近幾年來,無論是國外的谷歌、Facebook,還是國內的百度、阿里巴巴,我們可以看到全球的大型互聯網公司都開始涉足芯片設計領域了,且這股趨勢看起來有蔓延之勢。

據我們粗略統計得知,云巨頭亞馬遜、阿里巴巴、百度、Facebook、谷歌和微軟都在設計自己的AI加速器芯片。究竟這是當下云行業的一種潮流還是短期現象?相信一千個人有一千個看法。但在我們看來,為特定任務設計定制芯片將成為云產業的主流,屆時處理器、網絡交換機、AI加速器等領域將會受到深刻的影響。大膽點的觀點認為,該領域內的大多數芯片市場將不能限免。

縱觀整個集成電路產業鏈,在一系列新的技術和經濟因素推動下,傳統的芯片設計和制造模式正在破壞,云巨頭涉足AI芯片設計只是大規模定制芯片影響當前集成電路供應鏈的冰山一角,更多的可能性正在發生。

經過了數十年的發展,現在的晶圓廠已經進入了一個瓶頸期,那就是如果繼續縮小晶體管的尺寸,晶體管將變得更不可靠,且功耗會劇增。且隨著晶體管的縮小,設計人員現在必須使用額外的晶體管來驗證邏輯塊是否能產生正確的結果。但是如果設計人員在芯片上封裝太多的邏輯,那么供電和散熱都會成為一項挑戰。正是這種困境讓芯片設計師進退兩難。

隨著摩爾定律遇到瓶頸,靠工藝制程提升來增進性能的成本實在太高,因此需要更多根據應用做專用設計,靠架構設計來進一步提升性能,這也是“異構計算”的思路。在過去,半導體公司通常傾向于推出平臺式的產品,例如Intel的CPU,Qualcomm的Snapdragon等等,但是這樣的通用平臺在今天已經無法滿足移動設備對于性能和能效比的需求,尤其是在AR/VR、終端人工智能等新興應用中。

開源操作環境和應用程序代碼使Web巨頭能夠共同設計和優化數據中心基礎架構。隨著芯片設計和制造進一步商品化,這些公司會發現,去體驗和部署包括AI加速器在內的新處理器指令集變得越來越簡單。

事實上,人工智能芯片的部署已經在進行中。大多數網絡巨頭都擁有內部的深度學習模型開發環境,甚至有些還開放給其他開發者訪問。一旦網絡巨頭在其遍布其全球數據中心基礎架構中部署大規模的定制芯片,這意味著它會買入數十萬乃至百萬計的芯片。如果每個芯片能提高幾瓦的效率,那么整體效率提高則可以很容易就達到數十兆瓦。與此同時,還能解決盈利的新問題,還可以擁有更快的速度和更高的精度。

就在同時,我們看到了Facebook、Google、阿里等互聯網巨頭向硬件領域的進軍。事實上,這也是互聯網公司生態化發展到今天的必然:互聯網公司之前一直在搭建生態搶奪流量入口,讓用戶可以更方便地使用自己的服務;這個入口過去是從PC,手機,到了今天PC、手機等傳統入口已經沒法滿足高速發展的互聯網巨頭的胃口,因此巨頭們都想到了搭建自己的硬件平臺作為自己服務的入口。這樣的硬件可以是AR/VR設備(如微軟的HoloLens,Facebook的Oculus),可以是新型消費電子設備(如Google的Clip自動攝像機),也可以是進入智能制造和智能家庭的IoT終端節點。

