn)，產(chǎn)品研發(fā)周期長(zhǎng)達(dá)1-2年，新公司的進(jìn)入門(mén)檻很高。

02

AI芯片格局和主要公司

目前，在訓(xùn)練環(huán)節(jié)，由于需要更高效地進(jìn)行大規(guī)模并行計(jì)算，英偉達(dá)GPU占據(jù)壟斷性地位，因特爾CPU+FPGA、谷歌TPU和寒武紀(jì)MLU等ASIC方案也在加速追趕。在推理環(huán)節(jié)，不同的異構(gòu)芯片或?qū)Ｓ眯酒懔Ρ憩F(xiàn)處在發(fā)展變化的過(guò)程中。云端推理方面，Intel的CPU+FPGA架構(gòu)具有強(qiáng)大能力，英偉達(dá)也通過(guò)Volta架構(gòu)大大提升了其GPU的推理性能；終端推理方面，由于更接近最終應(yīng)用，不同的細(xì)分市場(chǎng)算法差別較大，ASIC由于專(zhuān)用性強(qiáng)、效率高、功耗低，成為主流選擇，F(xiàn)PGA則適合用于算法方案快速變化的終端領(lǐng)域。

綜合來(lái)看，未來(lái)可能呈現(xiàn)如下產(chǎn)業(yè)格局：GPU應(yīng)用于高端復(fù)雜算法、高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心；ASIC在云端訓(xùn)練、推理及智能終端廣泛應(yīng)用；FPGA 應(yīng)用于變化較快的行業(yè)應(yīng)用和虛擬化云平臺(tái)。

表1：四類(lèi)人工智能芯片對(duì)比

資料來(lái)源：九鼎投資整理

2.1 GPU和FPGA

1、GPU

GPU（Graphics Processing Unit）是一種進(jìn)行圖形運(yùn)算工作的微處理器。隨著通用計(jì)算技術(shù)發(fā)展，GPU的功能已經(jīng)不再局限于圖形處理，在浮點(diǎn)運(yùn)算、并行計(jì)算等高性能計(jì)算方面開(kāi)始有廣泛的應(yīng)用。目前支持金融工程學(xué)、氣象及海洋建模、數(shù)據(jù)科學(xué)及分析、國(guó)防與情報(bào)、制造業(yè)（CAD制圖及CED）、成像與計(jì)算機(jī)視覺(jué)、醫(yī)學(xué)影像、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化、計(jì)算化學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域共150多種應(yīng)用程序的加速。但由于其功耗較高，主要用于云端計(jì)算。

GPU是目前深度學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練的首選芯片，在該領(lǐng)域擁有最高的市占率。其擁有完備的人工智能計(jì)算軟件生態(tài)，越來(lái)越多的深度學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)支持基于GPU的深度學(xué)習(xí)加速。與CPU相比，GPU適用于密集型程序以及并行計(jì)算，而CPU擅長(zhǎng)于邏輯運(yùn)算和串行計(jì)算。

（1）英偉達(dá)（NVIDIA）

英偉達(dá)的GPU產(chǎn)品主要包括PC端處理器GeForce、移動(dòng)處理器Tegra和深度學(xué)習(xí)芯片Tesla。其中Tesla的核心產(chǎn)品包括基于PASCAL架構(gòu)和Volta架構(gòu)的系列芯片。

目前英偉達(dá)的GPU產(chǎn)品主要應(yīng)用于各類(lèi)計(jì)算平臺(tái)、數(shù)據(jù)中心加速和深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，應(yīng)用領(lǐng)域包括醫(yī)療、汽車(chē)、智能家電、金融服務(wù)等?；赥egra系列處理器，英偉達(dá)發(fā)布了DRIVE PX開(kāi)放式人工智能車(chē)輛計(jì)算平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)包括高速公路自動(dòng)駕駛與高清制圖在內(nèi)的自動(dòng)巡航功能，應(yīng)用的特斯拉ModelS已經(jīng)開(kāi)始量產(chǎn)，百度、沃爾沃也跟英偉達(dá)達(dá)成了合作，他們都將生產(chǎn)搭載DRIVE PX的智能駕駛汽車(chē)。

英偉達(dá)2018年5月推出的Telsa V100浮點(diǎn)運(yùn)算速度提高了1.5倍，深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練速度提高了12倍，推理速度提高了6倍。

（2）ATI（被AMD收購(gòu)）

ATI是與英偉達(dá)齊名的顯卡制造商，2006年被AMD以54億美元收購(gòu)。2017年8月，AMD搭載深度學(xué)習(xí)功能的新一代GPU正式發(fā)布，在各項(xiàng)測(cè)試和應(yīng)用中性能超過(guò)英偉達(dá)Pascal系列。2018年，AMD 公開(kāi)展示了全球首款7納米制程的GPU芯片原型?？傮w而言，AMD在產(chǎn)品生態(tài)和市場(chǎng)份額方面不如英偉達(dá)，但仍是全球僅次于英偉達(dá)的GPU廠商。

（3）景嘉微

景嘉微是國(guó)內(nèi)唯一擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和成熟產(chǎn)品的圖形處理芯片公司。公司創(chuàng)建于2006年4月，2016年3月在深圳證券交易所掛牌上市，現(xiàn)有員工400多人。公司創(chuàng)新的MPPA架構(gòu)提供單芯片超算解決方案，具有高性能、低功耗、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，可以為視頻、網(wǎng)絡(luò)、電信、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的云計(jì)算應(yīng)用實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)加速，還可以為航空航天、國(guó)防、汽車(chē)等領(lǐng)域的嵌入式應(yīng)用提供嵌入式高性能運(yùn)算能力。但是，景嘉微與國(guó)外GPU巨頭技術(shù)差距較大，短期內(nèi)尚無(wú)可能影響人工智能GPU芯片的產(chǎn)業(yè)格局。

