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      2021年中國AI芯片產業的突圍與野望

      2020年,可以說沒有哪一個行業比芯片行業更引人關注了。2020年,半導體行業是最賺錢的行業,半導體廠商根本不愁價格和銷量,只愁產能低。

        2020年下半年,盡管疫情籠罩下全球半導體市場出現下滑,但半導體巨頭們收購和擴張的步伐卻在不斷加快,天價收購此起彼伏:ADI宣布210億美元收購Maxim,英偉達砸400億美元要拿下Arm,AMD投300億美元要買下賽靈思……

        在市場穩固、強手如林的情況下,行業巨頭們往往會通過并購的方式來實現稱霸市場的目的。芯片產業鏈環環緊扣,從設計到制造,再到封裝、測試等,每個環節要求都非常高,每一個環節都是命脈。

        半導體行業研發技術投入高、壁壘高,并購是最有效的擴張方式。

        2016年,日本軟銀以310億美元收購Arm,打破了半導體市場最高交易紀錄。僅僅過了4年,英偉達就要砸400億美元收購Arm,因為Arm對半導體行業太重要了。Arm是全球頂尖的芯片IP巨頭,幾乎所有與芯片設計有關的企業都離不開它,全世界超過95%的智能手機和平板電腦都采用Arm架構。

        隨著全球芯片市場之戰的不斷升級,未來半導體行業兼并戰、產能戰、技術戰都將不斷上演。

        2020年,由于芯片供應短缺,許多行業受到嚴重影響,其中影響最大的是汽車和手機行業,安防也是受影響最大的行業之一。由于美國對華為實施芯片禁令,從而造成安防芯片市場的“缺貨潮”和“芯片荒”。

        AI芯片市場崛起中國力量

        據剛剛發布的《中國人工智能發展報告2020》顯示,過去10年全球人工智能專利申請量超52萬件。中國專利申請量為389571件,位居世界第一,占全球總量的74.7%。中國已經成為世界人工智能產業發展的主要力量,是當今世界人工智能研發領域的領頭羊之一。

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        在芯片應用領域,中國是目前全球最大的芯片應用市場,芯片需求占到全球的60%,但目前我國芯片自給率只有30%左右。2020年,中國進口芯片5435億個,進口芯片數量增幅達到22.1%,進口額高達3500.4億美元。

        安防是芯片應用的重要市場之一。近年,隨著人工智能技術的發展,安防芯片加持了越來越豐富的AI元素,從而極大地推動了安防產業的升級發展。

        在安防芯片市場,海思是無可爭議的霸主。但在AI芯片領域,領頭羊是英偉達、英特爾。

        近年,在AI安防芯片的賽道上,中國品牌越來越多。中國芯片產業的迅猛發展,引起美國的擔憂。此次美國對華為的芯片禁令可以說目的非常明確,就是遏制和打壓。

        在中國芯片市場,除了讓美國擔憂的海思外,還有中興、紫光展銳、中芯國際、華虹半導體等一大批芯片廠商正在迅猛崛起。尤其是在AI芯片領域,中國已經形成阿里平頭哥、百度、小米、地平線、寒武紀、云天勵飛、比特大陸、依圖、中科曙光等為代表的AI芯片陣營。

        2016 年,中科寒武紀推出寒武紀1A處理器,是世界首款商用深度學習專用處理器,面向智能手機、安防監控、可穿戴設備、無人機和智能駕駛等各類終端設備,在運行主流智能算法時性能功耗比全面超越CPU和GPU。寒武紀目前估值位列全球AI芯片獨角獸之首。

        云天勵飛2016年完成了第一代深度學習神經網絡處理器NNP100的研制;2018年8月,面向嵌入式端的邊緣人工智能芯片IPU成功流片;2019年11月,云天勵飛發布自主可控的神經網絡處理器芯片——全球首款5AIoT芯片。

        2018年9月,阿里巴巴整合達摩院下半導體部門和收購的中天微電子,專門成立了平頭哥半導體有限公司,戰略布局芯片產業。一年后,阿里巴巴第一顆自研AI芯片——含光800問世。

        在業界標準的ResNet-50測試中,含光800推理性能達到78563 IPS,比目前業界最好的AI芯片性能高4倍;能效比500 IPS/W,是第二名的3.3倍。在杭州“城市大腦”的業務測試中,1顆含光800的算力相當于10顆GPU。

