字節們的芯事_風聞

　　2021年3月16日，字節跳動被曝正自研雲端AI芯片和Arm服務器芯片。一家互聯網公司，為什麼要跨界造芯片？

　　大綿羊丨作者

　　普通醬、一萌丨編輯

　　放大燈團隊丨策劃

　　字節不是第一個造芯的互聯網公司。

　　在字節跳動之前，BAT三巨頭早已下場造芯。其中，百度的行動最早。

　　早在2010年，百度就開始嘗試研發AI芯片，一開始是合作，先後同ARM、紫光展鋭和賽靈思等公司推出數款AI芯片，自研的崑崙芯片2代則發佈於2020年9月。今年3月15日，百度崑崙芯片業務完成獨立融資，崑崙2代也將不日量產。

　　阿里造芯的故事則與達摩院息息相關。2017年10月，達摩院成立時便把芯片列為研究的領域之一，後續研發出一款神經網絡芯片——Ali-NPU。2018年9月的雲棲大會上，達摩院院長張建鋒宣佈成立平頭哥半導體公司。此後，平頭哥陸續推出“含光”“玄鐵”等系列芯片。其中，AI芯片含光800已經實現量產，用在了阿里巴巴的服務器上。

　　騰訊的動作更加低調。2018年，騰訊領投AI芯片創企燧原科技Pre-A輪融資，並在2019、2020年繼續跟投後續輪次融資。2019年到2020年，燧原科技先後發佈了雲燧T10、T11和雲燧i10三款AI芯片。2020年3月，騰訊又成立了深圳寶安灣騰訊雲計算有限公司，其業務範圍便包括“集成電路設計、研發”。

　　互聯網公司造芯大事件 | 放大燈團隊製圖

　　至此，BAT三家互聯網巨頭全部殺進AI芯片的領域，展開競爭。

　　BAT的對手不光有英偉達、高通、賽靈思這樣的國外芯片巨頭，還有寒武紀、地平線這樣專注於研發AI芯片的創企，也有華為海思這樣的國產芯片頭部企業。

　　互聯網公司投入這麼長的時間成本造芯，究竟看中了什麼？

　　在半導體行業，英特爾創始人曾提出一個著名的“摩爾定律”：處理器的性能每18個月便會增加一倍。

　　但由於高温和漏電等技術原因，21世紀以來，CPU處理器性能翻倍的速度變得越來越慢。如今，CPU的算力已經無法滿足人工智能技術的需要。互聯網公司不得不拋棄CPU，另尋門路——做一種專門用於訓練人工智能的“AI芯片”。

　　“AI芯片”之名源於它的用途，從技術路線上，GPU、FPGA芯片和ASIC芯片，都可以被用來做AI芯片。

　　AI芯片與CPU相比，具有更多ALU（邏輯運算單元）。換句話説，兩者是全才與專才的差別：CPU能夠執行復雜指令，但算力因此受到限制，AI芯片雖只能執行簡單指令，可它的算力卻比CPU高得多。

　　CPU與GPU結構對比圖：GPU擁有更多的ALU（邏輯運算單元）

　　恰巧，人工智能的訓練和推理，就是一個簡單的重複過程，用不到那麼複雜的指令。因此，用AI芯片代替CPU往往能事半功倍。

　　AI芯片有沒有什麼缺點呢？也有。

　　因為AI芯片的指令簡單，所以不像CPU那樣“即插即用”。人工智能團隊在應用AI芯片前，必須針對訓練場景進行優化。

　　百度創始人李彥宏在談及自研芯片的初衷時曾説：“2017年的時候，我們還是覺得這些市場上現有的解決方案和現有的技術，不能夠滿足我們對AI算力的要求。”[1]

　　為了開發最適合自家AI業務的芯片，互聯網公司紛紛自研芯片。

　　AI芯片都用在了什麼地方？在互聯網公司，它們的去向主要有兩個。

　　為了讓你快樂衝浪，服務器變了“芯”

　　第一個去向，是互聯網公司的雲服務器。

　　近幾年，中國的雲業務市場越來越大。根據中國信通院發佈的《雲計算白皮書（2020年）》，2019年我國雲計算整體市場規模為1334億元，到2023年這個數字將接近4000億元[2]。

　　巨大的雲市場背後，是規模龐大的服務器。

　　根據Canalys的數據，截止2020年第三季度，中國頭部四家雲服務公司為阿里、華為、騰訊、百度。其中，三家互聯網公司的服務器均超過百萬台：

　　2019年5月，騰訊雲總裁邱躍鵬宣佈，騰訊全網服務器總量超過100萬台，是中國首家服務器總量超過百萬的公司[3]；

　　2020年7月，阿里則表示總服務器規模接近200萬，並且在南通、杭州和烏蘭察布三座超級數據中心落成後將另新增百萬[4]；

　　同樣是2020年7月，李彥宏在世界人工智能大會上稱，到2020年，百度智能雲的服務器數量超過500萬台[5]。

　　另外，字節跳動在2020年5月，也推出了名為“火山引擎”的企業雲服務平台[6]。“基於前沿的大數據、人工智能以及雲基礎技術能力，助力客户增長。”火山引擎在官網這樣描述自己的業務。

　　服務器的性能，事關每一個用户。你能在微博吃到“三千萬粉絲男星事件”的瓜、能在“3·15”的晚上看到流暢的晚會直播、能在半夜兩點收到老闆和客户的“關心”，這一切都離不開服務器。