2、FPGA

FPGA為現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列。高密度計(jì)算、大吞吐量和低功耗的特點(diǎn)使其在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域有較大的發(fā)展空間。在通信領(lǐng)域，F(xiàn)PGA主要用在通信和無(wú)線(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)中心提供更高的能源效率、更低的成本和更高的擴(kuò)展性，還可以用于 5G 的可編程解決方案；在工業(yè)領(lǐng)域，F(xiàn)PGA可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)器視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制；在汽車(chē)領(lǐng)域，F(xiàn)PGA成為 ADAS 的主要處理平臺(tái)，提供實(shí)時(shí)圖像分析與智能傳輸。由于 FPGA 可編程，其在提供差異化產(chǎn)品和快速響應(yīng)上有著極大的優(yōu)勢(shì)。此外，CPU+FPGA 的混合結(jié)構(gòu)也可用于云服務(wù)計(jì)算。

FPGA的市場(chǎng)發(fā)展迅速，但技術(shù)門(mén)檻比較高，目前市場(chǎng)上主要由Xilinx（賽靈思）與 Altera（阿爾特拉）兩家公司主導(dǎo)，兩家市場(chǎng)份額合計(jì)達(dá)80%以上。

（1）賽靈思（Xilinx）

Xilinx是全球排名第一的可編程邏輯完整解決方案的供應(yīng)商。公司成立于1984年，Xilinx首創(chuàng)了現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)這一技術(shù)，并于1985年首次推出商業(yè)化產(chǎn)品。Xilinx研發(fā)、制造并銷(xiāo)售多種類(lèi)型的集成電路、軟件設(shè)計(jì)工具以及作為預(yù)定義系統(tǒng)級(jí)功能的IP(Intellectual Property)核。Xilinx產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于從移動(dòng)通信基站到DVD播放機(jī)的數(shù)字電子應(yīng)用技術(shù)中。作為FPGA技術(shù)的發(fā)明者和產(chǎn)業(yè)龍頭型公司，Xilinx約占全球FPGA市場(chǎng)出貨量的50%，在高端FPGA市場(chǎng)（16nm、20nm、28nm）占有較大優(yōu)勢(shì)。公司在全世界擁有7500多家客戶(hù)，包括IBM、NEC、Samsung，Siemens、Sony等知名公司。

（2）阿爾特拉（Altera）

Altera在FPGA領(lǐng)域長(zhǎng)期占據(jù)領(lǐng)先地位，是Xilinx之外另一家FPGA寡頭級(jí)企業(yè)。Altera公司的FPGA分為兩大類(lèi)，一種側(cè)重低成本應(yīng)用，容量中等，性能可以滿(mǎn)足一般的邏輯設(shè)計(jì)要求，如Cyclone，CycloneII；還有一種側(cè)重于高性能應(yīng)用，容量大，能滿(mǎn)足各類(lèi)高端應(yīng)用，如Stratix，StratixII等。Altera的FPGA產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、消費(fèi)電子、軍事航空、醫(yī)療、無(wú)線(xiàn)通信等多個(gè)領(lǐng)域。

2015年末Intel斥資167億美元收購(gòu)了Altera公司。Intel計(jì)劃將Altera的可定制芯片和自有的標(biāo)準(zhǔn)化半導(dǎo)體相整合，以針對(duì)網(wǎng)絡(luò)搜索、機(jī)器學(xué)習(xí)等特定任務(wù)打造更加高效的產(chǎn)品解決方案。

（3）深鑒科技（被Xilinx收購(gòu)）

深鑒科技提供基于FPGA平臺(tái)的人工智能加速解決方案，2018年8月被賽靈思收購(gòu)。深鑒科技在深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壓縮、指令集與計(jì)算架構(gòu)等領(lǐng)域具有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，其關(guān)于深度壓縮的論文與谷歌DeepMind的論文并列ICLR2016最佳論文。2016年Open Power峰會(huì)上全球最大FPGA廠商介紹深度學(xué)習(xí)處理器新方法中的技術(shù)部分大多來(lái)自深鑒科技。深鑒科技基于FPGA的DPU產(chǎn)品可為多行業(yè)提供深度學(xué)習(xí)加速解決方案。相對(duì)于CPU、GPU等通用化產(chǎn)品具有更高的能效，目前已經(jīng)應(yīng)用于安防、大數(shù)據(jù)等行業(yè)。

中國(guó)其他的FPGA芯片公司，包括京微齊力、高云、安路、智多晶等，普遍還未能量產(chǎn)高性能FPGA，短期內(nèi)尚無(wú)可能影響人工智能FPGA的產(chǎn)業(yè)格局。

2.2 ASIC

ASIC（Application Specific Integrated Circuits）指針對(duì)特定需求而設(shè)計(jì)、制造的集成電路。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器是ASIC專(zhuān)用電路在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用形態(tài)。目前，國(guó)際龍頭芯片廠商在GPU和FPGA領(lǐng)域?qū)I芯片應(yīng)用競(jìng)爭(zhēng)呈現(xiàn)白熱化，而隨著未來(lái)終端人工智能應(yīng)用的興起，為深度學(xué)習(xí)算法定制的ASIC芯片在計(jì)算速度和功耗上大大優(yōu)于GPU和FPGA，伴隨人工智能加速對(duì)行業(yè)滲透，未來(lái)在安防、智能終端、金融、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，ASIC將得到廣泛應(yīng)用，廣闊的市場(chǎng)空間使ASIC大規(guī)模應(yīng)用成為可能。可以預(yù)見(jiàn)，專(zhuān)用AI芯片（ASIC）將成為新晉AI芯片領(lǐng)域廠商與傳統(tǒng)巨頭競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。同時(shí)，我國(guó)專(zhuān)用AI芯片公司與世界領(lǐng)先水平差距不大，某些領(lǐng)域位于世界前沿，ASIC將成為我國(guó)芯片行業(yè)彎道超車(chē)的關(guān)鍵。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一些面向終端人工智能的ASIC芯片企業(yè)，大致可以劃分為四類(lèi)：一是互聯(lián)網(wǎng)、通信類(lèi)巨頭的芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)；二是存在多年的成熟的芯片設(shè)計(jì)公司；三是新創(chuàng)立的AI芯片創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)/公司；四是延伸做AI芯片的算法公司，

1、互聯(lián)網(wǎng)、通信類(lèi)巨頭

以華為、百度等為代表的巨頭公司，在算法、數(shù)據(jù)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，為了延伸實(shí)現(xiàn)AI應(yīng)用的落地，加快了芯片端的布局，但主要集中在云端芯片上。