        2019年5月,依圖科技宣布推出其首款視覺推理AI芯片產品questcore(求索),該款芯片采用16nm工藝,最高能提供每秒萬億次運算的視覺推理性能,單芯片可支持64路視頻高清實時解碼,支持50路視頻實時解析。

        紫光集團虎賁T710、阿里含光800、華為昇滕910……一款又一款全球領先的AI芯片相繼發布,這些芯片性能都處于全球領先地位。

        如阿里平頭哥的含光800發布之后,在全球各種AI性能芯片測試中,都獲得了“全球第一”的好成績;華為昇滕910也拿下了“全球第一”,成為全球AI算力最強、AI訓練速度最快的AI芯片。

        但是否意味著中國AI芯片產業就可以輕松實現“彎道超車”?

        “彎道超車”是否會翻車

        據調研機構Counterpoint Research發布的2021年度第一季度全球智能手機品牌銷量數據,華為手機出貨量暴跌18%,全球市場占有率僅剩4%。從曾經的全球第二掉到了全球第六。而去年第二季度,華為的出貨量還是全球第一。

        由此可以看出,美國的芯片遏制對中國企業的影響。

        放眼整個芯片市場,中國仍處于追趕階段,還未掌握話語權。盡管現在國內的芯片廠商不少,但大多集中在設計領域,芯片制造企業不多,技術也不夠先進。

        數據顯示,目前中國芯片企業已經超過2000家,與五年前相比增長了近一倍。但總營收卻只占全球芯片營收的13%左右。這主要是因為國內芯片企業主要集中在中低端市場,營收和利潤相對較低。

        雖然華為、阿里、紫光等國內芯片廠商都已經研發出了國際頂尖水準的AI芯片。但是,我們必須清醒地認識到,中國在AI芯片上的領先是暫時的,如果沒有持續的研發投入,我們很容易被超越。而且國內廠商推出的許多AI芯片僅僅是在芯片大廠的架構之上做的二次開發,多局限于應用層面。

        更為致命的是,芯片生產的關鍵設備和技術一直被美國等少數國家掌握,比如光刻機和Arm技術。據了解,目前一臺EUV光刻機最高可賣到1.48億歐元,折合人民幣近12億元,并且有錢還未必買得到。

        光刻機的研發難度極高,雖然荷蘭ASML公司研發成功,但ASML公司其實只是負責系統集成,其核心技術大多掌握在美國手中。所以荷蘭ASML公司也受制于美國。

        目前國產芯片在制程工藝上與國際領先水準的相比,差距仍然很大。此外還有芯片制造的短板等。

        “卡脖子”技術掌握在不友好的發達國家手中,因此有人說,中國AI芯片產業要想實現彎道超車,超越芯片發達國家,仍然是野望。甚至有人擔憂,彎道超車,弄不好就會翻車,因為會有人惡意擋道和別車。

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        但近年在科技強國信念的支撐下,我們已經在許多領域實現了彎道超車。正如比亞迪總裁王傳福所說,“芯片是人造的,不是神造的。”

        “造芯夢”是中國夢的重要組成部分。我們相信,只要不懈努力,“造芯”就不是實現不了的夢想。

        危機,是危也是機

        危機,是危也是機。中國有句成語叫“置之死地而后生”。要想不受制于人,必須培育發展自己的芯片產業。

        當前,中國芯片產業發展面臨挑戰,也面臨機遇。發展集成電路產業,已經上升到國家戰略高度。

        2020年7月,國務院印發《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》強調,集成電路產業和軟件產業是信息產業的核心,是引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵力量。

        國家政策層面的支持有了,還需要社會和企業的參與。中國芯片自給率要在2025年達到70%。要實現這一目標,單靠一兩家企業是不可能完成的,要靠芯片產業鏈上下游企業的共同努力。

        美國的遏制和打壓,激起了中國企業的“芯片夢”,阿里巴巴、百度、騰訊、小米、格力等巨頭,紛紛加入到“造芯”行列。

        近日,中國AI芯片領域,又冒出了一個世界頂尖的AI芯片產生,這家公司的名字叫做燧原科技,這是中國最大的社交巨頭騰訊所投資的公司,在去年騰訊就領投了Pre-A輪融資,這也是騰訊所投資的第一家AI芯片公司。

