算法的不斷迭代、算力的不斷提升和數(shù)據(jù)量的激增激發(fā)了人工智能產(chǎn)業(yè)在近年來的快速發(fā)展，2018年更是有望全面迎來人工智能技術(shù)規(guī)模應(yīng)用的拐點。AI芯片作為人工智能產(chǎn)業(yè)的核心，也是技術(shù)要求和附加值最高的環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)價值和戰(zhàn)略地位遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于應(yīng)用層，這也是國內(nèi)外科技巨頭紛紛布局AI芯片的重要原因。國內(nèi)科技巨頭阿里巴巴宣布開始自主研發(fā)AI芯片，此前美國科技巨頭谷歌、蘋果、微軟、Facebook也紛紛開始自主研發(fā)AI芯片，英特爾、高通、英偉達(dá)、AMD、賽靈思等在各自領(lǐng)域中有絕對優(yōu)勢的傳統(tǒng)芯片巨頭也都有自家的AI芯片。針對不同的AI應(yīng)用場景，定制芯片的適用性明顯高于通用芯片，這對AI芯片行業(yè)又意味著什么？本次邀請華夏芯(北京)通用處理器技術(shù)有限公司CEO李科奕，對目前人工智能風(fēng)口下的芯片發(fā)展進(jìn)行探討!

Q：a&s總經(jīng)理、總編輯關(guān)玉娟

A：華夏芯(北京)通用處理器技術(shù)有限公司CEO李科奕

關(guān)玉娟：請問過去十幾年，安防行業(yè)的芯片供應(yīng)商的格局發(fā)生了什么變化?

李科奕： 在過去的十幾年里，安防領(lǐng)域的半導(dǎo)體芯片廠商一直追求打造一個針對所有市場的大一統(tǒng)平臺(例如德州儀器、華為海思的某一款視頻監(jiān)控芯片都曾一度占據(jù)了中國70%的視頻監(jiān)控市場)。隨著安防市場越來越細(xì)分和多家中小型芯片公司的介入，一款芯片打天下的時代已經(jīng)結(jié)束了。但是，如果稍微研究一下摩爾定律的話，可以發(fā)現(xiàn)目前芯片行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)在于設(shè)計復(fù)雜集成電路的成本正在快速增加，而這正在扼殺應(yīng)用的定制化設(shè)計能力。隨著集成電路工藝制程越來越先進(jìn)，IP越來越復(fù)雜，設(shè)計團(tuán)隊越來越龐大，產(chǎn)品開發(fā)周期越來越長，相應(yīng)的研發(fā)投入越來越高，而市場卻呈現(xiàn)碎片化、細(xì)分化的趨勢。針對新工藝制程的巨額芯片設(shè)計、制造費用，導(dǎo)致對應(yīng)的芯片銷量的盈虧平衡點就越來越高。市場的碎片化、細(xì)分化與芯片設(shè)計、制造投入越來越高的矛盾決定了芯片廠商和終端設(shè)備廠商必須采用新的商業(yè)模式或者技術(shù)路徑應(yīng)對這一新的行業(yè)趨勢。

在這種情況下，像華為這樣的芯片廠商開始利用其芯片優(yōu)勢進(jìn)入終端設(shè)備市場。而越來越多的終端設(shè)備廠商開始研發(fā)、定制芯片，例如：特斯拉、Facebook、微軟、谷歌等公司都已涉足芯片行業(yè)。這種涉及芯片行業(yè)的方式分為兩種，一種是建立研發(fā)團(tuán)隊，自己研發(fā)，另外一種就是與專業(yè)芯片設(shè)計廠商合作，根據(jù)需求實現(xiàn)定制化開發(fā)。在安防監(jiān)控行業(yè)，海康威視、大華股份等大型安防設(shè)備廠商為了保持其核心競爭優(yōu)勢，都開始自己研發(fā)或者和專業(yè)的芯片公司合作定制開發(fā)芯片。

關(guān)玉娟：在安防監(jiān)控領(lǐng)域，包括芯片的主流技術(shù)、商業(yè)環(huán)境、產(chǎn)品形態(tài)會發(fā)生什么樣的變化?

