钱童心作者「第一财经」来源

全速前进的中国半导体

细数半导体行业,PC时代诞生了英特尔,移动互联网造就了高通和苹果,5G人工智能时代这个全新的机会,芯片的使命将从信息时代的计算转变为支撑机器智能,谁将脱颖而出?

芯片制造需要重资金投入和政策的扶持,并且需要度过非常长期的技术积累阶段。经过几十年的不断前行,中国已经有近2000家芯片设计相关公司,位列世界首位。但论及总营收,目前占全球芯片营收约13%。

围绕物联网和人工智能等领域,目前在可重构芯片、神经网络芯片以及硬件安全等领域,都已经出现了国产技术创新的苗头,涌现出了包括华为、紫光展锐、平头哥、依图、寒武纪地平线等在内的一批国内集成电路设计企业,中国芯片企业有机会实现“弯道超车”。

中国芯片进口连续十年超过原油

芯片是发展人工智能等一切技术的基础,无论是智能手机、电脑还是复杂的网络设备,芯片是所有数字化产品的“大脑”。1月14日海关数据显示,2018年我国进口芯片数量为4175.7亿件,同比增长10.8%,进口金额达到3120.58亿美元,同比增长19.8%,这是中国芯片进口额首次突破3000亿美元。根据海关数据统计,中国近十年芯片进口额每年都超过原油进口额。

市场调研机构Gartner 2019年初曾发布了一份2018年全球前十大芯片买家数据,中国占了四席,分别是华为联想、步步高和小米。这四家中国企业2018年一年支出近600亿美元来采购芯片,其中华为最多,支出约211亿美元,较2017年增长45%。

事实上,华为早已开始研制自己的芯片技术。记者获悉,截至去年,华为已经低调开发芯片长达14年,累计投入超过1000亿元人民币。华为拥有全球第七大内部芯片设计部门,公司同时也在开发用于人工智能的高端芯片,逐步减少对国外芯片的依赖度。

这种策略已初见成效,去年8月,华为的高科技芯片麒麟980面世,震惊西方世界,令中国的芯片技术走到了世界的前沿。在近日举行的德国柏林国际电子展IFA上,华为又发布了最新的麒麟990芯片,并将用于其即将推出的全新智能手机Mate 30中。

中国工程院院士倪光南对第一财经记者表示:“人工智能等技术发展的核心包括芯片硬件核心技术和操作系统的软件核心技术,如果不是华为这次的事件,可能中国还没有引起重视。现在国家对芯片的投入很大,但还是处于刚刚起步的阶段。”

上千亿资金培育本土领军企业初长成

为了摆脱对美国芯片产品的依赖,中国正在耗资上千亿美元培育本土芯片领军企业,寻求获得自主芯片设计和生产制造的能力。

早在2014年,麦肯锡发布的报告就显示,过去5年至未来5年的十年间,中国政府在芯片行业的投入预计达到1700亿美元。

5月8日发布的最新集成电路产业五年推进计划文件显示,到 2023 年,目标产业整体销售收入突破2000亿元,芯片设计业销售收入突破1600亿元,制造业及相关环节销售收入达到 400亿元,引进和培育10家销售收入20亿元以上的骨干企业,成为战略性新兴产业发展新引擎。

中国各地政府也在加大资金扶持力度密集推动包括人工智能、国产软件和集成电路等行业的支持配套措施,符合要求的企业可享受税收优惠。

商务部也已经宣布对国内芯片企业减免两至五年税收,覆盖高中低端芯片,从电脑到手机以及其它电子设备。其中,65纳米以上制程技术生产的高端芯片,投资超过150亿元人民币的企业将获得5年税收减免;130纳米以上制程技术生产的芯片企业可获两年税收减免。这一政策利好中国传统芯片制造业,推动其产业升级和生产规模化。

一位紫光集团前高管对记者表示,作为一家企业,一定要有“进”(供应)有“出”(销售),自主研发至少能够解决企业‘出’的问题。

美国“卡脖子”激发中国加速发展芯片

打造芯片产业是一个漫长的过程,中国要真正诞生国际一流的芯片公司,仍需假以时日。美国的新一轮技术封锁,反而会加速中国芯片行业发展的进程。

中国半导体行业研究机构芯谋研究公司分析师顾文军日前表示,美国越是制约,中国越是会有动力去带头建立一个平行的生态体系,这对于全球产业长期的发展是有好处的,因为美国将不再拥有唯一的话语权。