　　怎麼才能提高服務器的性能呢？答案之一是AI芯片。

　　大多數人的印象裏，服務器就是一個個黑色的“櫃子”。實際上，這些“櫃子”的功能各有不同——有的用來儲存數據、有的用來交換信息、有的用來運算和推理。

　　服務器就是這樣的“櫃子”們 | 圖源：Pexels.com

　　AI芯片就用在這些運算、推理服務器上，提高它們的算力。

　　2019年雲棲大會上，阿里就用4顆含光800芯片，代替了40顆傳統GPU才能完成的視頻處理任務。而前者的成本，只有後者的十分之一[7]。

　　IDC發佈的2020年上半年《全球人工智能市場半年度追蹤報告》，人工智能服務器是AI算力基礎設施的主要角色，佔全球人工智能基礎設施市場的84.2%以上[8]。未來，中國的AI服務器將佔全球市場的三分之一左右[9]。

　　讓智能音箱不再“智障”

　　AI芯片的第二個去向，則是用於支持智能硬件，尤其是智能音箱。

　　根據西南證券的數據，2018~2020年，中國智能音箱三年出貨量共計超過1.3億台。其中絕大多數來自百度、阿里和小米三家公司[10]。

　　隨着智能音箱的成功，智能硬件業務也成了互聯網公司的重點業務。2020年1月，阿里的天貓精靈升級為獨立事業部[11]。2020年9月，小度也從百度拆分，完成獨立融資[12]。

　　作為公司重點業務，用户體驗是一定要跟上的。

　　智能音箱的關鍵在於語音控制，而語音控制的核心，是自然語言處理（NLP）技術。

　　無論你家用的是小度在家還是天貓精靈，讓智能音箱聽懂“人話”的，都是AI芯片。

　　想讓數以千萬計的智能音箱，順利進行自然語言處理，還要依靠AI芯片的算力。AI芯片公司壁仞科技聯合創始人徐凌傑曾表示，對於數量龐大的NLP推理，還是需要GPU或者其他AI芯片提供算力支持[13]。

　　即便拋開互聯網公司自身的需求，AI芯片本身也是一個誘人的市場。

　　根據賽迪顧問的數據，中國AI芯片市場規模會在2021年達到305.7億元，增長率更是高達57.8%[14]。另據前瞻產業研究院的數據，我國AI芯片市場規模將在2024年達到785億元[15]。

　　AI芯片是一個相對年輕的行業。與CPU行業相比，還沒有哪家公司獨佔AI芯片的鰲頭。這個市場養活了寒武紀、地平線、天數智芯等AI芯片創企，而近年來盯上AI的互聯網公司，自然不願放過這塊“肥肉”。

　　當下但凡開展了雲計算業務的公司，都想要自研AI芯片。BAT走在了前面，字節跳動不過是跟上它們的腳步罷了。

　　當然，在科技公司的造芯路上還有更多潛在的難題：前有2018年美國製裁中興事件，後有美國國家人工智能安全委員會（NSCAI）的“卡脖子報告”（如果你對NSCAI的“卡脖子報告”感興趣，我們建議你看看這篇文章：《反華科技報告背後的硅谷精英們》）。BAT們有了設計AI芯片的能力，後面還有漫長的生產環節，今天他們可以找到三星和台積電，但以後呢？

　　References：

　　[1] 一線｜李彥宏宣佈：造車和造PPT不一樣 百度的無人車已經量產

　　https://new.qq.com/cmsn/20180704/20180704016592.html

　　[2] 中國信通院發佈《雲計算發展白皮書（2020）》 ，權威解讀六大新趨勢，雲計算將進入普惠發展期

　　https://mp.weixin.qq.com/s/63UeTVjBI-RgcWrCvZemsA

　　[3] 國內首家！騰訊雲服務器數量超過100萬台、帶寬峯值突破100T

　　info.dns110.com/125495.html

　　[4] 阿里雲：在全國已建成 5 大超級數據中心，新增百萬台服務器 https://www.ithome.com/0/500/802.htm

　　[5] 百度李彥宏：2030年，使百度智能雲的服務器數量達到500萬台以上 https://www.sohu.com/na/406609133_115565

　　[6] 「字節雲」上線，張一鳴發力雲服務

　　https://36kr.com/p/707563639560194

　　[7] 平頭哥再“秀”肌肉：發佈最強AI芯片，首次“曝光”平頭哥陣營

　　https://laoyaoba.com/html/news/newsdetail?source=pc&news_id=729815

　　[8] IDC發佈全球AI服務器市場數據，浪潮排名全球第一

　　https://www.prnasia.com/lightnews/lightnews-1-102-33143.shtml

　　[9] 《2020-2021中國人工智能計算力發展評估報告》發佈

　　https://mp.weixin.qq.com/s/eLKtDxWohgU7Z2zPlWVg_A

　　[10] 軟硬兼備的Wi-Fi MCU龍頭厚積薄發

　　https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202101071448271043_1.pdf?1610013102000.pdf

　　[11] 快看 | 阿里天貓精靈業務升級為獨立事業部

　　https://www.jiemian.com/article/3832030.html

　　[12] 小度科技獲獨立融資：估值達200億 將加速國內上市

　　www.techweb.com.cn/it/2020-09-30/2806068.shtml

　　[13] AI芯片市場空間十倍？女巴菲特為何如此看好？

　　https://yuanchuan.cn/videos/video?id=6443

　　[14] 我國AI芯片市場預測與展望數據

　　https://www.ccidgroup.com/info/1105/24622.htm

　　[15] 2020年中國人工智能芯片行業市場現狀及發展前景分析 AI浪潮催生市場新增長點

　　https://bg.qianzhan.com/report/detail/300/201104-530fad6f.html