全球?qū)?a target="_blank">人工智能(AI)專用芯片的需求不斷增長，使得AI正處于中國經(jīng)濟未來的中心。

德勤預(yù)測，2019年中國制造的半導(dǎo)體產(chǎn)品收入將從2018年的850億美元增長25%至1100億美元，以滿足國內(nèi)對芯片組不斷增長的需求，部分原因是人工智能的商業(yè)化程度不斷提高。 德勤進一步預(yù)測，2019年，中國芯片代工廠將開始生產(chǎn)專門用于支持AI和機器學(xué)習(xí)(ML)任務(wù)的半導(dǎo)體。

隨著中國成為半導(dǎo)體的主要消費國(每年消費半導(dǎo)體總量超過50%，包括國內(nèi)和最終出口)，其增長推動了整個行業(yè)的發(fā)展。然而，中國制造商只能滿足自身需求的30%左右。在宏觀經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和人工智能價值不斷增長的情況下，中國政府和領(lǐng)先的數(shù)字企業(yè)已經(jīng)發(fā)出信號，表明國內(nèi)半導(dǎo)體自給自足是未來的重要組成部分。他們正在大舉投資和招聘，以創(chuàng)建接近全球頂級代工廠的本土制造能力。

許多中國公司正在為人工智能設(shè)計專門的半導(dǎo)體，并在移動智能手機行業(yè)的最前沿設(shè)計芯片架構(gòu)。在國家和國內(nèi)制造商之間的強有力協(xié)調(diào)下，中國正利用大量資本和龐大的市場推進自己的議程。盡管中國在過去幾十年未能擴大半導(dǎo)體行業(yè)，但這一次很可能會成功。計算和新興技術(shù)之間不斷發(fā)展的關(guān)系可能進一步支持它的成功。

挖掘比特幣

為了更好地了解中國現(xiàn)代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，值得關(guān)注公共加密貨幣。 2017年12月，一枚比特幣的市場價值達到17,900美元的歷史高位。這不是一個容易的攀升，比特幣的價值從此急劇下降，但加密貨幣的增長仍然成為頭條新聞，也許令人驚訝的是，啟發(fā)中國半導(dǎo)體創(chuàng)新。

這并非易事，此后比特幣的價值急劇下降，但加密貨幣的增長卻占據(jù)了媒體的頭條，或許令人意外的是，它還激發(fā)了中國的半導(dǎo)體創(chuàng)新。

在這些頭條新聞的背后，是比特礦工軍團運行計算，而這是加密貨幣的經(jīng)濟基礎(chǔ)。如果比特幣礦工在每筆交易中第一個解決了數(shù)學(xué)難題，他或她就有可能獲得(比特幣)獎勵。那些處理能力最強的更有可能以最快的速度完成解決方案。在加密貨幣的早期，礦商購買圖形處理單元(GPU)，構(gòu)建服務(wù)器群，并累消耗了大量的電力，以獲得相對優(yōu)勢。他們的狂熱推動了GPU的銷售，消耗的電力比一些小國還多。但是GPU價格昂貴，耗電量大，而且供應(yīng)不足。這樣就有機會引入定制設(shè)計的芯片，這種芯片甚至比專門用于挖礦的GPU更好。競爭的焦點是構(gòu)建針對比特挖掘進行優(yōu)化的專用集成電路(ASIC)。

2013年，比特大陸科技有限公司(Bitmain Technologies Ltd.)在北京成立，以滿足年輕比特幣經(jīng)濟日益增長的計算需求。當(dāng)時，中國企業(yè)家也加入比特幣的大潮，建立服務(wù)器群以幫助挖掘加密貨幣。比特大陸是首批采用專用芯片架構(gòu)滿足這一需求的芯片設(shè)計公司之一。 比特大陸開發(fā)的一次性ASIC芯片只能做一件事：計算比特幣交易中的工作量證明(proof-of-work)計算，而不是構(gòu)建通用中央處理器(CPU)或GPU。其Antminer系列芯片組的普及使得比特大陸每年獲得數(shù)十億美元的收入，同時引發(fā)了對不平衡加密市場的擔(dān)憂。其他芯片設(shè)計人員很快就采用了自己的挖礦解決方案。

