從智能手機(jī)到無(wú)人車(chē)，AI芯片在爆發(fā)

　　待算法、傳感器成熟，ASIC才有施展拳腳的機(jī)會(huì)。我們之前提到的Mobileye，其產(chǎn)品便是基于的ASIC架構(gòu)加速器，和Nvidia走截然不同的系統(tǒng)級(jí)處理器路線(xiàn)，ASIC全稱(chēng)為“專(zhuān)用集成電路”，其內(nèi)置的異構(gòu)模塊可以針對(duì)信號(hào)、圖像等處理算法進(jìn)行特殊優(yōu)化，但在設(shè)計(jì)流程上用到更長(zhǎng)時(shí)間。

　　FPGA這個(gè)詞想必就更加陌生了。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，ASIC芯片是一個(gè)“KFC的漢堡包”，而FPGA更像“賽百味的三明治”，后者有更大的“重新設(shè)計(jì)”空間，可以根據(jù)用戶(hù)需求添加內(nèi)容、功能和優(yōu)化。不過(guò)，針對(duì)FPGA進(jìn)行編程，也可以設(shè)計(jì)出ASIC，但單片成本更高，而且需要大量專(zhuān)業(yè)腦力工作，是項(xiàng)“硬核”工藝，而想靠自家設(shè)計(jì)的FPGA落得應(yīng)用，更是件困難的事情。

　　近年，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)一批AI芯片的IC設(shè)計(jì)商，寒武紀(jì)、阿里、華為、百度、地平線(xiàn)、比特大陸等。在設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)之間，國(guó)內(nèi)初創(chuàng)IC設(shè)計(jì)商處在很尷尬的境地，其設(shè)計(jì)成果若不能找到合適產(chǎn)品并量產(chǎn)，將意味著所有設(shè)計(jì)毫無(wú)商業(yè)意義。

　　于是，我們將目光放到晶圓與封裝廠商上來(lái)。

　　中芯國(guó)際是一家成熟的本土圓晶加工商，2017年市場(chǎng)占有率5.4%，YoY(增長(zhǎng)率)達(dá)到6.35%，2018年28nm以上制程的芯片月產(chǎn)44萬(wàn)片，這些芯片會(huì)被安裝到低功耗計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、汽車(chē)等其他消費(fèi)電子產(chǎn)品上。但是AI芯片領(lǐng)域，至少在云端訓(xùn)練計(jì)算方向上，14nm以下制程才算剛剛?cè)腴T(mén)，截至2019年2月21日，中芯國(guó)際尚未交付任何14nm或以下制程的產(chǎn)品，但在媒體報(bào)道中稱(chēng)：“14納米技術(shù)研發(fā)已進(jìn)入客戶(hù)導(dǎo)入階段”。

　　這么來(lái)看，中芯國(guó)際確實(shí)已經(jīng)有14納米技術(shù)：FinFET工藝。FinFET是什么概念?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，中芯將刻芯片的工藝水平從2維(CMOS)升級(jí)到3維(FinFET)，是集成芯片工藝中值得“秀”的資本。 此前中芯的28nm多晶硅(Poly/SiON)工藝是相對(duì)臺(tái)積電比較落后的技術(shù)，后來(lái)才有了HKMG制程工藝，雖然仍是28nm制程，但產(chǎn)品優(yōu)化效果好，良品率也有所提升。對(duì)于大廠而言，前幾年在20nm的工藝突破是一個(gè)分水嶺，因?yàn)樵降椭瞥虒⒃浇咏牧蠘O限，例如：量子隧穿效應(yīng)。FinFET工藝是目前應(yīng)對(duì)量子隧穿效應(yīng)最有效的方法，中芯國(guó)際的FinFET尚處在“有技術(shù)沒(méi)產(chǎn)品”的階段，正在2019年希翼實(shí)現(xiàn)突破。

晶圓

　　在世界前三的封測(cè)企業(yè)中，有兩家是本土品牌，一家是臺(tái)灣日月光，另一家是江蘇長(zhǎng)電。2017年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，臺(tái)灣日月光的市場(chǎng)占有率最高、營(yíng)收最大。寒武紀(jì)的第一款SoC就是在日月光協(xié)作下完成的。