（1）谷歌

谷歌的TPU(Tensor Processing Unit)是一種專(zhuān)用的加速器芯片，跟其深度學(xué)習(xí)軟件Tensor Flow 匹配。TPU 專(zhuān)門(mén)針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行裁減，運(yùn)行單個(gè)操作時(shí)需要的晶體管更少，其研發(fā)目的是為了替代GPU，實(shí)現(xiàn)更高效率的深度學(xué)習(xí)。

TPU的設(shè)計(jì)不僅僅是針對(duì)某種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，而是能夠在多種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN、LSTM，以及大型全連接網(wǎng)絡(luò)模型等）中執(zhí)行CISC（復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)）的指令。在TOPS / Watt（每瓦特性能）功耗效率測(cè)試中，TPU的性能要優(yōu)于常規(guī)的處理器30到80倍；而同傳統(tǒng)的GPU/CPU的計(jì)算組合相比，TPU的處理速度快15到30倍；更為關(guān)鍵的是，由于TPU的運(yùn)用，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所需要的代碼數(shù)量也大幅的減少。在深度學(xué)習(xí)技術(shù)迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)和算力要求快速提高的人工智能時(shí)代，谷歌的這一替代方案將為硬件大規(guī)模減負(fù)，進(jìn)一步降低人工智能的硬件成本。

（2）華為海思

華為海思作為我國(guó)芯片領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)之一，2017年發(fā)布了全球首款A(yù)I移動(dòng)端芯片麒麟970，搶先一步占領(lǐng)AI芯片制高點(diǎn)，引起業(yè)界廣泛關(guān)注。麒麟970采用了行業(yè)高標(biāo)準(zhǔn)的TSMC 10nm工藝，集成了55億個(gè)晶體管，實(shí)現(xiàn)了1.2Gbps的峰值下載速率，創(chuàng)新性地集成了NPU專(zhuān)用硬件處理單元，并設(shè)計(jì)了HiAI移動(dòng)計(jì)算架構(gòu)。

2018年9月，華為海思再次發(fā)布了新一代產(chǎn)品麒麟980。該產(chǎn)品基于CPU、GPU、NPU、ISP和DDR，實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)融合優(yōu)化的異構(gòu)架構(gòu)，并創(chuàng)下了六項(xiàng)世界第一：首次使用領(lǐng)先的TSMC 7nm制造工藝，首次在移動(dòng)端芯片搭載雙NPU，首先實(shí)現(xiàn)基于ARM Cortex-A76 CPU架構(gòu)進(jìn)行商業(yè)開(kāi)發(fā)等。其中，搭載的寒武紀(jì)NPU采用雙核結(jié)構(gòu)，其圖像識(shí)別速度比麒麟970提升120%。

此外，華為海思在監(jiān)控SOC芯片領(lǐng)域市占率全球第一，其集成AI本地推斷功能的監(jiān)控SOC必將在市場(chǎng)中占據(jù)重要位置。

（3）百度

百度聯(lián)合硬件廠商推出DuerOS智慧芯片，是百度在人工智能與硬件設(shè)備一體化方面的新探索。DuerOS智慧芯片擁有低成本芯片和模組，可以以芯片嵌入的形式放到任何硬件中，能夠更加快速而廣泛地應(yīng)用到更多場(chǎng)景?？梢钥闯?，百度在利用“算法+芯片”的組合實(shí)現(xiàn)人工智能產(chǎn)業(yè)化落地。

2018年7月，百度發(fā)布首款云端AI芯片“昆侖”，這是百度基于八年的CPU、GPU和FPGA的AI加速器研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，在中國(guó)大規(guī)模AI運(yùn)算實(shí)踐中，經(jīng)過(guò)20多次迭代產(chǎn)生的芯片。相對(duì)于谷歌TPU擅長(zhǎng)浮點(diǎn)計(jì)算，百度AI芯片更擅長(zhǎng)混合精度計(jì)算，一些場(chǎng)景下計(jì)算性能強(qiáng)2-3倍，同時(shí)功耗更低，將應(yīng)用于未來(lái)的自動(dòng)駕駛、圖像識(shí)別等領(lǐng)域。

2、傳統(tǒng)芯片公司

由于人工智能算法逐漸開(kāi)源和普及，一些存在多年的成熟的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)迅速完成了人工智能算法的吸收和研究，針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域推出了終端AI芯片。這些成熟的芯片設(shè)計(jì)公司在成本控制、芯片定義、客戶(hù)渠道方面具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。

集成AI功能的音視頻SOC芯片系列可廣泛應(yīng)用于機(jī)頂盒、數(shù)字電視、智能音箱、平板電腦等家電及消費(fèi)電子市場(chǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域眾多，市場(chǎng)空間巨大，是消費(fèi)電子的主戰(zhàn)場(chǎng)之一。中國(guó)音視頻SOC芯片的巨頭公司全部入場(chǎng)，未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)將十分激烈。

（1）杭州國(guó)芯

作為知名機(jī)頂盒SOC芯片設(shè)計(jì)公司的杭州國(guó)芯，針對(duì)語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域， 2017年推出了集成NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）的SOC級(jí)AI芯片，其針對(duì)人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，將算法、軟件、硬件深度整合，是一顆具備高智慧、低功耗、全集成特點(diǎn)的全新語(yǔ)音交互AI芯片，能夠幫助終端產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)本地離線(xiàn)、低功耗和可移動(dòng)的語(yǔ)音識(shí)別，主要面向智能音箱、智能電視、智能玩具等熱點(diǎn)領(lǐng)域。

（2）瑞芯微

作為數(shù)字音視頻、移動(dòng)多媒體芯片研發(fā)廠商，瑞芯微2018年推出了其首次采用CPU+GPU+NPU硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的AI芯片，其特點(diǎn)是融合了瑞芯微在機(jī)器視覺(jué)、語(yǔ)音處理領(lǐng)域的多年經(jīng)驗(yàn)，硬件性能高、平臺(tái)兼容性強(qiáng)。2019年初發(fā)布了定位于IoT領(lǐng)域的最新AI芯片，支持語(yǔ)音喚醒和識(shí)別、人臉檢測(cè)和識(shí)別等。目前，瑞芯微的AI芯片已經(jīng)用于喜馬拉雅智能音箱、阿里巴巴人臉支付產(chǎn)品上。