中国在发展半导体生态系统当中面临的最大挑战之一,是找到并发展新的供应商。国际数据公司半导体项目副总裁马里奥-莫拉莱斯表示,预计中国在未来5年将加大对包括芯片和软件在内的技术领域的投资。鉴于持续回流的人才,中国未来将推动更多的创新,提升产业规模,因此中国生态系统的能力不容低估。

在打造集成电路创新高地方面,上海、深圳走在全国前列。2018年,上海集成电路产业销售规模达到1450亿元,增长23%,约占全国的22%,预计2020年将达到2000亿元规模。上海有集成电路企业约600家,从业人员17万余人,占全国的40%。

在芯片设计领域,部分企业研发能力已达7纳米,紫光展锐手机基带芯片市场份额位居世界第三。在芯片制造领域,中芯国际、华虹集团年销售额在国内位居前两位,28纳米先进工艺已量产,14纳米工艺研发基本完成。在装备材料领域,中微、上微处于国内领先水平,刻蚀机、光刻机等战略产品已达到或接近国际先进水平。

紫光集团是中国争夺下一个半导体行业制高点的重要力量之一。过去紫光也高度依赖国外的高性能闪存芯片,但公司近年在南京投资300亿美元打造半导体产业基地,并投资300亿元紫光IC国际城项目,主要生产3D NAND FLASH存储芯片和DRAM内存芯片。

AI芯片开辟新战场

行业研究机构Moor Insights & Strategy 创始人 Patrick Moorhead表示:“中国已经说了很多年要研发优质的IP和技术产品,虽然在高性能CPU和GPU领域,中国还做不到领先全球,但是在低功耗和低性能领域,中国已经取得成功。”

在2019世界人工智能大会上,一面芯片墙引起了与会者的关注。墙上集中展示了华为、紫光展锐、平头哥、依图、寒武纪地平线等国内集成电路设计企业的近10款高端人工智能芯片。

近年来人工智能快速发展,人工智能算法的训练以及应用的部署,都离不开强大、高效的运算能力支撑。这催生了AI芯片的崛起,众多企业纷纷布局,新型芯片架构不断涌现,多个场景下的智能芯片应用正在加快部署。

商汤科技寒武纪科技都在研发AI芯片。华为海思的麒麟970、麒麟980等芯片,都集成了寒武纪人工智能模块。

投资了这两家公司的科大讯飞执行总裁胡郁近期表示:“能让我们的腰杆子硬起来的东西,我认为应该是‘硬通货’的东西。它不一定是共享单车或者网约车,而是要让美国即使封锁你,也会让他感到害怕的东西。”

这其中就包括了中国正在崛起的芯片研发制造能力和人工智能的能力。“中国要有一股技术的力量去推动,科大讯飞也投了这样一批具有技术创新精神的企业,我们认为,中国目前需要更多企业来引导和弘扬科技创新的精神。”胡郁说道。

寒武纪CEO陈天石表示:“人工智能芯片是整个人工智能行业的垫脚石,我们未来的发展就取决于整个人工智能行业未来落地的情况,落地场景越多越复杂,运算量越高,对于芯片要求也就越高。”

陈天石预计,未来人工智能行业发展对于芯片行业有两个巨大的利好。首先,是各行各业都开始使用人工智能解决问题,AI本身是赋能的技术,结合不同场景之后会更加放大。其次,以5G为代表的通信技术发展,使得未来产生数据的量越来越大,这也需要使用人工智能芯片处理物理世界进入数字世界的信息。

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相关数据
英特尔机构

英特尔是计算创新领域的全球领先厂商,致力于拓展科技疆界,让最精彩体验成为可能。英特尔创始于1968年,已拥有近半个世纪产品创新和引领市场的经验。英特尔1971年推出了世界上第一个微处理器,后来又促进了计算机和互联网的革命,改变了整个世界的进程。如今,英特尔正转型成为一家数据公司,制定了清晰的数据战略,凭借云和数据中心、物联网、存储、FPGA以及5G构成的增长良性循环,提供独到价值,驱动日益发展的智能互联世界。英特尔专注于技术创新,同时也积极支持中国的自主创新,与产业伙伴携手推动智能互联的发展。基于明确的数据战略和智能互联全栈实力,英特尔瞄准人工智能、无人驾驶、5G、精准医疗、体育等关键领域,与中国深度合作。面向未来,英特尔致力于做中国高价值合作伙伴,在新科技、新经济、新消费三个方面,着力驱动产业协同创新,为实体经济增值,促进消费升级。

https://www.intel.com/content/www/us/en/company-overview/company-overview.html
相关技术
高通机构

