上篇說(shuō)到CPU、GPU、FPGA、ASIC及類腦芯片都是芯片界舉足輕重的角色，但由于AI芯片對(duì)計(jì)算能力的要求，CPU在AI芯片中只起輔助和控制功能，而類腦芯片則因還不夠成熟，尚未落地。因而，以下在對(duì)場(chǎng)景應(yīng)用的討論中，更多涉及GPU、FPGA、ASIC三類芯片。

在應(yīng)用場(chǎng)景上，AI芯片的應(yīng)用主要分為云端和終端，這也是目前芯片領(lǐng)域又一分岔路口。以深度學(xué)習(xí)的算法來(lái)說(shuō)，云端人工智能硬件負(fù)責(zé)“訓(xùn)練+推斷”，終端只負(fù)責(zé)“推斷”，因而終端的計(jì)算量更小，沒(méi)有傳輸問(wèn)題，更適合于安防、汽車等功耗要求低、安全性要求高的場(chǎng)景，終端也被看作未來(lái)發(fā)展方向。

下文將AI硬件應(yīng)用場(chǎng)景分為云端和終端，云端指服務(wù)器端，包括各種共有云、私有云、數(shù)據(jù)中心等；終端指安防、車載、手機(jī)等領(lǐng)域。

云端場(chǎng)景：英偉達(dá)GPU生態(tài)領(lǐng)先，賽靈思FPGA追趕，谷歌ASIC或是未來(lái)

據(jù)測(cè)算，全球云端場(chǎng)景的AI芯片規(guī)模合計(jì)已達(dá)幾百億美元，是目前最大的AI應(yīng)用場(chǎng)景?；谠破脚_(tái)，各大科技巨頭大力布局人工智能。不過(guò)先來(lái)科普下，云計(jì)算平臺(tái)是什么。

云計(jì)算，提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用軟件、服務(wù)），包括IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)），Paas（平臺(tái)即服務(wù)），Saas（軟件即服務(wù)）三層。

目前各大科技巨頭紛紛在自有云平臺(tái)基礎(chǔ)上搭載人工智能系統(tǒng)，主要有IBM的waston、亞馬遜的AWS、以及國(guó)內(nèi)的阿里云、百度云平臺(tái)等。其中英偉達(dá)的GPU采用更為廣泛，英特爾的CPU、阿爾特拉的FPGA等也有使用，而谷歌則使用自研的ASIC芯片TPU。

GPU應(yīng)用開(kāi)發(fā)周期短，成本相對(duì)低，技術(shù)體系成熟，目前全球各大公司云計(jì)算中心如谷歌、微軟、亞馬遜、阿里巴巴等主流公司均采用GPU進(jìn)行AI計(jì)算，GPU是目前云端應(yīng)用范圍最廣的芯片，而英偉達(dá)則是最大的GPU芯片供應(yīng)商，占據(jù)99%市場(chǎng)份額。2017年5月，英偉達(dá)發(fā)布了Tesla V100，采用臺(tái)積電12nm FFN制程并集成210億顆電晶體，在深度學(xué)習(xí)的性能上等同于250顆CPU。

不過(guò)其也面臨著老二AMD的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。野村證券稱英偉達(dá)正在試圖阻止將15-20%的數(shù)據(jù)中心處理器份額讓給AMD。今年第二季度，AMD專門為數(shù)據(jù)中心研發(fā)的EPYC處理器被包括惠普企業(yè)、思科系統(tǒng)、騰訊云、意大利國(guó)家核物理研究所等采用，銷售額同比增長(zhǎng)53%。AMD稱，預(yù)計(jì)EPYC將在今年年底達(dá)到“中等個(gè)位數(shù)”的份額。

