算力:即打算能力。
算力是通过对信息数据进行处理,实现目标结果输出的打算能力。

AI算力:用于处理大规模机器学习任务和深度学习任务的打算资源,芯片成为当前算力的紧张载体。

从人脑到算筹,再到芯片,随着算力工具的进步,算力水平逐步提升。

远古期间,我们的原始工具是草绳、石头。
后来,随着文明的进步,我们有了算筹(一种用于打算的小棍子)、算盘等更为实用的算力工具,算力水平不断提升。

无芯片不AIAI算力芯片研究申报

到了20世纪40年代,我们迎来了算力革命。
1946年2月,天下上第一台数字式电子打算机ENIAC出身,标志着人类算力正式进入了数字电子时期。

再后来,随着半导体技能的涌现和发展,我们又进入了芯片时期。
芯片成了算力的紧张载体。

进入21世纪后,算力再次迎来了巨变。
这次巨变的标志,是云打算技能的涌现。
算力云化之后,数据中央成为算力的紧张载体。
人类的算力规模,开始新的飞跃。

AI芯片观点

AI芯片:以AI芯片为载体实现的算力是人工智能发展水平的主要衡量标准。
广义是指面向人工智能领域的芯片均称为AI芯片;狭义是指针对人工智能算法做了分外加速设计的芯片,也被称为“AI加速器”。

精良的算法须要足够的运算能力即高性能芯片的支持,目前AI芯片发展紧张依赖两个领域:①模拟人脑建立的数学模型与算法,②半导体集成电路即芯片。

AI芯片是AI算力的核心,随着AI运用的遍及和算力需求的不断扩大,AI芯片需求有望率先扩展。

根据亿欧智库,中国人工智能核心家当市场规模将持续平稳增长,估量2025年将达到约4000亿,估量2025年中国人工智能芯片市场规模将达到1780亿元。

02 AI芯片技能层剖析

主流AI芯片基于技能架构分类大概有4种,即GPU、FPGA、ASIC和类脑芯片。

GPU:从图形处理器到数据并行处理器

GPU(GraphicsProcessingUnit)图形处理器。
最初专用于图形处理制作,后逐渐运用于打算。
因其超过CPU数十倍的打算能力,已成为通用打算机和超级打算机的紧张处理器。
2021年中国AI芯片市场中,GPU占比达到91.9%。
据IDC数据,估量到2025年GPU仍将霸占AI芯片八成市场份额。
英伟达与AMD仍霸占GPU霸主地位,2018年至今,国产FGPU也积极发展中,已有部分产品落地。

ASIC与FPGA:功能与市场定位不同,竞争关系不明显

FPGA(Field Programmable Gate Array)可编程逻辑门阵列。
是一种“可重构”芯片,能够无限次编程,具有高度实时性和灵巧性。

ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)专用集成芯片。
是为专门目的而定制设计的AI芯片,能在特定功能上进行强化,具有更高处理速率与更低能耗 。

类脑芯片:基于不同打算范式的AI芯片

CPU/GPU/FPGA/ASIC是目前用得较多的AI芯片,此类AI芯片大多是基于深度学习,也便是深度神经网络(DNN),以并行办法进行打算的芯片,也被称为深度学习加速器。

模拟大脑构造的芯片具有更高的效率和更低的功耗,这类基于神经形态打算,也便是脉冲神经网络(SNN)的芯片为类脑芯片。
目前,部分企业产品已进入小批量试用阶段,类脑芯片最快将于2023年景熟。

现在用于深度学习的AI芯片(包括CPU、GPU、FPGA、ASIC)为了实现深度学习的并行打算的高性能,芯片面积越做越大,带来了本钱和散热等问题。
Al芯片软件编程的成熟度、芯片的安全,神经网络的稳定性等问题也未能得到很好的办理,因此,在现有根本上向更低功耗、更靠近人脑、更靠近边缘的方向进行改进和完善此类AI芯片仍是当前紧张的研究方向。