高通公司(英语:Qualcomm,NASDAQ:QCOM)是一个位于美国加州圣地亚哥的无线电通信技术研发公司,由加州大学圣地亚哥分校教授厄文·马克·雅克布和安德鲁·维特比创建,于1985年成立。两人此前曾共同创建Linkabit。 高通公司是全球3G、4G与5G技术研发的领先企业,目前已经向全球多家制造商提供技术使用授权,涉及了世界上所有电信设备和消费电子设备的品牌。根据iSuppli的统计数据,高通在2007年度一季度首次一举成为全球最大的无线半导体供应商,并在此后继续保持这一领导地位。其骁龙移动智能处理器是业界领先的全合一、全系列移动处理器,具有高性能、低功耗、逼真的多媒体和全面的连接性。目前公司的产品和业务正在变革医疗、汽车、物联网、智能家居、智慧城市等多个领域。

华为机构

华为成立于1987年,是全球领先的ICT(信息与通信)基础设施和智能终端提供商。华为的主要业务分布在无线、网络、软件、服务器、云计算、人工智能与大数据、安全、智能终端等领域,发布了5G端到端解决方案、智简网络、软件平台、面向行业的云解决方案、EI企业智能平台、新一代FusionServer V5服务器、HUAWEI Mate等系列智能手机、麒麟系列AI芯片等产品。目前华为拥有18万员工,36所联合创新中心,14所研究院/所/室,业务遍及170多个国家和地区。

http://www.huawei.com/cn
商汤科技机构

商汤科技成立于 2014 年,专注于计算机视觉和深度学习的原创技术,是中国领先的人工智能头部公司,估值超过 45 亿美金。以「坚持原创,让 AI 引领人类进步」为使命,商汤科技建立了国内顶级的自主研发的深度学习超算中心,并成为中国一流的人工智能算法供应商。商汤科技不仅在技术实力上领跑行业,商业营收亦领先同行业,在多个垂直领域的市场占有率居首位。目前,商汤科技已与国内外多个行业的 400 多家领军企业建立合作,包括 Qualcomm、英伟达、本田、中国移动、银联、万达、苏宁、海航、中央网信办、华为、小米、OPPO、vivo、微博、科大讯飞等知名企业及政府机构,涵盖安防、金融、智能手机、移动互联网、汽车、智慧零售、机器人等诸多行业,为其提供基于人脸识别、图像识别、视频分析、无人驾驶、医疗影像识别等技术的完整解决方案。

www.sensetime.com
科大讯飞机构

科大讯飞股份有限公司(SZ.002230)成立于1999年,是一家专业从事智能语音及语言技术、人工智能技术研究,软件及芯片产品开发,语音信息服务及电子政务系统集成的国家级骨干软件企业。科大讯飞的语音合成、语音识别、口语评测、机器翻译等智能语音与人工智能核心技术代表了世界最高水平。

http://www.iflytek.com/
寒武纪机构

寒武纪科技成立于2016年3月,是全球智能芯片领域的先行者,宗旨是打造各类智能云服务器、智能终端以及智能机器人的核心处理器芯片。公司创始人、首席执行官陈天石教授,在处理器架构和人工智能领域深耕十余年,是国内外学术界享有盛誉的杰出青年科学家,曾获国家自然科学基金委员会“优青”、CCF-Intel青年学者奖、中国计算机学会优秀博士论文奖等荣誉。团队骨干成员均毕业于国内顶尖高校,具有丰富的芯片设计开发经验和人工智能研究经验,从事相关领域研发的平均时间达七年以上。寒武纪科技是全球第一个成功流片并拥有成熟产品的智能芯片公司,拥有终端和服务器两条产品线。2016年推出的寒武纪1A处理器(Cambricon-1A)是世界首款商用深度学习专用处理器,面向智能手机、安防监控、可穿戴设备、无人机和智能驾驶等各类终端设备,在运行主流智能算法时性能功耗比全面超越CPU和GPU,与特斯拉增强型自动辅助驾驶、IBM Watson等国内外新兴信息技术的杰出代表同时入选第三届世界互联网大会评选的十五项“世界互联网领先科技成果”。目前公司与智能产业的各大上下游企业建立了良好的合作关系。在人工智能大爆发的前夜,寒武纪科技的光荣使命是引领人类社会从信息时代迈向智能时代,做支撑智能时代的伟大芯片公司。

http://www.cambricon.com/
地平线机构

地平线作为嵌入式人工智能全球领导者,致力于提供高性能、低功耗、低成本、完整开放的嵌入式人工智能解决方案。面向智能驾驶、智能城市和智能商业等应用场景,为多种终端设备装上人工智能“大脑”,让它们具有从感知、交互、理解到决策的智能,让人们的生活更安全、更便捷、更美好。

