来源:全球半导体观察 原作者:奉颖娴
chatgpt大放异彩之后,openai公司于今年春节期间发布了文生视频模型sora,可以用文字指令生成长达1分钟的高清视频,ai技术从文本、图像渗透进视频领域,再次引发业界对生成式ai的讨论与关注。
算力硬件是生成式ai的核心底座,核心环节包括服务器、网络设备、存储设备、芯片、idc建设、光通信等。由于生成式ai需要大量计算与数据处理,ai芯片需求旺盛增长,以英伟达为代表的半导体大厂业绩与股价暴涨,相关产品长期供不应求。
ai强势推动下,全球厂商争相布局ai芯片,我国也不例外。目前国内ai芯片厂商有哪些?与英伟达等大厂有何差距,又有哪些自身优势?
ai芯片广义来讲,指的是能运行ai算法的芯片。但业界通常意义的ai芯片是指对ai算法做了特殊加速设计的芯片,能处理ai应用中大量计算任务的模块,这一概念下,ai芯片也被称之为加速器。
按技术分类,ai芯片主要分为gpu、fpga、asic等;按照功能分类,ai芯片包括训练(training)和推理(inference)两类;从应用场景来看,ai芯片则包括服务器端与移动端两类,或者云端、边缘与终端三类。
图片来源:全球半导体观察制表
全球ai芯片市场当前基本被以英伟达为代表的欧美大厂主导,业界数据显示,英伟达以80%的市占率几乎“垄断”ai芯片市场。我国人工智能产业起步较晚,近几年在国际形势变化以及政策力挺的大环境下,国内ai芯片厂商逐渐崭露头角,在终端以及大模型推理方面表现相对出色,不过在门槛更高的gpu以及大模型训练环节与国外大厂仍有追赶空间。
gpu为通用型芯片,目前在ai芯片市场用量最大,通用型算力gpu已经广泛应用于人工智能模型训练与推理领域。目前英伟达与amd主导gpu市场,国内代表企业包括海光信息、景嘉微、燧原科技等。
fpga为半定制芯片,具备低延时,开发周期短等特性,与gpu相比,其适用于多指令,单数据流的分析,而不适合复杂算法的计算,主要用于深度学习算法中的推理阶段,美国的赛灵思和英特尔是该领域翘楚,国内代表企业包括百度昆仑芯、深鉴科技等。
asic为全定制型ai芯片,在功耗、可靠性、 集成度等方面具备优势,主流产品包括流tpu芯片、npu芯片、vpu芯片以及bpu芯片等,国外代表厂商包括谷歌、英特尔等,国内代表厂商包括华为、阿里巴巴、寒武纪、地平线等。
近年在ai大势与国产替代东风下,国内ai芯片厂商抓住机遇加速发展,不仅百度、阿里巴巴、腾讯和华为等大厂加速自研ai芯片,而且ai芯片公司不断涌现,并深受资本市场青睐。
以下将盘点国内8家ai芯片厂商进展:
百度昆仑芯
百度对ai芯片的布局最早可以追溯到2011年,经过七年发展,2018年百度自研ai芯片——昆仑1正式亮相,采用14nm工艺与自研xpu架构,于2020年量产,主要应用于百度搜索引擎、小度等业务。2021年3月,百度昆仑芯片完成独立融资,同年8月,百度宣布第2代自研ai芯片——昆仑2正式量产,搭载自研的第二代xpu架构,相比1代性能提升2-3倍,通用性、易用性方面显著增强。
阿里平头哥
阿里平头哥于2018年9月成立,是阿里巴巴全资半导体芯片业务主体,拥有端云一体全栈产品系列,涵盖数据中心芯片、iot芯片、处理器ip授权等,实现芯片端到端设计链路全覆盖。
ai芯片布局上,阿里平头哥2019年9月推出了其首款高性能人工智能推理芯片——含光800,基于12nm工艺与自研架构,集成了170亿晶体管,性能峰值算力达820 tops。在业界标准的resnet-50测试中,推理性能达到78563 ips,能效比达500 ips/w。
2023年8月,阿里平头哥发布了首个自研risc-v ai平台,支持运行170余个主流ai模型,推动risc-v进入高性能ai应用时代。同时,平头哥宣布玄铁处理器c920全新升级,c920执行gemm(矩阵的矩阵乘法)计算较vector方案可提速15倍。
2023年11月,阿里平头哥玄铁risc-v上新了三款基于软硬协同新范式的处理器(c920、c907、r910),大幅提升了加速计算能力、安全性及实时性,有望加速推动risc-v在自动驾驶、人工智能、企业级ssd、网络通信等场景和领域的大规模商用落地。
腾讯
2021年11月,腾讯宣布在三款芯片上已有实质性进展,分别为针对ai计算的紫霄、用于视频处理的沧海以及面向高性能网络的玄灵,其中紫霄已经流片成功并点亮。
据悉,紫霄采用自研存算架构和自研加速模块,可以提供高达3倍的计算加速性能和超过45%的整体成本节省。紫霄芯片为腾讯内部使用,不对外销售,腾讯通过其云服务出租算力获利。
近期,媒体报道知情人士称腾讯正考虑将紫霄v1作为英伟达a10芯片的替代品,用于ai图像和语音识别应用。此外,腾讯还将推出针对ai训练优化的紫霄v2 pro芯片,以在未来取代英伟达l40s芯片。
华为
华为在2018全联接大会上提出了华为ai战略和全栈全场景aiyb体育app官方下载的解决方案,并发布了2颗全新的ai芯片:昇腾910(ascend 910)和昇腾310(ascend 310)。
