人工智能發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃印發(fā)AI芯片迎超車(chē)機(jī)遇
工信部印發(fā)《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《計(jì)劃》），意在加快人工智能從戰(zhàn)略到落地，推動(dòng)人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。
隨著行業(yè)發(fā)展環(huán)境的趨好，人工智能芯片企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)將不斷加劇，行業(yè)內(nèi)企業(yè)間并購(gòu)整合與資本運(yùn)作將日趨頻繁，優(yōu)秀的人工智能芯片企業(yè)必須重視對(duì)行業(yè)市場(chǎng)的研究，特別是對(duì)企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢(shì)變化的深入研究。
一、中國(guó)人工智能芯片行業(yè)發(fā)展綜述
1.人工智能芯片行業(yè)概述
人工智能芯片的概念分析
芯片又叫集成電路，按照功能不同可分為很多種，有負(fù)責(zé)電源電壓輸出控制的，有負(fù)責(zé)音頻視頻處理的，還有負(fù)責(zé)復(fù)雜運(yùn)算處理的。算法必須借助芯片才能夠運(yùn)行，而由于各個(gè)芯片在不同場(chǎng)景的計(jì)算能力不同，算法的處理速度、能耗也就不同。在人工智能市場(chǎng)高速發(fā)展的今天，人們都在尋找更能讓深度學(xué)習(xí)算法更快速、更低能耗執(zhí)行的芯片。目前，能夠適應(yīng)深度學(xué)習(xí)需要的芯片類(lèi)型有GPU、FPGA和ASIC等。
人工智能芯片的特性分析
深度學(xué)習(xí)不僅在傳統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、搜索/推薦引擎、計(jì)算廣告等領(lǐng)域證明了其劃時(shí)代的價(jià)值，也引爆了整個(gè)人工智能生態(tài)向更大的領(lǐng)域延伸。由于深度學(xué)習(xí)的訓(xùn)練（training）和推斷（inference）均需要大量的計(jì)算，人工智能界正在面臨前所未有的算力挑戰(zhàn)。
隨著人工智能產(chǎn)業(yè)鏈的火速延伸，GPU并不能滿足所有場(chǎng)景（如手機(jī)）上的深度學(xué)習(xí)計(jì)算任務(wù)，GPU并不是深度學(xué)習(xí)算力痛點(diǎn)的唯一解。算力的剛需，吸引了眾多巨頭和初創(chuàng)公司紛紛進(jìn)入人工智能芯片領(lǐng)域，并形成了一個(gè)自下而上的生態(tài)體系。
人工智能芯片的發(fā)展路徑：從通用走向?qū)Ｓ谩?/p>
作為一項(xiàng)計(jì)算密集型的新技術(shù)，人工智能早期可以依靠通用芯片的性能來(lái)迅速發(fā)展，而后期則必須依靠專(zhuān)用芯片的出現(xiàn)才能統(tǒng)治市場(chǎng)。定制的硬件才能實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的功耗效率，滿足不同算法、結(jié)構(gòu)、終端和消費(fèi)者的需求，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的收益。
當(dāng)然，通用芯片與專(zhuān)用芯片永遠(yuǎn)都不是互相替代的關(guān)系，二者必須協(xié)同工作才能發(fā)揮出最大的價(jià)值。
2.人工智能芯片行業(yè)發(fā)展環(huán)境分析
行業(yè)政策環(huán)境分析
芯片行業(yè)主管部門(mén)為國(guó)家工業(yè)和信息化部，其主要職責(zé)為工業(yè)行業(yè)和信息化產(chǎn)業(yè)的監(jiān)督管理，針對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)負(fù)責(zé)制訂行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，組織制訂行業(yè)的技術(shù)政策、技術(shù)體制和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)行業(yè)的發(fā)展方向進(jìn)行宏觀調(diào)控。
行業(yè)社會(huì)環(huán)境分析
（1）互聯(lián)網(wǎng)加速發(fā)展
2016年，我國(guó)固定互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入用戶29721萬(wàn)戶，比上年增加3774萬(wàn)戶，其中固定互聯(lián)網(wǎng)光纖寬帶接入用戶22766萬(wàn)戶，比上年增加7941萬(wàn)戶；移動(dòng)寬帶用戶94075萬(wàn)戶，增加23464萬(wàn)戶。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入流量93.6億G，比上年增長(zhǎng)123.7%。互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)人數(shù)7.31億人，增加4299萬(wàn)人，其中手機(jī)上網(wǎng)人數(shù)6.95億人，增加7550萬(wàn)人。互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)到53.2%，其中農(nóng)村地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)到33.1%。軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)完成軟件業(yè)務(wù)收入48511億元，比上年增長(zhǎng)14.9%。
（2）智能產(chǎn)品的普及
隨著消費(fèi)方式的升級(jí)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的消費(fèi)電子產(chǎn)品已經(jīng)加上了智能的標(biāo)簽，并逐步進(jìn)入消費(fèi)者的日常生活，成為潮流生活的必備裝備。
可穿戴設(shè)備、AR/VR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)）、智能家居和兒童智能是智能產(chǎn)品的代表產(chǎn)物，已經(jīng)在近年，尤其是2016年，在中國(guó)市場(chǎng)取得了令人矚目的發(fā)展。
（3）科技人才隊(duì)伍壯大