比特大陸的芯片設(shè)計先進，最近的產(chǎn)品線采用16納米(nm)工藝(衡量晶體管的尺寸)，但它們?nèi)栽谥袊箨懲庵圃欤磁_積電為蘋果生產(chǎn)iPhone芯片的同一代工廠。這強調(diào)了中國半導(dǎo)體市場的狀況：本地設(shè)計已經(jīng)變得具有競爭力，但本地制造仍然落后于全球領(lǐng)導(dǎo)者。

從挖礦到AI

隨著中國開始對加密市場進行監(jiān)管，并且這些市場的價值下降，比特大陸宣布有興趣支持另一種新興技術(shù)的計算需求，這種技術(shù)隨著時間的推移可能會更大。就像加密貨幣一樣，AI有其獨特的計算需求，這些需求可以被一般的CPU所滿足，但不同的架構(gòu)可以使執(zhí)行速度加快。例如，谷歌的張量處理單元是用于人工智能的ASIC，其他公司也正在為人工智能構(gòu)建ASIC。 GPU制造商英偉達的崛起部分是由于對芯片進行ML培訓(xùn)和推理的需求，而這是當(dāng)今AI技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)任務(wù)。與CPU的串行設(shè)計相比，GPU的大規(guī)模并行處理架構(gòu)更適合于常見的AI任務(wù)。最初，游戲GPU被用來驅(qū)動ML任務(wù)，但在過去幾年的AI全球上升中， 但在AI全球崛起的過去幾年，英偉達推出了直接支持ML的新硬件產(chǎn)品線。 比特大陸希望對AI的需求可以比GPU更好地服務(wù)其ASIC。

北京的Horizon Robotics由百度深度學(xué)習(xí)研究所的前負責(zé)人創(chuàng)立，為機器視覺提供嵌入式芯片。這些芯片包括預(yù)先訓(xùn)練的數(shù)據(jù)集，可以使邊緣處理器運行推理任務(wù)(預(yù)測圖像與其訓(xùn)練集匹配的可能性)。在英特爾的支持下，Horizon正在與主要汽車品牌合作，為車輛提供邊緣處理和機器視覺。雖然其芯片基于具有10年歷史的40納米工藝，但該公司的軟件使其能夠成為嵌入式推理市場上規(guī)模大得多的競爭者。在這種情況下，Horizon的算法具有超出硬件的能力。

另一家著名的中國芯片廠商寒武紀(寒武紀)也擁有一系列專門用于支持ML任務(wù)的芯片。此前，寒武紀在華為的麒麟智能手機芯片組中為AI設(shè)計提供了支持，然后為數(shù)據(jù)中心MLU100系列提供了自己的ML解決方案。該架構(gòu)利用臺積電的14納米工藝節(jié)點進行制造。

當(dāng)然，許多非中國供應(yīng)商也在嘗試向中國市場銷售AI芯片，隨著國家滿足更多自身需求，外國競爭可能會更加激烈。中國最大的公司可能會從能提供最佳芯片的國外或國內(nèi)供應(yīng)商購買。值得考慮的是，與許多頂級數(shù)字平臺業(yè)務(wù)一樣，中國最大的數(shù)字公司也在尋求自己的定制芯片架構(gòu)，以滿足其超大規(guī)模數(shù)字平臺的需求。

然而，中國制造商通常仍然在制造最先進(即最小)的工藝方面處于落后局面。代工廠需要大量的資金投入，因為他們需要建立令人難以置信的大型工業(yè)流程，才能夠制造極其小的電路。中芯國際(SMIC)等中國頂級晶圓代工廠正在努力擴大14納米的產(chǎn)量，而AMD、臺積電和其他晶圓廠則達到7納米的規(guī)?；a(chǎn)。按照這一標準，中國的代工企業(yè)落后于全球領(lǐng)先企業(yè)兩到三代。

盡管存在這種滯后，但中國的工業(yè)仍在繼續(xù)發(fā)展。近年來，中國制造的半導(dǎo)體收入穩(wěn)步增長，2017年達到約780億美元，比2016年增長約19%。在過去15年中，這一收入曲線顯示出超過線性的增長，表明中國半導(dǎo)體的質(zhì)量在滿足需求方面越來越好。