（3）晶晨半導(dǎo)體

晶晨半導(dǎo)體是一家OTT/IPTV機(jī)頂盒以及智能電視和智能家居芯片設(shè)計(jì)公司。目前，晶晨半導(dǎo)體提出將在鞏固智能電視技術(shù)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，融合人工智能的創(chuàng)新科技，積極開(kāi)發(fā)含有嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器的人工智能電視系列芯片，向萬(wàn)物智能互聯(lián)生態(tài)邁進(jìn)。產(chǎn)品方面，晶晨推出了12nm 超高性能六核人工智能顯示芯片，內(nèi)置NN（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）處理器的半通用終端AI芯片，可用于智能攝像頭、智能音箱等智能家居領(lǐng)域。

（4）全志科技

全志科技是一家專(zhuān)注于智能終端應(yīng)用處理器SOC、高性能模擬器件和無(wú)線(xiàn)互聯(lián)芯片的設(shè)計(jì)公司。近期，全志科技在多個(gè)系列芯片產(chǎn)品中融合了語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別的人工智能技術(shù)，具有視覺(jué)和語(yǔ)音算法加速模塊。

（5）聯(lián)發(fā)科

聯(lián)發(fā)科是全球知名的IC設(shè)計(jì)公司，專(zhuān)注于無(wú)線(xiàn)通訊及數(shù)字多媒體技術(shù)。2018年底，聯(lián)發(fā)科發(fā)布了內(nèi)建多核心人工智能處理器的芯片P70。2019年初，聯(lián)發(fā)科又將手機(jī)領(lǐng)域的AI專(zhuān)核（APU）策略引入到智能音箱及其他智能硬件中，支持終端側(cè)AI解決方案。

3、初創(chuàng)芯片公司

部分高校、科研院所和海歸團(tuán)隊(duì)，基于AI算法及芯片的技術(shù)積累，創(chuàng)辦多家AI芯片公司，針對(duì)某些特定應(yīng)用領(lǐng)域的需求，推出定制化的AI芯片。

（1）寒武紀(jì)

寒武紀(jì)科技的前身是中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所下的一個(gè)課題組，早在2008年就開(kāi)始研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和芯片，并于2012年開(kāi)始陸續(xù)發(fā)表研究成果，公司創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官陳天石教授是處理器架構(gòu)和人工智能領(lǐng)域享有國(guó)際盛譽(yù)的青年科學(xué)家。寒武紀(jì)主要產(chǎn)品是各類(lèi)智能云服務(wù)器、智能終端以及智能機(jī)器人的核心處理器芯片。

2018年5月，寒武紀(jì)發(fā)布了首款云端AI芯片MLU100。該芯片采用了最新的 MLUv01架構(gòu)和TSMC 16nm 工藝，可工作在平衡模式（主頻 1Ghz）和高性能模式（1.3GHz）主頻下，等效理論峰值速度則分別可以達(dá)到 128 萬(wàn)億次定點(diǎn)運(yùn)算和166.4 萬(wàn)億次定點(diǎn)運(yùn)算，其功耗為 80w/110w。同時(shí)，寒武紀(jì)還發(fā)布了終端AI芯片1M，也是其第三代機(jī)器學(xué)習(xí)專(zhuān)用芯片，1M綜合性能是其前代產(chǎn)品十倍。

（2）地平線(xiàn)

地平線(xiàn)成立于2015年，創(chuàng)始人是前百度深度學(xué)習(xí)研究院負(fù)責(zé)人余凱。BPU(BrainProcessing Unit)是地平線(xiàn)機(jī)器人自主設(shè)計(jì)研發(fā)高效的人工智能處理器架構(gòu)IP，支持ARM/GPU/FPGA/ASIC，專(zhuān)注于自動(dòng)駕駛、人臉圖像辨識(shí)等專(zhuān)用領(lǐng)域。地平線(xiàn)基于高斯架構(gòu)的嵌入式人工智能解決方案在智能駕駛、智能生活、公共安防三個(gè)領(lǐng)域開(kāi)始進(jìn)行應(yīng)用，地平線(xiàn)的第一代BPU采用TSMC的40nm工藝，相對(duì)于傳統(tǒng)CPU/GPU,能效可以提升2~3個(gè)數(shù)量級(jí)(100~1,000倍左右)，目前處在量產(chǎn)前階段。

（3）比特大陸

比特大陸成立于2013年，是一家專(zhuān)注于高速、低功耗定制數(shù)字貨幣礦機(jī)芯片設(shè)計(jì)研發(fā)的公司。

比特大陸在2017世界人工智能大會(huì)上發(fā)布了面向人工智能應(yīng)用的專(zhuān)用定制芯片Sophon BM1680，深度學(xué)習(xí)加速卡SC1和SC1+，以及智能視頻分析服務(wù)器SS1，正式進(jìn)軍人工智能行業(yè)。2018年10月，比特大陸發(fā)布了新一代終端人工智能芯片BM1880，其比上一代產(chǎn)品性能提升5倍以上，一同發(fā)布的還有算豐智能服務(wù)器SA3、嵌入式AI迷你機(jī)SE3、3D人臉識(shí)別智能終端以及基于BM1880的開(kāi)發(fā)板、AI模塊、算力棒等產(chǎn)品，開(kāi)始全力向?qū)Ｓ媒K端AI芯片邁進(jìn)。

（4）嘉楠科技

嘉楠科技成立于2013年，是最早專(zhuān)注于數(shù)字區(qū)塊鏈計(jì)算設(shè)備的公司之一。目前推出了同時(shí)具備視覺(jué)識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別的人工智能終端芯片勘智@K210系列芯片。該芯片具備高速卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器（KPU）和音頻處理加速器（APU）,可靈活與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、軟件系統(tǒng)、云計(jì)算平臺(tái)等相關(guān)的基礎(chǔ)信息技術(shù)相結(jié)合，可廣泛應(yīng)用于廣告/大數(shù)據(jù)收集、安防監(jiān)控、物流檢測(cè)、無(wú)人商店、疲勞安全監(jiān)測(cè)、電力/電源控制、玩具及機(jī)器人等市場(chǎng)，并且已經(jīng)在智能家居、智慧工廠、人臉識(shí)別等多個(gè)領(lǐng)域有成功應(yīng)用案例。