另外，賽靈思、英特爾、百度等廠商也在積極采用FPGA在云端進(jìn)行加速。

目前全球FPGA市場(chǎng)主要被賽靈思（Xilinx）和阿爾特拉（Altera）瓜分，兩者合計(jì)占有近90%的市場(chǎng)份額。全球七大超大規(guī)模云服務(wù)公司，有3家采用了賽靈思FPGA。去年8月，百度也和賽靈思合作發(fā)布了基于FPGA的云計(jì)算加速芯片XPU。而老二阿爾特拉則在2015年被英特爾收購(gòu)，今年4月，英特爾阿爾特拉的FGPA被正式應(yīng)用于主流的數(shù)據(jù)中心OEM廠商中，客戶包括戴爾、富士通等。

除GPU和FPGA外，AI領(lǐng)域?qū)Ｓ眉軜?gòu)芯片ASIC則因其更好的性能和功耗，成為云端領(lǐng)域新的攪局者，谷歌就是ASIC在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的先行者。

谷歌2017年5月推出TPU，與GPU相比耗電量降低60%，芯片面積下降40%，能更好的滿足其龐大的AI算力要求。今年2月，谷歌以Beta測(cè)試的形式開(kāi)放了TPU，5月發(fā)布了TPU 3.0，8月又推出為邊緣計(jì)算定制的Edge TPU。不過(guò)TPU目前并不對(duì)外發(fā)售，但對(duì)英特爾、英偉達(dá)這些傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的大佬來(lái)說(shuō)，也足以構(gòu)成威脅。

總體來(lái)說(shuō)，目前，GPU依然是數(shù)據(jù)中心的主力，F(xiàn)PGA的角色也逐漸變得越來(lái)越重要，而TPU等，則更可能因其良好的性能和功耗，成為未來(lái)的主流方向，但其性能還需進(jìn)一步檢驗(yàn)。

安防：英偉達(dá)GPU領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)創(chuàng)企FPGA落地，Movidiu的ASIC芯片廣泛應(yīng)用

由于天然具有大量需要處理的視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，安防目前已成為AI落地最快的場(chǎng)景之一。用AI賦能安防，能極大提高追蹤效率，促進(jìn)事后防范向事前防范轉(zhuǎn)換。

目前“AI+安防”方案有兩種，包括中后端和前端解決方案。中后端方案利用普通攝像機(jī)采集視頻信息后傳輸?shù)街泻蠖?，再進(jìn)行智能分析，前端則將AI芯片集成至攝像頭中，實(shí)現(xiàn)視頻采集智能化。相比來(lái)說(shuō)，中后端可利用已經(jīng)部署的攝像頭進(jìn)行智能分析，在多路數(shù)據(jù)處理、算法升級(jí)以及部署成本上都占有優(yōu)勢(shì)，但長(zhǎng)期來(lái)看，前端智能更能滿足安防快速反應(yīng)、安全性高的需求，或是未來(lái)主流。

安防巨頭也都開(kāi)始布局AI領(lǐng)域，在經(jīng)歷了安防行業(yè)高清化和網(wǎng)絡(luò)化之后，留存下來(lái)的?？怠⒋笕A等巨頭們，并不想被人工智能這第三次技術(shù)革命拋下。

而在應(yīng)用AI芯片方面，?？?、大華都選擇了英偉達(dá)的GPU，其AI算法和產(chǎn)品都基于英偉達(dá)的Jetson TX1 GPU芯片實(shí)現(xiàn)。2016年，?？低曂瞥鰪那岸说胶蠖巳盗械腁I產(chǎn)品，發(fā)布基于英偉達(dá)GPU和深度學(xué)習(xí)技術(shù)“深眸”攝像機(jī)、“超腦”NVR等產(chǎn)品。大華股份2016年第三季度成立AI研究院，2017年聯(lián)合英偉達(dá)發(fā)布多款“睿智”系列前端和后端智能設(shè)備。

但利用英偉達(dá)GPU芯片，成本畢竟較為昂貴。因而，為了降低成本、提高效能，大華、東方網(wǎng)力等也與國(guó)內(nèi)初創(chuàng)公司深鑒（后被賽靈思收購(gòu)）等合作，推出了基于賽靈思FPGA的DPU產(chǎn)品。在專用ASIC產(chǎn)品出現(xiàn)之前，F(xiàn)PGA成為部分安防場(chǎng)景降成本的有效手段。