03 AI芯片运用层剖析

根据机器学习算法步骤,AI芯片分为“演习(Training)”芯片和“推理(Inference)”芯片。

“演习芯片”即在云端将一系列经由标记的数据输入算法模型进行打算,不断调度优化算法参数,直至算法识别准确率达到较高水平,追求的是高打算性能(高吞吐率)。

“推理芯片”即将在云端演习好的算法模型进行裁剪优化变“轻”之后,进入“实战”阶段,输入数据直接得出准确的识别结果,追求的是低延时,尽可能短韶光地完成推理过程。

AI芯片根据运用处景划分为云端、边缘、终端。

运用处景之一:云端

当前,大多数AI演习和推理事情负载都发生在公共云和私有云中,云仍是AI的中央。
在对隐私、网络安全和低延迟的需求推动下,云端涌现了在网关、设备和传感器上实行AI演习和推理事情负载的征象,更高性能的打算芯片及新的AI学习架构将是办理这些问题的关键。

互联网是云端算力需求较兴旺的家当,因此除传统芯片企业、芯片设计企业等参与者外,互联网公司纷纭入局AI芯片家当,投资或自研云端AI芯片。

运用处景之二:边缘侧

5G与物联网的发展及各行业的智能化转型升级,带来了爆发式的数据增长。
海量的数据将在边缘侧积累,建立在边缘的数据剖析与处理可以大幅度的提高效率、降落本钱。

运用处景之三:终端设备

04 海内AI芯片发展

环球AI芯片市场被英伟达垄断,然而国产AI芯片正起星星之火。
目前海内已呈现出了如寒武纪、海光信息等优质的AI芯片上市公司,非上市AI芯片公司如沐曦、天数智芯、壁仞科技等亦在产品端有持续打破。

但我国设计软件、前辈制程及设备与天下前辈水平仍有差距,出口禁令、入口限定等成分使海内AI家当发展面临阻碍。

当地韶光3月2日,美国商务部将浪潮集团、龙芯中科等37个实体列入实体清单,扩大对浪潮等中国企业的出口禁令。

机遇:自主可控趋势下,利好海内做事器供应厂商

近年来中美之间的贸易摩擦不断升级,双方在技能领域的竞争愈发激烈。
目前自主可控进程中,海内企业在设计、制程、封装和测试等各个环节取得了显著进步,部分产品性能已经靠近国际前辈水平。
另一方面,国家和地方政府也在积极出台各种政策方法,支持芯片家当的创新和发展,造就具有国际竞争力的芯片企业。

数字中国培植对AI芯片国产化提出新哀求。
2023年2月27日,中共中心、国务院印发了《数字中国培植整体布局方案》,提出要夯实数字根本举动步伐和数据资源体系“两大根本”。
数字中国根本举动步伐的培植有望拉动以数据中央、超算中央、智能打算中央为代表的算力根本举动步伐培植,从而带动做事器与AI算力芯片的需求快速增长。

ChatGPT引爆AI潮。
将拉动云做事器数量的增长,其海内干系供应厂商将有望受益于下贱AI+级运用所带来的算力需求增长,海内云做事器与算力干系厂商有望直接管益。

投资逻辑总结:蓄力发展,未来可期

市场需求:技能层和运用层的发展带动根本层的AI芯片的需求迅速增加,智能化趋势也带来数据的爆发式增长,对AI芯片算力的提升提出了新的需求,有变革意味着有发展机遇。

政策扶持:政府不断出台新的家当政策扶持AI芯片领域的发展,政策利好助力企业的快速发展。

外部环境:中美贸易摩擦加剧,美国限定资金和技能流入中国的半导体领域,对尚不成熟的中国芯片市场冲击巨大。

人才思况:中国数字化变革驱动底层技能的逐渐提升,国际影响力逐年上涨,在大数据、芯片设计及运用落地方面,也逐步建立了上风,家当发展也将吸引更多外洋人才返国创业。
未来家当链构造或将重构,吸引更多的企业、高校或社会组织形成协力,共同推动AI芯片的发展。