李科奕：環(huán)境是在快速變化當(dāng)中，例如安防監(jiān)控的硬件設(shè)備發(fā)展從當(dāng)初普通的標(biāo)清攝像機到高清攝像機，又進(jìn)化到了帶人工智能的攝像機，從而實現(xiàn)了目標(biāo)識別、目標(biāo)追蹤和人臉識別等功能，這些都是由技術(shù)突破帶來的新的商業(yè)化機遇。

安防監(jiān)控行業(yè)對芯片的需求也在發(fā)生變化，比如從早期德州儀器的DSP芯片，發(fā)展到后來的專用視頻監(jiān)控芯片(例如華為海思給?？低曁峁┑?a href="http://m.sdkjxy.cn/tags/asic/" target="_blank">ASIC芯片)。過去在設(shè)計安防監(jiān)控的ASIC芯片時，針對不同的應(yīng)用場景，如車牌識別等，是采用設(shè)計不同的硬件算子來實現(xiàn)。而正在興起的人工智能時代對芯片的需求又不一樣了。隨著以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能應(yīng)用的出現(xiàn)，采用硬件算子的方式，很難滿足用戶對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在不同應(yīng)用場景下的二次開發(fā)需求，于是出現(xiàn)了支持深度學(xué)習(xí)的AI專用芯片。但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法還在不斷演進(jìn)和推陳出新當(dāng)中，單純的人工智能專用芯片很難滿足算法升級的靈活性以及可編程使用的便利性要求。現(xiàn)階段，比較好的做法是采用通用計算+專用計算的設(shè)計方式，將CPU、DSP、GPU及CNN加速引擎等通用及專用的計算單元集成在一顆SoC上，這也就是目前十分熱門的異構(gòu)計算架構(gòu)。谷歌新任董事長、計算機架構(gòu)大師Hennessy就認(rèn)為：采用異構(gòu)計算架構(gòu)將成為AI芯片設(shè)計趨勢。所謂的異構(gòu)計算——即將通用計算單元與專用計算單元結(jié)合起來。通俗地說，指的是一塊芯片系統(tǒng)中，中央處理器(CPU)、圖像處理器(GPU)、信號處理器(DSP)、AI專用處理器等通用計算和專用計算單元在物理設(shè)計和編程使用上能夠高效融合、協(xié)調(diào)。這樣的設(shè)計，既可以通過通用計算支持算法升級上的靈活性，又可以有效利用專用計算單元在特定算法上的超強計算效率。

以全球異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)(HSA，Heterogeneous System Architecture)聯(lián)盟為代表的異構(gòu)計算的興起，這是中國芯片設(shè)計行業(yè)一個新機遇。華夏芯作為HSA聯(lián)盟的主席單位，致力于推動中國異構(gòu)計算的發(fā)展，希望異構(gòu)計算的優(yōu)勢能夠在芯片設(shè)計中體現(xiàn)出來，讓芯片更好地服務(wù)于應(yīng)用廠商。

從市場的變化反饋到芯片設(shè)計的變化，人工智能應(yīng)用的興起代表著一個新時代的到來：即計算的本身也從原來的通用計算、專用計算過渡到了通用+專用的異構(gòu)計算階段。人工智能的碎片化應(yīng)用場景意味著終端廠商對芯片很多的定制化需求，這是一個新業(yè)態(tài)下的新趨勢。

關(guān)玉娟：請介紹貴司與傳統(tǒng)安防應(yīng)用芯片設(shè)計廠商的差異?

李科奕：好的，首先公司和安防領(lǐng)域傳統(tǒng)的芯片公司情況不太一樣。第一個區(qū)別：我們的核心IP都是自主研發(fā)設(shè)計的，而安防領(lǐng)域傳統(tǒng)芯片公司的關(guān)鍵IP（知識產(chǎn)權(quán)）一般來源于第三方的許可，例如在安防監(jiān)控中用得很廣的華為海思的SoC芯片，其核心的IP如CPU、并行計算引擎等這些都是許可自Arm公司的，而我們則不需要通過第三方去許可CPU、DSP、CNN等計算單元或IP核，完全都是自己的。

