AI晶元，誰來導演這場戲？

撰稿：曉夜燈

編輯：桔子

AI領域裡，AI晶元無疑是新聞的熱點，媒體的寵兒，站在這個舞台上的大佬比比皆是。

從構架而言，AI晶元組合就是能吞吐海量數據GPU(CPU)，並根據應用不同編寫邏輯FPGA（ASIC）。面對紛飛的消息，讓我們開啟探索的列車，曉夜燈帶著你簡單了解一下AI晶元究竟是怎麼回事。

GPU

很多小夥伴也許早就聽說過GPU的大名，GPU在圖形處理上早就被採用。筆者不願意多談構架和技術，小夥伴們只要理解：CPU是個能把所有食材做成一道美食的大廚，而GPU則是大胃王，來者不拒，吃下去再說。GPU構架適合大量類似數據的處理，而CPU構架則合適解決複雜的運算問題。

看起來CPU比GPU還聰明吧，事實也是如此。還記得筆者的上一篇文章里提到的嗎？AI糧食是海量的數據。所以，AI時代的晶元首先要有處理大量數據的能力。

傳統圖形顯卡晶元的廠商英偉達（NVIDIA）發現GPU的構架略加改進，就能從圖片處理髮展到大量類似數據的處理模式，由此借勢發力，GPU就和AI掛上了鉤，成為大胃王AI體系的重要環節——足夠大的嘴。

GPU市場，目前NVIDIA佔據非常大的優勢。

FPGA

早在1984年，FPGA就已經被發明了。

由於GPU架構固定（大嘴），硬體原生支持的指令也就固定了（牙齒裝好了不能換）。而FPGA則是可編程的，這種所謂最新的AI晶元其實就是個可編程的邏輯控制器。它讓軟體與終端應用公司能夠提供與其競爭對手不同的解決方案，並且能夠靈活地針對自己所用的演算法修改電路。

將它形容為你的食道再恰當不過了，當大量食物通過嘴進入，食道可以選擇傳輸到胃裡，或者直接扔到腸道里，或者扔到其他什麼地方….

全球有60多家公司先後斥資數十億美元，前赴後繼地嘗試登頂FPGA高地，其中不乏英特爾、IBM、德州儀器、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星這樣的行業巨鱷。

但是最終登頂成功的只有位於美國矽谷的兩家公司：Xilinx與Altera。這兩家公司共佔有近90%的市場份額，專利達到6000餘項之多，如此之多的技術專利構成的技術壁壘當然高不可攀。

2015年，英特爾用史無前例的167億美元拍下了FPGA製造商Altera，2016年又相繼兼并了人工智慧晶元初創公司Nervana與Movidius。英特爾希望獨霸FPGA市場。

ASIC

ASIC全稱Application-Specific Integrated Circuit（特殊應用積體電路），還有個別名TPU（Tensor Processing Unit）。TPU因為谷歌使用而聞名天下，但其實它還有VPU（英特爾）NPU（寒武紀）BPU（地平線）等小名。

ASIC是依照產品需求不同而定製化的集成電路，由特定用戶需求和特定電子系統的需求而設計、製造。一般來說，ASIC在特定功能上進行了專項強化，可以根據需要進行複雜的設計，可實現更高處理速度和更低功耗。

相對地，ASIC的設計、製造成本也非常高。一般的IC公司很難承擔為深度學習開發專門處理器ASIC晶元的成本的風險。為了性能，首先必須使用最好的半導體工藝製程，而現在用最新的工藝製造晶元一次性成本就要幾百萬美元。所以把ASIC稱為訂製的腸胃系統一點都不過分。

在AI晶元領域，不管是英偉達、Intel還是谷歌或是百度，或者是新銳寒武紀，其實都在尋找一種未來人工智慧能夠廣泛應用的硬體基礎構架。

未來除了物聯網和人工智慧以外，與智能電網、穿戴式電子產品、固態硬碟、無人機、工業物聯網、先進駕駛輔助系統(ADAS)和5G基礎設施相關的ASIC產品成長率預計也將較廣泛的市場更迅速。

但AI的靈魂還在演算法，在數據過濾，在應用開發。這個AI磅礴的時代正在到來，並將以前所未有的速度覆蓋你們生存的世界。

E N D

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