        2021年年初,小米集團創始人、CEO雷軍新增實際控制一家公司——北京晶視智能科技有限公司,并成為該公司第一大股東。晶視智能是專注于邊緣端AI SoC芯片設計研發的企業,擁有國內性能領先的AI TPU運算核心以及SOC芯片整合技術,其技術涵蓋SOC芯片設計、處理器及工具鏈、圖像處理算法設計等。

        未來,相信會有更多的資本和企業加入到芯片設計制造行列。

        在芯片制造端,我們已經有了中芯國際和華虹半導體,如果在技術上奮起直追,完全可以承載中國芯片制造的夢想。

        中芯國際是目前世界領先的集成電路晶圓代工企業之一,也是中國內地技術最先進、配套最完善、規模最大的集成電路制造企業。如果按營收排名,中芯國際目前排名世界第五。緊隨其后的華虹半導體,排名世界第六。

        芯片行業是一個不斷暴冷門的行業,你永遠不知道明天會有哪一家芯片企業暴出冷門,成功研發并重磅發布具有劃時代意義的芯片出來。因此,不要以固化的眼光看中國AI芯片產業。

        發展民族AI芯片產業的四點建言

        發展芯片產業不是一朝一夕的事,不能急于求成,要有十年磨一劍臥薪嘗膽的精神和準備。

        那么,我們如何彌補芯片制造的短板?

        01  針對芯片設計制造短板和軟肋,我們應當站在國家科技實力競爭的高度提出應對策略??捎烧顿Y(或由政府牽頭吸引社會投資,引入華為、阿里、騰訊、百度、中興等互聯網和科技巨頭共同投資),興建一至二家大型芯片制造企業,通過政府支持、市場化運營的模式,培育出自己的芯片代工巨頭,以滿足國內芯片設計企業的生產需求。

        02  加大研發投入,廣納集成電路和微電子領域高端人才,吸引和引進包括臺灣地區芯片企業在內的芯片領域精英人才。通過實施集成電路人才戰略,切實提升中國芯片產業核心競爭力;

        03  打造真正意義上的“中國硅谷”,凝聚產業鏈上下游企業,培育掌握核心技術的自主芯片產業生態圈;

        04  十年樹木,百年樹人。在應對當前“芯片危機”的同時,重點加大清華大學等知名院校培養中國集成電路和微電子領域人才的力度,扎實培養自己的集成電路高端人才,從而推動中國半導體產業的可持續發展。

        2021年年初,國務院學位委員會、教育部設置“集成電路科學與工程”一級學科,“半導體專業”從此成為一級學科。這從頂層設計上把半導體學科和人才培養提升到了一個全新的高度。

        將集成電路升級為一級學科,并且從電子科學與技術這門學科中獨立出來。表明集成電路人才培養開始被真正意義上的重視。

        4月22日,清華大學集成電路學院正式成立。清華大學集成電路學院的成立,將有助于培養更多國家亟需的芯片行業人才,實現完整覆蓋集成電路產業鏈的人才培養和科研攻關,是解決芯片關鍵技術“卡脖子”問題的深謀遠慮之舉。

        清華大學校長邱勇表示,“清華大學集成電路學院將加快培養國家急需的高層次創新人才。為實現集成電路學科國際領跑,支撐我國集成電路事業自主創新發展做出更大貢獻。”

        芯片之戰將是一場持久戰

        由于核心技術仍然掌握在部分發達國家手中,中國要想在芯片領域完成“突圍”并非易事。芯片之戰將是一場持久戰,因此必須長遠謀劃和布局。

        中國芯片產業有希望超越嗎?我們回顧一下安防市場的發展,頗有啟迪意義。中國安防市場過去一直是國外品牌一統天下,關鍵技術都掌握在國際安防巨頭手中,中國安防企業只能仰視群雄。

        此后,中國安防企業不斷創新,并借安防數字化浪潮帶來的機會實現了彎道超車,最終成為全球安防技術創新的引領者,創造了“世界安防看中國”的奇跡。

        因此我們有理由相信,在芯片設計制造領域,中國企業同樣能夠創造神話和奇跡,中國AI芯片產業的“野望”一定能夠實現。讓我們一起期待!

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