第二個區(qū)別：我們的戰(zhàn)略定位是成為下游客戶的深度戰(zhàn)略合作伙伴，這便意味著我們自己不面向市場推芯片。我們的產(chǎn)品有2個，一是設(shè)計定制，即利用自主研發(fā)的芯片技術(shù)為客戶設(shè)計定制芯片：二是IP授權(quán)，即授權(quán)許可IP給客戶，讓客戶自己設(shè)計芯片。目前，全球越來越明顯的市場趨勢就是終端客戶廠商開始主動根據(jù)市場的需求定制芯片。例如像海康威視（全球最大的安防監(jiān)控廠商）這樣的行業(yè)客戶，對安防監(jiān)控市場需求非常熟悉，了解安防監(jiān)控上使用芯片需要的內(nèi)部帶寬、計算能力、功耗，甚至最終完整解決方案的成本是怎么樣。這些終端客戶開始尋找第三方設(shè)計公司去定制一款芯片，從而更好地提升核心競爭力。我們利用自主知識產(chǎn)權(quán)的IP優(yōu)勢，通過芯片定制，支持下游客戶專注自身的業(yè)務(wù)發(fā)展，構(gòu)建及提升核心競爭力，這是我們和海思這樣的傳統(tǒng)芯片公司的一個重要的區(qū)別。

關(guān)玉娟：目前物聯(lián)網(wǎng)和人工智能發(fā)展極其迅速，包括貴司在內(nèi)的中國芯片公司的最大優(yōu)勢是什么?

李科奕：華夏芯是國內(nèi)唯一一家擁有全自主64位高端CPU、DSP、GPU、AI IP的異構(gòu)計算芯片設(shè)計公司，就是采用異構(gòu)計算的架構(gòu)來滿足市場的定制化需求，將通用計算和專用計算的優(yōu)勢結(jié)合起來，同時降低異構(gòu)計算的開發(fā)、編程的門檻。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)目前存在著應(yīng)用場景碎片化嚴(yán)重、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程緩慢、市場需求和芯片匹配度低、數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)安全攻擊頻發(fā)、解決方案價格成本過高、商業(yè)模式不明確、投資回報周期長等問題。而安防視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)涉及到端、管、再到云，技術(shù)平臺覆蓋圖像識別、深度學(xué)習(xí)等人工智能算法、以及ISP成像、高清視頻、5G通信、云計算等多學(xué)科領(lǐng)域。而且無論是在終端側(cè)的物聯(lián)網(wǎng)還是安防監(jiān)控應(yīng)用中，算法、算力還需要考慮功耗和云端傳輸條件的限制，需要芯片廠商、應(yīng)用廠商、算法廠商聯(lián)合設(shè)計開發(fā)，共同完成對終端用戶的支持。例如，智能門鎖中的人臉識別算法，和街道視頻監(jiān)控中的人臉識別算法就有很大的差異。兩種情況下特征值提取都不一樣。像高通等國外的大型芯片公司做智能門鎖芯片開發(fā)是通過代理商銷售的，通過代理商間接支持終端客戶廠商。而我們中國的芯片廠商了解本地市場，了解合適的算法廠商，可以更好地服務(wù)客戶需求，這些挑戰(zhàn)反而成為我們的優(yōu)勢。

關(guān)玉娟：貴司提供的芯片定制的做法，在研發(fā)成本以及人力投入上是否有優(yōu)勢?

李科奕：以華夏芯設(shè)計的一款最新的安防監(jiān)控SoC芯片為例，里面包含了CPU、DSP、AI等處理器IP。傳統(tǒng)設(shè)計思路是將來自不同供應(yīng)商的處理器IP“拼”在一起的，因此，芯片的設(shè)計和使用是一個很大的困難，具體體現(xiàn)在三個方面：

首先是設(shè)計難度大，想要將不同來源的IP進(jìn)行協(xié)同計算，勢必是一個很大的挑戰(zhàn)；

其次是每一套IP都需要有一個單獨的團(tuán)隊來學(xué)習(xí)和維護(hù)，導(dǎo)致芯片設(shè)計公司的研發(fā)團(tuán)隊變得十分龐大；