两款ai芯片均基于华为自研达芬奇架构,其中ascend 910(用于训练)采用7nm工艺,半精度达256tfops,功耗为350w,运算密度超越了英伟达tesla v100和谷歌tpu v3。昇腾310属于ascend-mini系列第一颗华为商用ai soc芯片,面向边缘计算等低功耗领域。
基于昇腾910、昇腾310 ai芯片,华为还推出了atlas ai计算yb体育app官方下载的解决方案。华为昇腾社区显示,目前 atlas 300t 产品有三个型号,分别对应昇腾 910a、910b、910 pro b,最大 300w 功耗,前两者 ai 算力均为 256 tflops,而 910 pro b 可达 280 tflops(fp16)。据悉,华为昇腾芯片910b在2023年已经获得了大客户至少5000套的订单,预计会在2024年交付。业界认为,华为昇腾910b能力已经基本做到可对标英伟达a100。
由于国内对于华为昇腾910b等国产ai芯片的需求激增,路透社近期报道华为计划优先生产昇腾910b,而这可能将会影响到mate 60系列所搭载的麒麟9000s芯片的产能。
寒武纪
寒武纪成立于2016年,专注于人工智能芯片产品的研发与技术创新,提供云边端一体、软硬件协同、训练推理融合、具备统一生态的系列化智能芯片产品和平台化基础系统软件,产品广泛应用于服务器厂商和产业公司。
成立以后,寒武纪推出多款芯片产品,覆盖终端、云端与边缘领域。其中终端芯片包括寒武纪1a、寒武纪1h、寒武纪1m 系列智能处理器;云端智能加速卡包括思元100、思元270、思元 290芯片和思元370;边缘智能加速卡包括思元220芯片。
其中,思元290智能芯片是寒武纪的首颗训练芯片,采用台积电7nm先进制程工艺,集成460亿个晶体管,支持mluv02扩展架构,全面支持ai训练、推理或混合型人工智能计算加速任务。思元370则为该公司的主力产品,采用是7nm制程工艺,同时支持推理和训练任务。此外,思元370也是寒武纪首款采用chiplet(芯粒)技术的ai芯片,集成了390亿个晶体管,最大算力高达256tops(int8)。
璧仞科技
壁仞科技创立于2019年,发展路径上,壁仞科技将首先聚焦云端通用智能计算,逐步在人工智能训练和推理、图形渲染等多个领域赶超现有yb体育app官方下载的解决方案,实现国产高端通用智能计算芯片的突破。壁仞科技已完成b轮融资,总融资额超50亿元人民币,是国内成长势头最为迅猛的“独角兽”企业之一。
2021年,壁仞科技首款通用gpu芯片br100系列正式交付开始流片,2022年3月br100成功点亮,同年8月br100正式发布。
据悉,br100系列基于壁仞科技自主原创的芯片架构开发,采用成熟的7纳米工艺制程,集成770亿晶体管,16位浮点算力达到1000t以上、8位定点算力达到2000t以上,单芯片峰值算力达到pflops级别。同时,br100结合了包括chiplet(芯粒技术)等在内的多项业内前沿芯片设计、制造与封装技术,具有高算力、高能效、高通用性等优势。
地平线
地平线是国内高效能智能驾驶计算方案提供商,于2015年7月成立,经过几年发展,陆续推出多款ai芯片,产品主要包含旭日与征程系列,其中旭日系列面向aiot市场,征程系列面向智能驾驶领域。
目前旭日系列已经发展至第三代,旭日3m和旭日3e,分别对应高端和低端市场。性能方面,只需在 2.5w 的功耗下,旭日3能够达到等效 5tops 的标准算力,较前一代大幅升级。
征程系列目前已经迭代至第五代,征程5芯片于2021年发布,2022年9月全球首发量产,单颗芯片ai算力最高可达128 tops,支持16路摄像头,可满足车厂高级别自动驾驶的量产需求。
2023年11月,地平线宣布征程6系列将于2024年4月正式发布,并于2024年第四季度完成首批量产车型交付。据悉,已有多家车企与地平线达成意向合作,包括比亚迪、广汽集团、大众汽车集团旗下软件公司cariad、博世等汽车领域头部企业。
燧原科技
燧原科技于2018年3月成立,专注人工智能领域云端和边缘算力,成立5年多已建成云端训练和云端推理两条产品线,并开发出云燧®t10、云燧®t20/t21训练产品以及云燧®i10、云燧®i20等推理产品。
燧原科技已于2023年9月宣布完成d轮融资20亿元人民币,由上海国际集团旗下子公司及产业基金,包括国际资管、国鑫创投、国方创新、金浦投资旗下上海金融科技基金、国和投资联合领投,腾讯、美图公司、武岳峰科创、允泰资本、弘卓资本、红点中国、广发乾和、达泰资本、浦东投控等多家新老股东跟投。
另据媒体报道,燧原科技第三代ai芯片产品将于2024年初上市。
结语
展望未来,业界持续看好ai商用发展,并认为ai将使得大规模算力需求出现大量缺口,ai芯片市场前景值得期待。业界数据显示,2022年全球ai芯片市场规模已经达到了5800亿美元,预计到2030年将超过万亿美元。
以英伟达为代表的头部ai芯片厂商自然将继续受益,与此同时国内ai芯片厂商也有机会在ai巨大风口下,缩小差距,加速成长。
封面图片来源:拍信网