另外，國(guó)內(nèi)安防廠商也更看好低成本、低功耗、高算力的ASIC成為未來(lái)主流。2017年8月，英特爾子公司Movidiu推出Myriad X視覺(jué)處理器(VPU），被大量應(yīng)用于大疆無(wú)人機(jī)、美國(guó)菲力爾（flir）智能紅外攝像機(jī)、?？怠吧铐毕盗袛z像機(jī)、華睿智能工業(yè)相機(jī)等產(chǎn)品中。

未來(lái)，ASIC芯片大規(guī)模量產(chǎn)，成本邊際效益遞減，采用ASIC方案的AI攝像頭實(shí)現(xiàn)成本將大幅度降低，這也為安防向前端智能轉(zhuǎn)變提供可能。

不過(guò)，目前由于后端還有大量成量視頻需要處理，既有傳統(tǒng)攝像頭短時(shí)間內(nèi)不會(huì)全部更換，以及ASIC還不夠成熟等因素，安防前端智能的發(fā)展，及ASIC芯片普及都還需要時(shí)間。

汽車：英偉達(dá)GPU、高通CPU+GPU主流，地平線ASIC開(kāi)拓市場(chǎng)

隨著自動(dòng)駕駛的熱潮襲來(lái)，汽車場(chǎng)景也成為AI落地的良好場(chǎng)景。不過(guò)目前已商用的自動(dòng)駕駛芯片基本處于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）階段，即可實(shí)現(xiàn)L1-L2等級(jí)的輔助駕駛和半自動(dòng)駕駛；而適應(yīng)L4-L5超高度自動(dòng)駕駛及全自動(dòng)駕駛的AI芯片，離規(guī)?；逃萌杂芯嚯x。

汽車場(chǎng)景的AI芯片，領(lǐng)先的依然是英偉達(dá)。

2016年9月，英偉達(dá)發(fā)布針對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)和汽車產(chǎn)品的芯片Xavier，采用自定義的八核CPU架構(gòu)，內(nèi)建Volta GPU架構(gòu)作為計(jì)算機(jī)視覺(jué)加速器，采用16nm FinFET工藝，運(yùn)算性能達(dá)到20 TOPS，功耗為20W。

今年1月，英偉達(dá)又發(fā)布用于自動(dòng)駕駛的Jetson Xavier芯片，采用12nm FFN制程，功耗為30W（相對(duì)上款芯片功耗上升，官方解釋“為提升性能”），及車載計(jì)算機(jī)Drive PX Pegasus，搭載兩塊Xavier SoC，算力支持L5。目前，英偉達(dá)在智能汽車領(lǐng)域的客戶包括20多家汽車制造商，其中最重要的客戶是特斯拉。

不過(guò)看英偉達(dá)在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域做大，英特爾也不甘心。2017年，英特爾收購(gòu)了Mobileye，開(kāi)始發(fā)力自動(dòng)駕駛。

Mobileye在汽車領(lǐng)域可算戰(zhàn)績(jī)輝煌，其在汽車駕駛輔助系統(tǒng)領(lǐng)域，份額超過(guò)70％。從2007年與沃爾沃開(kāi)始合作碰撞預(yù)警功能，與包括寶馬、特斯拉、通用等汽車巨頭合作推進(jìn)駕駛輔助技術(shù)，2016年與寶馬、英特爾三方聯(lián)合開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛汽車。

并且，Mobileye在2016年5月發(fā)布的EyeQ5（預(yù)計(jì)將于今年出工程樣品，2020年量產(chǎn)），宣稱將采用7nm工藝，提供每瓦特2.4 DL TOPS（萬(wàn)億次/每秒）的效能——這一數(shù)字比英偉達(dá)公開(kāi)宣稱的Xavier要高2.4倍。收購(gòu)Mobileye，也是英特爾在無(wú)人駕駛領(lǐng)域與英偉達(dá)展開(kāi)的一次激烈競(jìng)爭(zhēng)。