（5）西井科技

西井科技成立于2015年5月，是一家開(kāi)發(fā)“類(lèi)腦AI芯片+算法”的科技公司，其芯片用FPGA電路模擬神經(jīng)元，成品有100億規(guī)模的仿真神經(jīng)元，以實(shí)現(xiàn)SNN的工作方式。其產(chǎn)品Deepsouth與 IBM的truenorth構(gòu)成競(jìng)品。由于架構(gòu)特殊，這些芯片計(jì)算能力強(qiáng)，可用于基因測(cè)序、模擬大腦放電等醫(yī)療領(lǐng)域。同時(shí)，西井科技還有一款5000萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元的商用芯片，由于體積小、功耗低，可用于便攜式醫(yī)療設(shè)備。

（6）啟英泰倫

成都啟英泰倫科技有限公司成立于2015年11月，是一家專(zhuān)注于人工智能終端芯片設(shè)計(jì)及配套智能算法引擎開(kāi)發(fā)的公司。2016年9月，推出了全球首款深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能語(yǔ)音識(shí)別芯片CI1006。CI1006芯片集成了啟英泰倫自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元BNPU，也采用了ARM最為先進(jìn)的MCU內(nèi)核Cortex-M4F，形成專(zhuān)用的SoC架構(gòu)，具備高性能、低功耗、高識(shí)別率、低成本等優(yōu)點(diǎn)，可以支持本地語(yǔ)音檢測(cè)、喚醒，以及數(shù)百條離線(xiàn)命令詞條的識(shí)別。

（7）ThinkForce

ThinkForce成立于2017年，是一家由依圖科技戰(zhàn)略投資的智能芯片研發(fā)商。依圖作為國(guó)內(nèi)四大CV（計(jì)算機(jī)視覺(jué)）獨(dú)角獸之一，擁有強(qiáng)大的AI算法能力和人臉數(shù)據(jù)庫(kù)。2019年5月，依圖召開(kāi)發(fā)布會(huì)推出了與ThinkForce聯(lián)合開(kāi)發(fā)的云端深度學(xué)習(xí)推理定制化SoC芯片“求索”?！扒笏鳌辈捎昧俗灾髦R(shí)產(chǎn)權(quán)的Many Core架構(gòu)，運(yùn)用在依圖的云端和邊緣服務(wù)器上，針對(duì)視覺(jué)領(lǐng)域不同運(yùn)算進(jìn)行加速，適用于人臉識(shí)別、車(chē)輛檢測(cè)、視頻結(jié)構(gòu)化分析、行人再識(shí)別等多種視覺(jué)推理任務(wù)。AI芯片的量產(chǎn)標(biāo)志著依圖完成了從算法到芯片的跳躍，形成了軟件到硬件的垂直整合能力及完善的人工智能軟硬件方案。

4、算法公司

部分AI算法公司苦于無(wú)法找到充分滿(mǎn)足算法需求的芯片，希望依靠自身能力提供完整的軟硬件解決方案，因此，開(kāi)始根據(jù)自己的需求開(kāi)發(fā)完全定制化的AI芯片。

隨著AI算法在視覺(jué)識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域的快速落地，相關(guān)算法公司意識(shí)到“算法+芯片+數(shù)據(jù)”的模式能夠有效實(shí)現(xiàn)規(guī)模化并降低成本。在語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域，由于支持AI語(yǔ)音識(shí)別算法的終端ASIC的芯片復(fù)雜度相對(duì)較低，部分算法公司已經(jīng)研發(fā)出專(zhuān)用于語(yǔ)音識(shí)別的AI芯片。主要代表有云知聲、思必馳等。

圖3：我國(guó)AI芯片企業(yè)分布

資料來(lái)源：公開(kāi)資料、九鼎投資整理

03

重點(diǎn)領(lǐng)域—AI語(yǔ)音識(shí)別市場(chǎng)

3.1 市場(chǎng)規(guī)模

語(yǔ)音語(yǔ)義識(shí)別是指通過(guò)語(yǔ)音信號(hào)處理和語(yǔ)義識(shí)別，使得計(jì)算機(jī)自動(dòng)理解人類(lèi)口述語(yǔ)言的技術(shù)。語(yǔ)音識(shí)別主要步驟為信號(hào)搜集、降噪、特征提取解碼三步，提取的特征在后臺(tái)由經(jīng)過(guò)語(yǔ)音大數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到的語(yǔ)音模型對(duì)其進(jìn)行解碼，最終把語(yǔ)音轉(zhuǎn)化為文本。語(yǔ)義識(shí)別則通過(guò)自然語(yǔ)言分析，理解人類(lèi)語(yǔ)言表達(dá)的意思。

根據(jù)Research and Markets研究預(yù)測(cè)，全球智能語(yǔ)音市場(chǎng)將持續(xù)快速增長(zhǎng)，到2020年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到191.7億美元。目前階段，語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用市場(chǎng)主要為智能音箱、智能語(yǔ)音交互家電等領(lǐng)域，可以預(yù)見(jiàn)，智能語(yǔ)音識(shí)別還將在自動(dòng)駕駛、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域得到深度應(yīng)用。語(yǔ)音語(yǔ)義識(shí)別的終極發(fā)展目標(biāo)為多語(yǔ)言自動(dòng)翻譯技術(shù)及設(shè)備，一旦該最終目標(biāo)成為現(xiàn)實(shí)，將有可能徹底打破不同語(yǔ)言之間的交流障礙，重現(xiàn)“巴比倫之塔”，對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生極其深遠(yuǎn)的影響。

1、智能音箱市場(chǎng)

智能音箱領(lǐng)域正在迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。目前，包括亞馬遜、谷歌、阿里、小米、百度、京東、華為在內(nèi)的全球互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)巨頭陸續(xù)進(jìn)入智能音箱領(lǐng)域， 并將其提升到戰(zhàn)略產(chǎn)品的高度。一方面，智能音箱作為智能家居的入口，有望帶動(dòng)其他硬件產(chǎn)品快速增長(zhǎng)；另一方面，通過(guò)智能音箱作為家庭數(shù)據(jù)入口，各巨頭有望在未來(lái)拓展其它商業(yè)模式。