十二五期間，全國(guó)R&D研究人員保持高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，2015年全國(guó)R&D研究人員總量為161.9萬(wàn)人年，較2010年增加了40.8萬(wàn)人年，年均增長(zhǎng)6.0%，科技人力資源數(shù)量和質(zhì)量大幅提升。
3.人工智能芯片行業(yè)發(fā)展機(jī)遇與威脅分析
外部環(huán)境分析的目的在于確認(rèn)出可以使行業(yè)內(nèi)企業(yè)受益的機(jī)會(huì)和企業(yè)應(yīng)當(dāng)回避的威脅。根據(jù)上面中國(guó)芯片行業(yè)經(jīng)濟(jì)環(huán)境、政策環(huán)境、社會(huì)環(huán)境和技術(shù)環(huán)境的分析，我們總結(jié)現(xiàn)階段中國(guó)人工智能芯片行業(yè)發(fā)展的機(jī)遇和威脅如下表所示：
二、國(guó)內(nèi)外人工智能芯片行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r
1.全球人工智能芯片行業(yè)發(fā)展分析
全球人工智能芯片行業(yè)規(guī)模分析
2016年人工智能芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到6億美金，預(yù)計(jì)到2021年將達(dá)到52億美金，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到53%，增長(zhǎng)迅猛，發(fā)展空間巨大。
全球人工智能芯片行業(yè)結(jié)構(gòu)分析
從云端芯片來(lái)看，目前GPU占據(jù)云端人工智能主導(dǎo)市場(chǎng)，占人工智能芯片市場(chǎng)份額的35%。以TPU為代表的ASIC目前只運(yùn)用在巨頭的閉環(huán)生態(tài)，F(xiàn)PGA在數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)中發(fā)展較快。
放眼未來(lái)，GPU、TPU等適合并行運(yùn)算的處理器成為支撐人工智能運(yùn)算的主力器件，既存在競(jìng)爭(zhēng)又長(zhǎng)期共存，一定程度可相互配合；FPGA有望在數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)承擔(dān)較多角色，在云端主要作為有效補(bǔ)充存在。
全球人工智能芯片行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局
從目前主要的幾個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)芯片平臺(tái)來(lái)看，首先是GPU，GPU的計(jì)算能力要比CPU高很多倍。從全部GPU市場(chǎng)來(lái)看，英特爾目前占了71%，英偉達(dá)占了16%，AMD占了13%。但從分立式GPU市場(chǎng)來(lái)看，英偉達(dá)占了71%，AMD占了29%。因此英偉達(dá)在分立式GPU市場(chǎng)產(chǎn)品中占有占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的人工智能訓(xùn)練。
全球人工智能芯片行業(yè)前景與趨勢(shì)
（1）行業(yè)前景預(yù)測(cè)
就目前人工智能主要發(fā)展方向來(lái)看，可投資的垂直細(xì)分領(lǐng)域主要包括，機(jī)器人芯片研發(fā)、智能視覺(jué)、自然語(yǔ)言理解和開(kāi)放知識(shí)圖譜、人工智能教育、圍棋AI、機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器人系統(tǒng)方案、體感人機(jī)交互、智能投顧、智能視覺(jué)等。而所有細(xì)分領(lǐng)域中，核心專(zhuān)用芯片是人工智能時(shí)代的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。
（2）行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)
人們?cè)絹?lái)越看好人工智能的前景及其潛在的爆發(fā)力，而能否發(fā)展出具有超高運(yùn)算能力且符合市場(chǎng)的芯片成為人工智能平臺(tái)的關(guān)鍵一役。由此，2016年成為芯片企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)巨頭們?cè)谛酒I(lǐng)域全面展開(kāi)部署的一年。而在這其中，英偉達(dá)保持著絕對(duì)的領(lǐng)先地位。但隨著包括谷歌、臉書(shū)、微軟、亞馬遜以及百度在內(nèi)的巨頭相繼加入決戰(zhàn)，人工智能領(lǐng)域未來(lái)的格局如何，仍然待解。
2.中國(guó)人工智能芯片行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r分析
人工智能芯片行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模分析：隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，KUKA機(jī)器人示教器維修，計(jì)算能力的提升，人工智能近兩年迎來(lái)了新一輪的爆發(fā)。芯片約占人工智能比重的15%，庫(kù)卡機(jī)器人何服電機(jī)維修，結(jié)合我國(guó)人工智能市場(chǎng)規(guī)模，推算出2016年我國(guó)人工智能芯片市場(chǎng)規(guī)模約為15億元。
人工智能芯片行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分析：全球十大人工智能芯片廠商中，中國(guó)有3家上榜（地平線機(jī)器人、中科寒武紀(jì)、中星微電子）。
（1）地平線機(jī)器人NPU
由中國(guó)人創(chuàng)立于2015年的初創(chuàng)企業(yè)HorizonRobotics（地平線機(jī)器人）致力于打造基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能大腦平臺(tái)-包括軟件和芯片，可以做到低功耗、本地化的解決環(huán)境感知、人機(jī)交互、決策控制等問(wèn)題。
（2）中科寒武紀(jì)在國(guó)際上開(kāi)創(chuàng)了深度學(xué)習(xí)處理器方向
寒武紀(jì)科技由創(chuàng)始人陳天石教授帶領(lǐng)中科院團(tuán)隊(duì)成立于2016年，致力于打造各類(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。
（3）中星微電子