　　長(zhǎng)電科技2018年第一季營(yíng)收達(dá)54.90億元，相較去年同期50.25億元增長(zhǎng)9.27%;實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn)9600萬(wàn)元，而去年同期虧損1億元。歸屬上市公司凈利潤(rùn)為525萬(wàn)元，較去年同期3830萬(wàn)下降86.29%。而我們單獨(dú)看江蘇長(zhǎng)電的產(chǎn)能，在較為復(fù)雜處理器封裝工藝還是研發(fā)階段，暫時(shí)沒(méi)有量產(chǎn)可能。同樣的，與長(zhǎng)電科技各分秋色的華天科技、通富微電，均無(wú)較大功耗的AI芯片封裝工藝，而小型SoC也難以勝任。蘇州晶方是一家小型化晶圓的半導(dǎo)體廠商，主要靠TSV工藝吃飯，在AI芯片領(lǐng)域暫無(wú)涉足，不過(guò)相類(lèi)似廠商可能會(huì)在智能設(shè)備普及、愈發(fā)依賴(lài)生物傳感的情況下大有可為。

　　國(guó)內(nèi)封測(cè)企業(yè)興起的具有國(guó)際因素，例如松下等日韓封測(cè)廠在馬來(lái)西亞因工人債務(wù)問(wèn)題，于2016起陸陸續(xù)續(xù)撤離當(dāng)?shù)?，將新廠設(shè)立在中國(guó)大陸。

　　五.在IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域，2016年創(chuàng)立的寒武紀(jì)需要依托上游知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，下游需要借助圓晶制造廠、封測(cè)(日月光等)廠商實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，其產(chǎn)品出口有二：SoC廠商和系統(tǒng)廠商。

　　2017年，寒武紀(jì)參與完成了一款華為的AI芯片設(shè)計(jì)，也就是讀者常聽(tīng)到的麒麟970。這顆芯片本身不是寒武紀(jì)生產(chǎn)，而只負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)了其中部分模塊。麒麟970本身屬于SoC概念：將符合需求的功能ARM加上自己的IC晶片封裝到一起。其優(yōu)點(diǎn)在于集成度高、體積小巧，適合移動(dòng)端設(shè)備。而要設(shè)計(jì)一顆SoC需要相當(dāng)多的技術(shù)配合，例如上游的IP(intellectual property)授權(quán)、遵循晶圓制造標(biāo)準(zhǔn)。能從IC一路走到最后的測(cè)試階段的SoC都是了不起的工程項(xiàng)目。

　　寒武紀(jì)和華為合作的麒麟970具有一定戰(zhàn)略意義：去年(2018)全球手機(jī)市場(chǎng)整體下滑，唯獨(dú)華為手機(jī)出貨量上漲趨勢(shì)(+43.9%)，市場(chǎng)份額達(dá)到了世界第三的水平，但此前卻沒(méi)有自己的芯片，消耗了大量的IP授權(quán)費(fèi)。與此同時(shí)，武紀(jì)正愁沒(méi)機(jī)會(huì)進(jìn)入移動(dòng)端市場(chǎng)，干柴與烈火的相遇，進(jìn)一步推動(dòng)搭載麒麟970的Mate10出貨量達(dá)到4000萬(wàn)臺(tái)，如果保守估計(jì)，麒麟970為武紀(jì)帶來(lái)不小于2億美元收入。武紀(jì)本身是中科院計(jì)算所孵化的國(guó)家級(jí)AI及芯片團(tuán)隊(duì)。在過(guò)去3年里已經(jīng)進(jìn)行3輪融資，B輪融資后，估值躍升到25億美元，在國(guó)內(nèi)AI芯片處于領(lǐng)先地位。

　　國(guó)內(nèi)AI芯片產(chǎn)業(yè)逐漸入軌，越來(lái)越多的互聯(lián)網(wǎng)系和科研孵化系企業(yè)希望加入未來(lái)的芯片格局。一片拇指大小的硅晶體，此時(shí)仿佛一把通往新世界的入場(chǎng)券，吸引著IC廠商與下游制造商竭力一搏。