2018年全球市場(chǎng)智能音箱出貨量約為8620萬(wàn)臺(tái)，同比增加170%，遠(yuǎn)超市場(chǎng)預(yù)期。2018年中國(guó)智能音箱累計(jì)出貨量超過(guò)2000萬(wàn)臺(tái)。2018年第四季度達(dá)到860萬(wàn)臺(tái)，阿里巴巴、小米和百度等互聯(lián)網(wǎng)巨頭占據(jù)市場(chǎng)前列，市場(chǎng)份額分別為31%、29%和28%。

表2：主要智能語(yǔ)音音箱出貨量及采用芯片方案統(tǒng)計(jì)（單位：萬(wàn)臺(tái)）

資料來(lái)源：公司官網(wǎng)、智東西、九鼎投資整理

2、智能語(yǔ)音交互家電市場(chǎng)

除了迅速增長(zhǎng)的智能音箱領(lǐng)域，各大家電廠商也都在積極集成語(yǔ)音交互功能。語(yǔ)音交互既能為產(chǎn)品增加一個(gè)新穎獨(dú)特的功能，也能成為家庭語(yǔ)音入口并持續(xù)積累用戶(hù)行為信息。

1）智能電視市場(chǎng)

隨著以小米電視為代表的智能電視逐步普及，看電視的方式在過(guò)去三年間發(fā)生了巨大的變化，年輕一代的電視觀眾迅速完成了從被動(dòng)收看直播到主動(dòng)點(diǎn)播甚至搜索內(nèi)容的模式轉(zhuǎn)變。語(yǔ)音交互為智能電視的內(nèi)容搜索功能帶來(lái)了極大的便利，將有力地帶動(dòng)高質(zhì)量付費(fèi)內(nèi)容的收入增長(zhǎng)。目前，創(chuàng)維、小米、暴風(fēng)、海爾等均已推出智能語(yǔ)音識(shí)別電視。

2017年，中國(guó)智能電視銷(xiāo)量達(dá)4736.5萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)13.8%，2018年智能電視銷(xiāo)量將突破5000萬(wàn)臺(tái)。預(yù)計(jì)語(yǔ)音交互將迅速成為智能電視的標(biāo)準(zhǔn)配置，成為語(yǔ)音交互技術(shù)的另一個(gè)巨大市場(chǎng)。

2）智能語(yǔ)音空調(diào)

2017年，全國(guó)空調(diào)內(nèi)銷(xiāo)量8875.5萬(wàn)臺(tái),同比增長(zhǎng)46.8%。近幾年，空調(diào)每年內(nèi)銷(xiāo)量保持在6000萬(wàn)臺(tái)以上，美的、格力、海爾、奧克斯、長(zhǎng)虹均已推出語(yǔ)音智能空調(diào)，具有智能語(yǔ)音交互功能的空調(diào)市場(chǎng)空間巨大。

3）其它語(yǔ)音交互市場(chǎng)

2018年以來(lái)，具備語(yǔ)音識(shí)別功能的兒童故事機(jī)（機(jī)器人）、自動(dòng)晾衣架等產(chǎn)品的出貨量及增速均超過(guò)預(yù)期，帶來(lái)大量的智能語(yǔ)音識(shí)別芯片需求。根據(jù)最新的市場(chǎng)調(diào)研粗略估計(jì)，全國(guó)自動(dòng)晾衣架年出貨量超過(guò)3000萬(wàn)件，兒童故事機(jī)（機(jī)器人）年出貨量也有望達(dá)到4000萬(wàn)臺(tái)。預(yù)計(jì)語(yǔ)音識(shí)別功能的滲透率將在未來(lái)3年超過(guò)50%。

3.2 發(fā)展態(tài)勢(shì)

1、終端語(yǔ)音識(shí)別芯片集成AI模塊趨勢(shì)明確，但是在集成方式、功能定位方面存在不同策略。

目前，運(yùn)用于終端語(yǔ)音識(shí)別的AI芯片分為通用型、半通用型和專(zhuān)用型。通用型AI芯片類(lèi)似CPU，AI算法直接在主控芯片的計(jì)算單元中加速，可以保證該芯片能適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景需要，靈活性較強(qiáng)，但成本和功耗相對(duì)較高，例如應(yīng)用于天貓智能音箱的聯(lián)發(fā)科芯片。半通用型AI芯片采用異構(gòu)設(shè)計(jì)，常為CPU+NN模塊的方式，NN模塊專(zhuān)門(mén)加速AI算法，CPU作為補(bǔ)充，意圖在靈活性及成本、功耗取得折中，例如應(yīng)用在小米小愛(ài)同學(xué)智能音箱的晶晨芯片。專(zhuān)用型芯片是針對(duì)語(yǔ)音識(shí)別設(shè)計(jì)的AISC芯片，實(shí)現(xiàn)更低的成本及功耗，靈活性稍弱。由于語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用逐漸成熟，市場(chǎng)需求逐步明確，針對(duì)特定場(chǎng)景的高效率、低功耗專(zhuān)用型AI芯片將成為主流產(chǎn)品。

此外，目前上市的語(yǔ)音終端產(chǎn)品中，針對(duì)不同的應(yīng)用市場(chǎng)，部署的AI算法復(fù)雜程度各有不同。有的僅實(shí)現(xiàn)離線(xiàn)狀態(tài)下關(guān)鍵詞喚醒，如智能音箱；有的則實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵詞識(shí)別、離線(xiàn)對(duì)話(huà)等輕量級(jí)的語(yǔ)音語(yǔ)義識(shí)別，如智能家電；有的需要在離線(xiàn)狀態(tài)下依然支持全功能的語(yǔ)音語(yǔ)義識(shí)別，如車(chē)載場(chǎng)景。可以推斷，由于AI算法尤其是訓(xùn)練算法的復(fù)雜性及不斷演進(jìn)，語(yǔ)音及語(yǔ)音識(shí)別仍將以云端運(yùn)算為主。但同時(shí)，隨著語(yǔ)音算法的進(jìn)化和終端芯片的迭代升級(jí)，終端AI語(yǔ)音芯片將部署更多的AI算法加速模塊，以實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)速度，滿(mǎn)足車(chē)載等多元化的場(chǎng)景需求，與云端訓(xùn)練和推理互補(bǔ)，提升用戶(hù)體驗(yàn)。