人工智能技术

在学术研究领域,人工智能通常指能够感知周围环境并采取行动以实现最优的可能结果的智能体(intelligent agent)

神经网络技术

(人工)神经网络是一种起源于 20 世纪 50 年代的监督式机器学习模型,那时候研究者构想了「感知器(perceptron)」的想法。这一领域的研究者通常被称为「联结主义者(Connectionist)」,因为这种模型模拟了人脑的功能。神经网络模型通常是通过反向传播算法应用梯度下降训练的。目前神经网络有两大主要类型,它们都是前馈神经网络:卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN),其中 RNN 又包含长短期记忆(LSTM)、门控循环单元(GRU)等等。深度学习是一种主要应用于神经网络帮助其取得更好结果的技术。尽管神经网络主要用于监督学习,但也有一些为无监督学习设计的变体,比如自动编码器和生成对抗网络(GAN)。

操作系统技术

操作系统(英语:operating system,缩写作 OS)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序,同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

联想机构

联想集团是1984年中国科学院计算技术研究所投资20万元人民币,由11名科技人员创办,是中国的一家在信息产业内多元化发展的大型企业集团,和富有创新性的国际化的科技公司。 从1996年开始,联想电脑销量一直位居中国国内市场首位;2005年,联想集团收购IBM PC(Personal computer,个人电脑)事业部;2013年,联想电脑销售量升居世界第一,成为全球最大的PC生产厂商。2014年10月,联想集团宣布了该公司已经完成对摩托罗拉移动的收购。 作为全球电脑市场的领导企业,联想从事开发、制造并销售可靠的、安全易用的技术产品及优质专业的服务,帮助全球客户和合作伙伴取得成功。联想公司主要生产台式电脑、服务器、笔记本电脑、智能电视、打印机、掌上电脑、主板、手机、一体机电脑等商品。 自2014年4月1日起, 联想集团成立了四个新的、相对独立的业务集团,分别是PC业务集团、移动业务集团、企业级业务集团、云服务业务集团。2016年8月,全国工商联发布“2016中国民营企业500强”榜单,联想名列第四。 2018年12月,世界品牌实验室编制的《2018世界品牌500强》揭晓,排名第102。

小米机构

小米是中国一家专注于智能硬件、智能家居以及软件开发的企业,于2010年4月6日成立,总部位于中国北京,截至2018年3月31日,员工人数近1.45万。 2010年8月及12月,小米发布了基于安卓系统深度定制的第三方固件MIUI及首款移动应用米聊。2011年8月16日,小米正式推出了其第一款硬件产品——小米手机(一代),开创了以互联网线上抢购高配置、低售价的智能手机销售模式。 通过旗下生态链品牌MIJIA(米家),小米的产品线从智能手机及耳机、移动电源等手机周边产品和音箱、手环等相关移动智能硬件,扩展到智能电视、机顶盒、路由器、空气净化器、电饭煲等家居消费产品。截至2018年3月底,小米已进入全球74个国家和地区的市场,并在其中15个市场智能手机出货量名列前五。 2012年,小米全资买入北京多看科技有限公司,进入电子书阅读领域。多看阅读是旗下网站,并有相应的App。2018年,业界传闻小米有计划生产电子阅读器。 2018年5月3日,小米正式向香港交易所提交IPO申请[6],于2018年7月9日以同股不同权的方式挂牌上市,并计划于7月23日纳入恒生综合指数。 2018年11月19日,美图公司与小米集团宣布达成战略合作伙伴关系,合作期限30年。

5G技术

第五代移动通信系统(5th generation mobile networks),简称5G,是4G系统后的延伸。美国时间2018年6月13日,圣地牙哥3GPP会议订下第一个国际5G标准。由于物理波段的限制,5G 的网络也将会与其他通信技术并用,包含长距离的其他传统电信波段。

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