最后是使用難度大，用戶針對不同廠家的處理器IP，需要開發(fā)大量的底層驅(qū)動程序，芯片上的編程、測試、應(yīng)用開發(fā)的門檻很高。

正因為以上三點原因，如果按照傳統(tǒng)思路去涉及這樣復(fù)雜的SoC芯片設(shè)計，只有華為等大公司才能去碰觸。初創(chuàng)公司想要涉足，就一定要找到一種創(chuàng)新思路。

創(chuàng)新并不是憑空想象，而是要結(jié)合市場與技術(shù)發(fā)展趨勢，進(jìn)行合理的探索。比方說華夏芯采用了一套創(chuàng)新的異構(gòu)設(shè)計思路設(shè)計全部的計算單元，無論是CPU、DSP、GPU還是AI計算單元，全部源自華夏芯的自主指令集，無需向第三方許可處理器IP。這樣就節(jié)省了大量的IP許可費和權(quán)力金，還可以根據(jù)應(yīng)用需求，進(jìn)行深度的IP定制。同時，華夏芯無需龐大的設(shè)計團(tuán)隊即可基于全自主的處理器IP快速完成SoC設(shè)計，大幅度降低了用戶的開發(fā)門檻。

關(guān)玉娟：安防的應(yīng)用場景很多，貴司選擇哪些場景作為突破口?

李科奕：華夏芯作為一個基于新一代異構(gòu)計算設(shè)計技術(shù)，為客戶定制的芯片可以覆蓋幾乎所有的應(yīng)用場景，例如：智能家居，智能門鎖芯片，掃地機器人、安防監(jiān)控、無人駕駛等。

同時，華夏芯還提供完整的解決方案。華夏芯的人工智能解決方案是一套融合了前端感知、邊緣計算、后臺系統(tǒng)、信息傳輸和前后端算法的一個閉環(huán)的系統(tǒng)級方案。比方說，華夏芯的前端芯片，支持的感知系統(tǒng)除了視覺識別外，還包括語音識別、雷達(dá)識別；前端與后臺的傳輸方式，支持NB-IOT、BPLC（寬帶電力線載波）等有線和無線模式。從使用場景來看，可以根據(jù)客戶的需求，提供定制化的算法等。連同完整的開發(fā)工具、多個應(yīng)用庫提供給二次開發(fā)商、系統(tǒng)集成商，更好的支持他們建立核心競爭力，服務(wù)好他們下游的客戶。我們在芯片設(shè)計時需要考慮的是豐富的芯片接口、足夠的計算能力和帶寬、更低的功耗、成本等各種因素的平衡。各種邊界條件最優(yōu)的設(shè)定對我們的設(shè)計來說是一個挑戰(zhàn)。同時，我們還需要盡可能簡化開發(fā)者的開發(fā)、調(diào)試的難度，使得二次開發(fā)者加快產(chǎn)品開發(fā)的速度。

高通、Arm、英特爾、英偉達(dá)等大型芯片公司在產(chǎn)品線成熟度、規(guī)模以及知識產(chǎn)權(quán)的布局上優(yōu)勢明顯，中國的芯片廠商從應(yīng)用落地、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等切入點著手，加強自主研發(fā)，探索一條支持創(chuàng)新驅(qū)動、市場導(dǎo)向的芯片定制化之路，值得肯定和借鑒。同時定制芯片，對于有一定市場規(guī)模和用戶基礎(chǔ)的企業(yè)來講，可以推出更加有個性化、差異化的產(chǎn)品，也更能夠增加自身的競爭優(yōu)勢。從中興事件可以看出，中國半導(dǎo)體戰(zhàn)略的發(fā)展推動計劃已經(jīng)迫在眉睫，國家的資金目前比較充裕，技術(shù)和人才還需要企業(yè)加大培養(yǎng)、積累，雖然現(xiàn)在高端芯片對國外廠商的依存度還很高，但是從國家層面想辦法建立有效的機制，使中高端芯片的設(shè)計廠商更好地建立與應(yīng)用廠商合作的機會，從而加速中國人工智能芯片的商用化進(jìn)程。