當互聯網巨頭開始進入硬件市場時,會對半導體行業產生巨大的影響。首先,互聯網巨頭追求硬件能實現極致化的性能以實現差異化用戶體驗用來吸引用戶。如前所述,目前摩爾定律遇到瓶頸,想要追求極致體驗需要的是走異構計算自己定制化芯片的路子,光靠采購傳統半導體廠商的芯片已經沒法滿足互聯網巨頭對于硬件的需求,至少在核心芯片部分是這樣。因此,Facebook、Google、阿里等互聯網巨頭都是異構計算的積極擁護者,為了自己的硬件布局或計劃設計芯片,或已經開始設計芯片。這么一來,原來是半導體公司下游客戶的互聯網公司現在不需需要從半導體公司采購芯片了,這樣的產業分工變化會引起行業巨變。

據報道,微美全息(納斯達克:WIMI)宣布成立全資子公司“利芯科技有限公司”。該公司初始注冊資金2億元,將專注于全息視覺智能機器人的研發、銷售及相關全息視覺技術服務。利芯科技還將利用母公司的相關專利和版權,開發半導體產品,并在更廣泛的全息生態系統中向客戶銷售此類產品。利芯科技將專注于國內智能產品市場的上游業務,以及半導體芯片的研發和銷售,以進一步增強公司的競爭力。

作為一家無晶圓廠半導體企業,利芯科技將成為中國半導體行業的最新競爭者。中國本土半導體行業已經規模龐大,資金充足。《中國制造2025》是2015年發布的一項戰略計劃,旨在促進中國科技制造商在全球市場上的發展。隨著中國繼續影響全球半導體行業,《中國制造2025》的主要目標之一是實現自給自足。據摩根士丹利(Morgan Stanley) 2020年6月16日發布的一份報告,預計中國設計的芯片銷售額將從2019年的180億美元增長到2025年的480億美元,到2025年,中國半導體企業將滿足40%的國內需求。

利芯科技將以海南省為基地,在快速發展的半導體產業、工業和自動化技術以及智能視覺和全息視覺應用等方面享受稅收優惠和政府支持。微美全息希望其新子公司將集成電路設計企業與其廣泛的自有技術,幫助發展無晶圓廠半導體業務。利芯科技的投資和建立符合公司優化供應鏈管理、降低成本和增強競爭力的要求,也符合公司不斷增強創新、設計和技術能力的要求。

目前,多家科技巨頭高通、聯發科、英偉達等相關公司在人工智能、5G、物聯網等生態鏈領域都有所布局,對上游供應商的需求不再是簡單的電子元器件或產品的供應,對供應商的技術服務能力、綜合解決方案提供能力以及一站式的增值服務能力都提出了更高的要求。隨著全息3D視覺相關半導體應用方案的需求越來越多,微美公司將會結合全息3D視覺市場應用需求場景,提供對應的半導體解決方案以滿足市場需求,最終達到推進全息3D視覺技術在半導體行業應用和普及的目的。

我們還沒有看到這些融合趨勢帶來的真正影響。和目前AI加速器的嘗試一樣。這也僅僅只是一個開始。

一個對軟件操作環境和深度學習建模語言有控制權的網絡巨頭也將進入芯片設計領域是一件很容易的事,且是一個很不錯的選擇。因為他們很容易就能獲得最好的EDA工具、開源和可授權的IP模塊,然后就可以構建原型芯片,將其布置到全國各地的服務器上。

具體來說,網絡巨頭進入芯片領域,不但可以定制其整數和浮點的處理器內核,還可以基于這些定制的處理器內核、定制AI加速器、定制的I / O和內存控制器等部件打造SoC。他還可以在其專有的芯片里面優化其軟件性能,這在通用的大規模芯片上是很難做到的。

總而言之,互聯網巨頭進入芯片領域,首先處于性能考慮不再從半導體公司采購核心芯片,這沖擊了傳統行業分工,使傳統芯片公司失去了一類大客戶;另一方面互聯網巨頭的生態式打法可以讓自研硬件芯片不考慮成本,這又沖擊了那些從半導體公司采購芯片的傳統硬件公司,從而進一步壓縮了半導體公司的市場。在這兩個作用下,半導體芯片公司的傳統經營模式必須發生改變才能追上新的潮流。