另外，移動(dòng)芯片領(lǐng)域的霸主高通也在積極布局自動(dòng)駕駛領(lǐng)域。

2016年10月，高通宣布以每股110美元的價(jià)格收購(gòu)車用芯片大廠恩智浦半導(dǎo)體，這一事件在當(dāng)時(shí)幾乎震驚整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)。雖其后因反壟斷審查，而遭遇收購(gòu)失敗，但高通發(fā)力汽車的決心并沒(méi)有減少。

在GMIC2016上，高通發(fā)布了智能汽車芯片驍龍820A，該處理器采用CPU+GPU的異構(gòu)計(jì)算模式。2017年9月，高通公司又推出了一款新的汽車芯片組——C-V2X，這款芯片組提升了自動(dòng)駕駛所需通信系統(tǒng)的配合度。目前已得到奧迪、福特以及上汽集團(tuán)等的認(rèn)可與關(guān)注，具體上市時(shí)間預(yù)計(jì)為今年下半年。

我國(guó)芯片企業(yè)，也參與到這場(chǎng)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的芯片爭(zhēng)奪戰(zhàn)中。2016年3月奇點(diǎn)汽車發(fā)布會(huì)上，地平線首次展示了其先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS）原型系統(tǒng)——雨果平臺(tái)。2017年1月的CES上，地平線又與英特爾發(fā)布了基于BPU架構(gòu)（ASIC架構(gòu)）的最新的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)。產(chǎn)業(yè)調(diào)研顯示，地平線也是目前唯一在四大汽車市場(chǎng)—美國(guó)、德國(guó)、日本和中國(guó)，與頂級(jí)OEMs和Tier1s創(chuàng)建重要客戶關(guān)系的中國(guó)初創(chuàng)企業(yè)。

2017年12月，地平線發(fā)布“旭日”和“征程”兩款嵌入式AI芯片，分別面向智能駕駛和智能攝像頭；今年4月，地平線發(fā)布“征程2.0”芯片及MATRIX 1.0自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)。

總體來(lái)說(shuō)，ASIC可以更好的滿足車載應(yīng)用下重點(diǎn)關(guān)心的“最差情況處理”的延時(shí)問(wèn)題。但鑒于其研發(fā)周期長(zhǎng)，目前車載場(chǎng)景下，廠商仍考慮GPU作為主流方案，預(yù)計(jì)隨著ADAS定制化需求的增加，未來(lái)ASIC將成主流。

智能手機(jī)：蘋果、華為搭載ASIC芯片，高通、ARM發(fā)布新的AI架構(gòu)

AI+手機(jī)，也是當(dāng)下最火的AI概念之一。

目前AI在手機(jī)里面主要是輔助處理圖形圖像的識(shí)別（比如拍照的快速美顏）及語(yǔ)音語(yǔ)義的識(shí)別等場(chǎng)景。但目前此類應(yīng)用對(duì)AI算法處理速度的要求并不高。同時(shí)手機(jī)對(duì)功耗要求極低，ASIC低成本、低功耗、低面積將占據(jù)核心優(yōu)勢(shì)。

而在AI芯片進(jìn)入手機(jī)方面，華為和蘋果都先后發(fā)布了有自己獨(dú)立AI處理單元的芯片。

2017年9月，華為發(fā)布了全球首款移動(dòng)端AI芯片麒麟970，并將其運(yùn)用于Mate10。這是業(yè)內(nèi)第一次在手機(jī)芯片中，出現(xiàn)專門用于進(jìn)行AI計(jì)算的處理單元，其集成了國(guó)內(nèi)芯片創(chuàng)企“寒武紀(jì)”的NPU。今年8月，華為又發(fā)布了麒麟980，率先采用7nm工藝，雙核NPU。

緊隨其后，蘋果也在9月發(fā)布了iPhone X，及其專用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理芯片A11“Bionic神經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)”。該芯片將CPU和GPU巨大的計(jì)算量分開(kāi)，將面部識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等AI相關(guān)的任務(wù)卸載到AI專用模塊(ASIC)上處理。