中國迎接未來

隨著人工智能和專用芯片的發(fā)展，中國芯片制造商或許能夠抓住更多這方面的需求。盡管中國過去未能發(fā)展自己的芯片產(chǎn)業(yè)，但多年來中國制造商已經(jīng)穩(wěn)步發(fā)展了更強大的能力。如今，它們受到資金雄厚的政府議程、強勁的國內(nèi)市場以及它們自己的超大型平臺公司的推動。因此，中國現(xiàn)在可能比以往任何時候都更有能力成為半導(dǎo)體和人工智能領(lǐng)域具有全球競爭力的參與者。這可能會產(chǎn)生非常大的影響。

為什么中國的地位比以往更好?目前的五個條件使中國在半導(dǎo)體領(lǐng)域的崛起更有可能：

國內(nèi)需求。中國現(xiàn)在是全球最大的半導(dǎo)體消費國，每年進口價值約2000億美元。其龐大的人口包括8億互聯(lián)網(wǎng)用戶。中國人口規(guī)模和經(jīng)濟增長支持強勁的國內(nèi)需求，這推動了大多數(shù)外國供應(yīng)商的利潤。雖然許多發(fā)達國家的PC和移動設(shè)備已接近飽和，但中國對芯片的需求持續(xù)增長。事實上，世界經(jīng)濟越來越依賴中國的需求，更多的全球投資者正在為其未來買單。這種轉(zhuǎn)變有助于中國更好地控制外國制造商如何進入其國內(nèi)市場。

國家支持。盡管中國經(jīng)濟有所降溫，但規(guī)模仍然很大，這使得國家及其產(chǎn)業(yè)能夠積累大量資金。雖然中國政府因其與最大產(chǎn)業(yè)的緊密關(guān)系而受到批評，但國家控制使市場協(xié)調(diào)更緊密。 2014年，中國國務(wù)院宣布了《集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展和促進國家指導(dǎo)方針》。該計劃解決了中國制造商與全球領(lǐng)導(dǎo)者之間的技術(shù)差距，并得到由政府支持企業(yè)牽頭的218億美元基金的資助。2015年，中國宣布了“中國制造2025計劃”，該計劃旨在將包括半導(dǎo)體在內(nèi)的國內(nèi)核心技術(shù)部件的產(chǎn)量到2020年提高到40%，到2025年提高到70%。此外，為支持這些目標，已籌集更多資金。

全球第五大合約芯片制造商中芯國際預(yù)計2018年的國家補貼將接近1億美元。中芯國際已向荷蘭ASML訂購了極紫外光刻(EUV)設(shè)備，該設(shè)備是最先進的芯片生產(chǎn)工具之一。估計費用為1.2億美元。這家上海制造商希望在2019年底之前擴大其14納米工藝的生產(chǎn)規(guī)模，盡管建造具有競爭力的代工廠需要花費數(shù)十億美元。但并不只有它。行業(yè)組織SEMI估計，到2018年，中國將在制造設(shè)備上花費130億美元，成為世界第二大買家。截至2017年底，中國計劃新建至少14家芯片代工廠。

人工智能需求不斷增長。2019年，全球半導(dǎo)體行業(yè)可能會更多地關(guān)注人工智能的需求。人工智能的進步是該行業(yè)的推動力之一，預(yù)計未來二十年的增長率將達到5-6%。計算本身正在經(jīng)歷更多的專業(yè)化以滿足人工智能的需求。這些趨勢與中國為發(fā)展半導(dǎo)體獨立并將人工智能納入其經(jīng)濟未來中心的戰(zhàn)略努力相結(jié)合。到2018年，中國在深度學(xué)習(xí)專利方面處于世界領(lǐng)先地位，但這些專利的總體價值尚不清楚。中國已大聲宣稱其未來將受到先進技術(shù)的驅(qū)動，人工智能是其關(guān)鍵成分。

許多中國大型公司都希望在人工智能市場上贏得優(yōu)勢。百度、阿里巴巴和騰訊(統(tǒng)稱為BAT)的總市值超過1萬億美元，在全球多個行業(yè)開展業(yè)務(wù)。他們已經(jīng)在國內(nèi)和海外的其他公司投入了數(shù)十億美元。事實上，在中國124家獨角獸創(chuàng)業(yè)公司中，這三家公司投資了一半以上，其中包括世界上最有價值的純粹人工智能公司商湯科技。在某些方面，BAT的存在應(yīng)足以證明中國可以擴大其技術(shù)公司的全球競爭力。