2、傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)芯片設(shè)計(jì)公司的加入，加快了語(yǔ)音識(shí)別芯片的落地和量產(chǎn)。

國(guó)內(nèi)杭州國(guó)芯、啟英泰倫等AI芯片公司率先量產(chǎn)語(yǔ)音識(shí)別終端AI芯片，各音視頻SOC芯片巨頭公司聯(lián)發(fā)科、瑞芯微、全志、晶晨也逐步推出類(lèi)似產(chǎn)品。專(zhuān)業(yè)芯片設(shè)計(jì)公司與算法公司合作，憑借自身成熟的芯片設(shè)計(jì)、產(chǎn)品定義和成本控制能力，推出了低成本、低功耗、可離線(xiàn)喚醒和語(yǔ)音識(shí)別功能的AI芯片，應(yīng)用于在智能音箱、智能家電等終端產(chǎn)品中，預(yù)計(jì)2019年出貨量將達(dá)到千萬(wàn)級(jí)，未來(lái)3-5年將保持快速增長(zhǎng)。

3、算法公司開(kāi)始延伸至芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，形成算法和芯片公司既互補(bǔ)又競(jìng)爭(zhēng)的格局。

國(guó)內(nèi)語(yǔ)音識(shí)別算法公司中，科大訊飛占據(jù)主導(dǎo)地位，同時(shí)有云知聲、出門(mén)問(wèn)問(wèn)、思必馳、ROKID、依圖科技等知名的初創(chuàng)AI公司，形成一超多強(qiáng)的局面。各家在算法總體水平上相對(duì)接近，各有擅長(zhǎng)的細(xì)分領(lǐng)域。為了更好的將算法方案落地并通過(guò)規(guī)?；档统杀荆糠终Z(yǔ)音算法公司開(kāi)始自研AI芯片，推出能夠加速自有算法的AI專(zhuān)用型芯片，幫助其更快的在特定應(yīng)用領(lǐng)域形成落地應(yīng)用。部分算法公司通過(guò)合資設(shè)立芯片公司、與傳統(tǒng)芯片公司合作開(kāi)發(fā)等多種方式進(jìn)入AI芯片領(lǐng)域。算法及方案公司開(kāi)發(fā)芯片，可以更加準(zhǔn)確的把握其自身的功能需求，但其在產(chǎn)品定義、成本控制、研發(fā)周期、供應(yīng)鏈管理等多個(gè)環(huán)節(jié)的競(jìng)爭(zhēng)力還有待時(shí)間檢驗(yàn)。

（1）科大訊飛

科大訊飛是國(guó)內(nèi)語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域唯一的上市公司，擁有全鏈路的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，建立了開(kāi)放的云平臺(tái)，利用AI算法技術(shù)和平臺(tái)級(jí)業(yè)務(wù)，將語(yǔ)音能力授權(quán)給第三方。目前，業(yè)務(wù)已從政府、教育領(lǐng)域拓展至醫(yī)療、車(chē)載和消費(fèi)電子等領(lǐng)域。在醫(yī)療領(lǐng)域，科大訊飛與商湯合作，推出圖像診斷加自動(dòng)問(wèn)診人工智能醫(yī)療平臺(tái)；在車(chē)載領(lǐng)域，全力推動(dòng)前裝市場(chǎng)，替換傳統(tǒng)巨頭Nuance的市場(chǎng)份額；在智能音箱領(lǐng)域，與京東設(shè)立合資公司叮咚，但2018年合作終止，叮咚音箱成為京東子公司?？拼笥嶏w內(nèi)部有一支專(zhuān)門(mén)研發(fā)AI芯片的團(tuán)隊(duì)，取得了階段性成果。

（2）思必馳

思必馳從教育領(lǐng)域語(yǔ)音識(shí)別起家，擁有很強(qiáng)的本地語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)。目前正全力進(jìn)入車(chē)載、家居語(yǔ)音行業(yè)。在智能音箱領(lǐng)域，為國(guó)內(nèi)一半以上產(chǎn)品提供語(yǔ)音識(shí)別算法和方案，合作方包括小米小愛(ài)、天貓精靈、華為和網(wǎng)易等；在家居方面，2019年開(kāi)始推廣早教故事機(jī)等消費(fèi)電子。2018年，思必馳聯(lián)合中芯國(guó)際成立的合資公司深聰智能推出語(yǔ)音終端AI芯片，將思必馳的算法和芯片架構(gòu)深度融合，推出低功耗終端AI語(yǔ)音芯片，目標(biāo)市場(chǎng)為智能家居領(lǐng)域包括音箱、電視、白色家電等。

（3）云知聲

云知聲具有全鏈路語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，主要布局物聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)音識(shí)別，在家居和車(chē)載領(lǐng)域較為突出，客戶(hù)覆蓋格力、美的、長(zhǎng)虹等，同時(shí)服務(wù)近100家車(chē)載語(yǔ)音識(shí)別方案和品牌商。目前，云知聲業(yè)務(wù)拓展至醫(yī)療、司法等領(lǐng)域。云知聲是最早成立芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的AI語(yǔ)音算法公司，2018年量產(chǎn)首款A(yù)I芯片，2019年將量產(chǎn)第二代面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的AI芯片，主要面向白色家電。

（4）出門(mén)問(wèn)問(wèn)

出門(mén)問(wèn)問(wèn)的策略是軟硬件一體化，通過(guò)智能音箱以及智能手表和耳機(jī)等可穿戴設(shè)備切入，逐步擴(kuò)展到車(chē)載和家居場(chǎng)景。與戰(zhàn)略投資者谷歌深度合作，排名全球智能手表銷(xiāo)售量前四；與戰(zhàn)略投資者大眾汽車(chē)深度合作，已經(jīng)進(jìn)入車(chē)載前端市場(chǎng)，推出語(yǔ)音輸入導(dǎo)航、信息點(diǎn)搜索、即時(shí)通訊等功能的智能后視鏡。與杭州國(guó)芯合作推出了“問(wèn)芯”AI語(yǔ)音模組。