在華為和蘋果之后，高通也于12月發(fā)布驍龍845，采用10nm工藝，支持Adreno 630 GPU，相比835，在AI計(jì)算能力上提升三倍，并支持多平臺(tái)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。未來(lái)高通的策略是，提供開(kāi)放AI平臺(tái)生態(tài)系統(tǒng)給合作伙伴。

但高通的AI芯片，并沒(méi)有針對(duì)AI的獨(dú)立運(yùn)算單元，依舊是傳統(tǒng)的CPU/GPU以及DSP/ISP等特定場(chǎng)景處理器來(lái)兼職處理AI。

而為目前世界超過(guò)95%的智能手機(jī)和平板電腦提供IP的ARM，在AI方面稍顯來(lái)遲。不過(guò)今年2月，ARM也發(fā)布了兩款針對(duì)移動(dòng)終端的AI芯片架構(gòu)，機(jī)器學(xué)習(xí)處理器和物體檢測(cè)處理器。機(jī)器學(xué)習(xí)處理器將主要吸引平板電腦和智能手機(jī)制造商，計(jì)劃在今年第一季度供貨；對(duì)象檢測(cè)處理器，可能被用于智能安防攝像機(jī)、無(wú)人機(jī)及更廣泛用途，預(yù)計(jì)年中供貨。

總結(jié)：各架構(gòu)芯片百花齊放，終極形態(tài)向ASIC進(jìn)化

目前，云端領(lǐng)域，英偉達(dá)憑借其FPGA穩(wěn)穩(wěn)占據(jù)最大市場(chǎng)份額，老二AMD在追擊，基于FPGA的賽靈思和英特爾阿爾特拉也在拓展，ASIC領(lǐng)域則以谷歌TPU為最大威脅者。

汽車領(lǐng)域，英偉達(dá)依然是巨頭，英特爾Mobileye則是直接對(duì)標(biāo)英偉達(dá)，高通在進(jìn)軍，我國(guó)企業(yè)地平線也用BPU（ASIC）布局這一市場(chǎng)。安防領(lǐng)域，英偉達(dá)地位不變，賽靈思深鑒的FPGA也有應(yīng)用，Movidiu的ASIC也打開(kāi)了部分市場(chǎng)。手機(jī)領(lǐng)域，華為和蘋果先發(fā)基于ASIC的AI芯片，高通和ARM則在其后推出了自己的AI架構(gòu)。

GPU、FPGA、ASIC可謂各架構(gòu)百花齊發(fā)，而ASIC也走通向主流應(yīng)用的路上。

活動(dòng)推薦：“5G物聯(lián)峰會(huì)”

作為信息社會(huì)通用基礎(chǔ)設(shè)施，時(shí)下5G產(chǎn)業(yè)建設(shè)以及發(fā)展如火如荼，并將最終帶動(dòng)數(shù)十萬(wàn)億規(guī)模的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但5G在正式進(jìn)行商用化普及應(yīng)用前的態(tài)勢(shì)如何發(fā)展？5G將為哪些領(lǐng)域的變革帶來(lái)有益賦能？5G將在各行各業(yè)掀起什么樣的市場(chǎng)風(fēng)暴？系列問(wèn)題依然困擾著各界人士。

為進(jìn)一步深入了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡(luò)，理解5G產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀以及未來(lái)趨勢(shì)，讓各界人士更清晰的洞察5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的機(jī)遇點(diǎn)。6月14日，經(jīng)上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)、上海市商務(wù)委員會(huì)、上海市長(zhǎng)寧區(qū)人民政府指導(dǎo)，由億歐公司聯(lián)合承辦的“5G物聯(lián)峰會(huì)”將于上海虹橋世貿(mào)展館舉辦。

億歐“5G物聯(lián)峰會(huì)”將特邀政府、學(xué)界、商業(yè)、投資機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域的專業(yè)人士，以多領(lǐng)域視角切入，深究5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡(luò)，探索5G賦能各行各業(yè)的新思路、新方法，供行業(yè)內(nèi)外各界人士參考?；顒?dòng)詳情請(qǐng)戳：https://www.iyiou.com/post/ad/id/824