也許不足為奇的是，每個BAT公司都將AI功能引入他們自己的產(chǎn)品和服務(wù)線。越來越多的人正在制定或計劃為AI制作自己的定制芯片。阿里巴巴宣布了一項計劃，旨在建立定制的AI芯片，用于邊緣推理，支持其在自動駕駛，智能城市和物流領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)線。這是以收購中國芯片制造商C-SKY Microsystems為基礎(chǔ)的。就其本身而言，百度昆侖多核芯片解決方案是一款現(xiàn)場可編程門陣列芯片組，專為支持其不斷擴展的云計算平臺而設(shè)計。該芯片組可能會進入百度雄心勃勃的自動駕駛平臺Apollo。值得注意的是，百度沒有使用中國的芯片，至少目前還沒有;它使用是三星14納米工藝。

2017年6月，中國國務(wù)院發(fā)布了“下一代人工智能發(fā)展計劃”，該計劃規(guī)定中國的目標是到2030年成為人工智能的世界領(lǐng)先者。此外，該路線圖的目標是到2020年實現(xiàn)與西方能力的相當(dāng)，并在2025年尋求實現(xiàn)AI重大突破。該計劃似乎與中國頂級公司的議程，一些最大的投資工具以及許多市政項目的目標完全一致。

外國經(jīng)營和外國人才。自動駕駛汽車位于機器人、人工智能和半導(dǎo)體的交叉點。它們面臨著非常困難的設(shè)計挑戰(zhàn)，中國初創(chuàng)公司和國內(nèi)頂級超大規(guī)模平臺公司仍然希望從硅谷獲得無人駕駛技術(shù)的專業(yè)知識。然而，雖然自動駕駛汽車的專業(yè)知識可能仍然是外國的，但中國汽車行業(yè)正通過投資外國制造商、積極招聘和將市場領(lǐng)導(dǎo)者轉(zhuǎn)移到國內(nèi)來尋求制造自主駕駛汽車所需的硬件和軟件。 2018年6月，日本軟銀集團宣布，將向一家中國投資基金出售Arm Limited在華業(yè)務(wù)的多數(shù)股權(quán)。Arm是一家領(lǐng)先的半導(dǎo)體設(shè)計供應(yīng)商(包括iPhone的Cortex系列芯片)。以厚樸投資管理公司為首，并得到中國主權(quán)財富基金和北京絲路基金的支持，該集團以7.75億美元收購了Arm有限公司在華業(yè)務(wù)51%的股份。此舉將使中國更多地接觸Arm的設(shè)計。值得注意的是，Arm 2017年盈利的約五分之一來自中國需求。

為了繼續(xù)發(fā)展國內(nèi)芯片供應(yīng)，中國企業(yè)也應(yīng)該吸引更多的人才到大陸。在這方面，長江存儲科技(Yangtze Memory Technologies)已投資240億美元建設(shè)中國第一個先進的存儲芯片工廠，并從外國芯片制造商那里吸引了數(shù)千名工程師。該公司最近宣布其32層NAND存儲芯片取得進展 - 這是一個好兆頭，雖然仍落后于其他內(nèi)存制造商正在實現(xiàn)的最先進的64層芯片。同樣，為了推進其14納米的努力，中芯國際從臺積電請來一位高級管理人員，臺積電是世界上最大的合同代工廠，其生產(chǎn)能力被認為比中芯國際領(lǐng)先兩到三代。同時，臺積電已開始在南京建造代工廠，在中國大陸市場站穩(wěn)腳跟。

芯片設(shè)計和知識產(chǎn)權(quán)(IP)。雖然中國公司制造最先進半導(dǎo)體的能力仍在發(fā)展，但中國的芯片架構(gòu)設(shè)計和IP現(xiàn)在具有全球競爭力。華為設(shè)計了7納米的新移動芯片組，聲稱其性能比其最大競爭對手更好、能耗更低。華為片上系統(tǒng)還擁有AI內(nèi)核，并聲稱是世界上最快的調(diào)制解調(diào)器——部署早期5G。雖然華為依賴***的臺積電進行制造，與中國其他頂級科技品牌類似，即宣揚本土設(shè)計但在其他地方制造產(chǎn)品，但這標志著中國企業(yè)可以達到技術(shù)最前沿的生產(chǎn)規(guī)格。