（5）ROKID

ROKID在2017年攜手阿里推出全棧語(yǔ)音開(kāi)放平臺(tái)，為業(yè)界提供一站式語(yǔ)音解決方案和開(kāi)發(fā)者平臺(tái)，面向全行業(yè)開(kāi)放語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成、語(yǔ)義理解、聲紋識(shí)別、麥克風(fēng)陣列、信號(hào)分析處理等多項(xiàng)技術(shù)。同時(shí)，ROKID也在2018年與杭州國(guó)芯合作推出自己的AI芯片KAMINO。

（6）其它

此外，由于語(yǔ)音識(shí)別在人工智能領(lǐng)域中較為成熟、落地最早，陸續(xù)有互聯(lián)網(wǎng)和算法公司開(kāi)始進(jìn)入該領(lǐng)域。百度和搜狗主要以電腦和手機(jī)端的輸入法為技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)展語(yǔ)音識(shí)別，在物聯(lián)網(wǎng)終端需要的聲音信號(hào)處理、多麥克風(fēng)陣列的噪聲控制、聲源識(shí)別等算法上積累較少。依圖科技作為計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別領(lǐng)先企業(yè)，在2018年底發(fā)布了語(yǔ)音產(chǎn)品，在權(quán)威中文普通話(huà)數(shù)據(jù)集測(cè)試重表現(xiàn)較好。獵戶(hù)星空作為自主研發(fā)語(yǔ)音交互、圖像識(shí)別、視覺(jué)導(dǎo)航等全鏈條人工智能技術(shù)的初創(chuàng)公司，其搭建了數(shù)十名人員構(gòu)成的芯片開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，與瑞芯微合作推出了語(yǔ)音識(shí)別AI芯片OS1000RK，目前用于喜馬拉雅音箱。

表3：五大語(yǔ)音識(shí)別公司對(duì)比

資料來(lái)源：企業(yè)公開(kāi)資料、九鼎投資整理

04

行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

1、目前，AI語(yǔ)音芯片處于發(fā)展初期，多家成熟芯片設(shè)計(jì)公司、算法及方案公司和初創(chuàng)芯片公司正陸續(xù)推出AI語(yǔ)音芯片。

當(dāng)前AI語(yǔ)音芯片企業(yè)可以大概劃分為四類(lèi)：一是互聯(lián)網(wǎng)、通信類(lèi)巨頭的芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)；二是存在多年的成熟的芯片設(shè)計(jì)公司；三是新創(chuàng)立的AI芯片創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)/公司；四是延伸做AI芯片的算法及方案公司。

其中，互聯(lián)網(wǎng)和通信類(lèi)巨頭在算法和數(shù)據(jù)方面具有一定優(yōu)勢(shì)；成熟芯片設(shè)計(jì)公司在成本控制、芯片定義、供應(yīng)鏈管理、客戶(hù)渠道方面具有優(yōu)勢(shì)；初創(chuàng)芯片公司在芯片前沿架構(gòu)和定制化方面具有優(yōu)勢(shì)；算法及方案公司在整合芯片下游算法和應(yīng)用方案上具有優(yōu)勢(shì)。如果算法和應(yīng)用方案持續(xù)快速演進(jìn)，互聯(lián)網(wǎng)巨頭及算法公司將占據(jù)一定優(yōu)勢(shì)；在市場(chǎng)需求趨于穩(wěn)定后，成熟的芯片設(shè)計(jì)公司將逐步獲取優(yōu)勢(shì)。

2、中短期內(nèi)，終端AI芯片受下游需求拉動(dòng)，將快速發(fā)展。

第一，人工智能在很多場(chǎng)景已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)用，大部分場(chǎng)景均需要本地化的推斷運(yùn)算，因此終端AI芯片必不可少，且需求巨大。尤其在視頻監(jiān)控、智能家居、無(wú)人駕駛語(yǔ)音交互等領(lǐng)域，支持本地推斷功能的終端AI芯片將是實(shí)現(xiàn)人工智能落地的關(guān)鍵要素。

第二，終端AI芯片根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景深度定制，需求明確，芯片公司可以在設(shè)計(jì)架構(gòu)層面進(jìn)行算法實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新、壓縮和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高效的輕量級(jí)人工智能，算法及芯片開(kāi)發(fā)技術(shù)難度低于云端芯片。

3、近期，語(yǔ)音識(shí)別是終端AI芯片落地的重要領(lǐng)域，形成了算法和芯片公司既互補(bǔ)又競(jìng)爭(zhēng)的格局。

由于傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)公司和算法及方案公司的共同發(fā)力，具備語(yǔ)音識(shí)別AI算法加速功能的終端AI芯片逐漸成熟，尤其是傳統(tǒng)芯片公司的加入，推出了多款低成本、低功耗的AI語(yǔ)音芯片。雖然，目前各種語(yǔ)音識(shí)別終端AI芯片在集成方式、功能定位方面存在不同策略，但是在終端芯片集成AI語(yǔ)音識(shí)別功能的趨勢(shì)已經(jīng)很明確。能否更好的與云端互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的AI算法加速能力，在性能、成本、功耗等多方面取得平衡，將考驗(yàn)終端AI芯片廠商的綜合實(shí)力，也是未來(lái)行業(yè)內(nèi)公司最關(guān)鍵的競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)。

4、長(zhǎng)期來(lái)看，云端ASIC AI芯片發(fā)展?jié)摿薮?，是人工智能巨頭的戰(zhàn)略必爭(zhēng)之地。

由于云端訓(xùn)練算法十分復(fù)雜，并且還處于持續(xù)發(fā)展過(guò)程中，短期內(nèi)GPU/FPGA等靈活性較高的芯片依然將占據(jù)市場(chǎng)主流地位。待人工智能算法基本穩(wěn)定，且規(guī)?；斯ぶ悄軙r(shí)代到來(lái)后，云端ASIC AI芯片才會(huì)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

未來(lái)隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，數(shù)據(jù)的處理能力將成為最重要的生產(chǎn)要素，開(kāi)發(fā)擁有強(qiáng)大訓(xùn)練和推理能力的云端AI芯片是各大人工智能企業(yè)的關(guān)鍵目標(biāo)。因此，長(zhǎng)期來(lái)看，云端ASIC形態(tài)的AI芯片將成為人工智能時(shí)代各巨頭的戰(zhàn)略必爭(zhēng)之地。由于云端人工智能芯片與信息安全關(guān)系緊密，該領(lǐng)域也將成為各國(guó)政府關(guān)注的焦點(diǎn)。