最近,OpenAI CEO萨姆·奥特曼(Sam Altman)很忙,据称其计划打造一款人工智能(AI)芯片,采用自行设计并内部使用。据可靠消息,Sam Altman确实正在寻求开发自己的芯片以替代英伟达人工智能芯片GPU,其正在与台积电讨论芯片生产事宜。而据多位知情人士称,OpenAI 首席执行官 Sam Altman 的目标是,募资资金建立一个工厂网络来生产半导体。
随着,5G、边缘计算、自动驾驶与软件定义汽车(SDV)、人工智能(AI)、云端计算,以及高性能计算(HPC)的快速发展,自行设计也就是芯片的定制化已经成为一种趋势。
一、国际巨头共同的选择——芯片定制化
放眼全球,有奥特曼自行设计芯片想法的公司应该有很多,但是真正能够实现的大多数国际巨头。最为典型的莫过于:苹果和华为。
苹果芯片主要有A系列和M系列,其中A系列芯片主要应用于iPhone手机;而M系列芯片主要应用于Mac笔记本电脑。
以苹果A系列芯片为例,如果苹果手机的应用处理器使用高通的芯片,成本大概80美金,而自研的成本大概是26美金,每颗芯片能至少节省50美金,如果苹果每年卖2亿部手机,那么就能节省100亿美金,(每个系列芯片的成本有差异,文中数据以A11为例)。
这个数据已经相当恐怖了,况且还有出货量巨大的MAC电脑。这就回答了巨头们为什么要造芯片,一方面可以极大节省成本;另一方面还能根据自己需要更好的调教软、硬件,以达到产品更好的效能,提升产品的体验感,以及竞争力。
而国内大厂——华为不仅在重复苹果芯片定制化之路,甚至走得更远,不仅自己设计手机、笔记本电脑、Pad等电子设备的芯片,而且有一个专门的芯片设计公司——华为海思;虽然大部分高端产品为华为内部使用,但中低端芯片也大量供应市场。而华为Mate60系列手机2023年8月推出以来,之所以能到现在火爆到现在,其中最主要原因就在于使用了自行设计的5G麒麟9000s芯片。
从苹果与华为的例子来看,大厂体量到达一定程度之后,一旦研发实力跟上,芯片定制化似乎已是必由之路。这一方面为了成本着想,更重要的是随着市场竞争的加剧,定制芯片可以最大程度拉开与竞争对手的差异化,甚至在极端情况下能够力挽狂澜(如华为)!
因此,有了苹果与华为在前面探路之后,谷歌、亚马逊、Meta、微软等也相继走上芯片定制化之路;甚至国产手机大厂小米,最近也传出自研的芯片目前已经回片,大概在骁龙8+的水平。
二、软硬件一体化技术爆发
根据,研究机构JIWEI咨询报告,在芯片设计领域,软硬件一体化技术在2023年度表现突出,全球专利公开量较去年增长超过1/4,而我国的专利公开量的涨幅更是超过60%。
从专利公开趋势来看,过去20年里软硬件一体化技术的创新一直不温不火,专利年公开量维持在500件上下,而从2022年开始,软硬件一体化技术迎来了高速发展,2023年度专利公开量已达近千件。
从全球的创新地区分布来看,2023年度我国在软硬件一体化领域的专利公开量占全球近60%,除中美以外,其他国家在该领域的投入均较小。整体来看我国虽然是全球软硬件一体化技术创新成果最多的国家,但多数企业竞争实力有限。
这也就是说,不仅具备强大实力的大厂们在技术达到了芯片定制化的水平,在全球芯片设计及半导体领域已经达成一种共识,那就是芯片定制是一种趋势,虽然不是每个厂商都可以实现,但技术的积累不容错过!
三、RISC-V架构的间接推动
对于芯片定制动力最足的手机厂商们来说,如果是做定制SoC,用什么C芯片架构好呢?之前的厂商普遍会选用ARM,但因为ARM是公版,其IP核大部分是重复使用的,这无形之中也就削弱了芯片定制的成分。而随着近几年开源架构的再次兴起,尤其是RISC-V重新得到厂商们的青睐,越来越多厂商开始尝试使用提供开源指令集架构(ISA)的RISC-V。
因为RISC-V的优势之一是允许客户去做指令集的扩展,允许设计公司以更大的灵活性、自由度来实现CPU内核的差异化,这是它跟其他指令集差异性最大的地方。
而RISC-V不仅作为一种开源的指令集,更是一种开放的计算技术标准,将在当前和未来的智能化进程中发挥巨大的作用。
因此,针对特定工作场景量身定制的芯片,开发一个整合独特差异化技术的专属解决方案,令别人难以复制。如此的量身打造,在功耗、性能,以及体积方面都能精准地符合特定场景的需求。这也是当前对算力需求不断攀升的大企业,青睐定制化芯片以及定制计算的根本原因。
更为重要的是,芯片定制化的趋势反映了近年来整个半导体应用市场的重大转向,也就是半导体产业的创新驱动力正由产品驱动,变成客户需求驱动。
就如英特尔CEO基辛格在接受HPCwire采访时所言:定制芯片将在 2025 年之后成为潮流,服务器和 PC(芯片)的定时发布届时可能就会变得不那么重要。
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