結(jié)論

中國正在積極努力確定下一階段的數(shù)字經(jīng)濟，政府、制造業(yè)和超大規(guī)模數(shù)字企業(yè)都在一起努力。如果到2020年，中國實現(xiàn)將國內(nèi)芯片產(chǎn)量占芯片消費總量的比例提高到40%的目標，將對全球芯片市場產(chǎn)生重大影響。回想一下，中國在2018年的需求占到全球半導(dǎo)體需求的一半以上。如果中國芯片制造商和政府能夠在滿足人工智能需求的同時，繼續(xù)投資、雇用人才和開發(fā)足夠的先進制造能力，這些活動不僅可以激發(fā)更多的國內(nèi)創(chuàng)新，而且中國可能會對下一代認知技術(shù)產(chǎn)生更大的影響。

中國以外的領(lǐng)先晶圓代工廠和芯片設(shè)計師應(yīng)加快其保持中國需求競爭力的能力。專用于通用和離散機器學(xué)習(xí)(ML)工作流程的新架構(gòu)的開發(fā)可能會變得更加重要，邊緣對輕量級推理的需求日益增加，并且核心部署了高性能的培訓(xùn)和建模。領(lǐng)先的人工智能提供商可能會面臨越來越大的壓力，需要以更低的價格提供更強大的功能，這可能會促進人工智能商品化。

AI云服務(wù)的當(dāng)前領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)繼續(xù)投資于研究和開發(fā)，以尋找更新的學(xué)習(xí)系統(tǒng)方法。BAT公司正在迅速發(fā)展，他們著眼于在全球市場中占據(jù)更大的市場份額。在服務(wù)層面，他們可能會對數(shù)字平臺領(lǐng)導(dǎo)者和云提供商施加更大的壓力，還可能會在物流、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和汽車行業(yè)找到更強大的立足點。對于尋求獲得競爭優(yōu)勢的現(xiàn)有領(lǐng)導(dǎo)者而言，創(chuàng)新、效率和定價可能會變得更加重要。然而，半導(dǎo)體現(xiàn)有企業(yè)的最大優(yōu)勢可能是與客戶保持密切聯(lián)系，并不斷推進自己的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。這需要敏感、快速創(chuàng)新以及快速學(xué)習(xí)和適應(yīng)的能力。

如果中國在推進其半導(dǎo)體議程方面取得了一定的成功，那么它可以更好地控制對不斷增長的消費市場的訪問。如果人工智能的進步在國家和商業(yè)中不斷發(fā)展，那么數(shù)據(jù)、分析和見解的程度可以推動優(yōu)化、增強和創(chuàng)新的反饋循環(huán)，并進一步加強命令和控制中國經(jīng)濟的本質(zhì)。然而，要在這樣廣泛的變革中成功實施，中國政府和企業(yè)可能會需要發(fā)達經(jīng)濟體和現(xiàn)有行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者提供更多的咨詢服務(wù)和知識轉(zhuǎn)移。從宏觀上看，這可能是中國數(shù)字轉(zhuǎn)型變得更加強大的一個跡象。

最終，對中國來說，技術(shù)獨立就是自強。僅僅幾十年前，中國被認為只是世界上廉價的制造和裝配中心，被認為在全球市場上無足輕重。從那時起，它一直穩(wěn)步提升制造業(yè)的價值鏈。通過數(shù)十年的制造業(yè)學(xué)習(xí)并支持其最強大的數(shù)字業(yè)務(wù)，中國已經(jīng)開始生產(chǎn)一些世界上最大的公司和最先進的產(chǎn)品。由于宏觀經(jīng)濟學(xué)的轉(zhuǎn)變以及摩爾定律邊緣的真正挑戰(zhàn)，它仍然面臨著相當(dāng)大的不確定性。然而，現(xiàn)在比以往任何時候都更不要懷疑中國的潛力。