新興産業智庫 2019-01-16
　　全球對人工(gōng)智能（AI）專用芯片的需求不斷增長，使得AI正處于中(zhōng)國經濟未來的中(zhōng)心。

　　德勤預測，2019年中(zhōng)國制造的半導體(tǐ)産品收入将從2018年的850億美元增長25%至1100億美元，以滿足國内對芯片組不斷增長的需求，部分(fēn)原因是人工(gōng)智能的商(shāng)業化程度不斷提高。 德勤進一(yī)步預測，2019年，中(zhōng)國芯片代工(gōng)廠将開(kāi)始生(shēng)産專門用于支持AI和機器學習（ML）任務的半導體(tǐ)。

　　随着中(zhōng)國成爲半導體(tǐ)的主要消費(fèi)國（每年消費(fèi)半導體(tǐ)總量超過50%，包括國内和最終出口），其增長推動了整個行業的發展。然而，中(zhōng)國制造商(shāng)隻能滿足自身需求的30%左右。在宏觀經濟轉型和人工(gōng)智能價值不斷增長的情況下(xià)，中(zhōng)國政府和領先的數字企業已經發出信号，表明國内半導體(tǐ)自給自足是未來的重要組成部分(fēn)。他們正在大(dà)舉投資(zī)和招聘，以創建接近全球頂級代工(gōng)廠的本土制造能力。

　　許多中(zhōng)國公司正在爲人工(gōng)智能設計專門的半導體(tǐ)，并在移動智能手機行業的最前沿設計芯片架構。在國家和國内制造商(shāng)之間的強有力協調下(xià)，中(zhōng)國正利用大(dà)量資(zī)本和龐大(dà)的市場推進自己的議程。盡管中(zhōng)國在過去(qù)幾十年未能擴大(dà)半導體(tǐ)行業，但這一(yī)次很可能會成功。計算和新興技術之間不斷發展的關系可能進一(yī)步支持它的成功。

　　挖掘比特币

　　爲了更好地了解中(zhōng)國現代半導體(tǐ)産業，值得關注公共加密貨币。 2017年12月，一(yī)枚比特币的市場價值達到17,900美元的曆史高位。這不是一(yī)個容易的攀升，比特币的價值從此急劇下(xià)降，但加密貨币的增長仍然成爲頭條新聞，也許令人驚訝的是，啓發中(zhōng)國半導體(tǐ)創新。

　　這并非易事，此後比特币的價值急劇下(xià)降，但加密貨币的增長卻占據了媒體(tǐ)的頭條，或許令人意外(wài)的是，它還激發了中(zhōng)國的半導體(tǐ)創新。

　　在這些頭條新聞的背後，是比特礦工(gōng)軍團運行計算，而這是加密貨币的經濟基礎。如果比特币礦工(gōng)在每筆交易中(zhōng)第一(yī)個解決了數學難題，他或她就有可能獲得（比特币）獎勵。那些處理能力最強的更有可能以最快的速度完成解決方案。在加密貨币的早期，礦商(shāng)購買圖形處理單元（GPU），構建服務器群，并累消耗了大(dà)量的電(diàn)力，以獲得相對優勢。他們的狂熱推動了GPU的銷售，消耗的電(diàn)力比一(yī)些小(xiǎo)國還多。但是GPU價格昂貴，耗電(diàn)量大(dà)，而且供應不足。這樣就有機會引入定制設計的芯片，這種芯片甚至比專門用于挖礦的GPU更好。競争的焦點是構建針對比特挖掘進行優化的專用集成電(diàn)路（ASIC）。

　　2013年，比特大(dà)陸科技有限公司（Bitmain Technologies Ltd.）在北(běi)京成立，以滿足年輕比特币經濟日益增長的計算需求。當時，中(zhōng)國企業家也加入比特币的大(dà)潮，建立服務器群以幫助挖掘加密貨币。比特大(dà)陸是首批采用專用芯片架構滿足這一(yī)需求的芯片設計公司之一(yī)。 比特大(dà)陸開(kāi)發的一(yī)次性ASIC芯片隻能做一(yī)件事：計算比特币交易中(zhōng)的工(gōng)作量證明（proof-of-work）計算，而不是構建通用中(zhōng)央處理器（CPU）或GPU。其Antminer系列芯片組的普及使得比特大(dà)陸每年獲得數十億美元的收入，同時引發了對不平衡加密市場的擔憂。其他芯片設計人員(yuán)很快就采用了自己的挖礦解決方案。

　　比特大(dà)陸的芯片設計先進，最近的産品線采用16納米（nm）工(gōng)藝（衡量晶體(tǐ)管的尺寸），但它們仍在中(zhōng)國大(dà)陸外(wài)制造，即台積電(diàn)爲蘋果生(shēng)産iPhone芯片的同一(yī)代工(gōng)廠。這強調了中(zhōng)國半導體(tǐ)市場的狀況：本地設計已經變得具有競争力，但本地制造仍然落後于全球領導者。

　　從挖礦到AI

　　随着中(zhōng)國開(kāi)始對加密市場進行監管，并且這些市場的價值下(xià)降，比特大(dà)陸宣布有興趣支持另一(yī)種新興技術的計算需求，這種技術随着時間的推移可能會更大(dà)。就像加密貨币一(yī)樣，AI有其獨特的計算需求，這些需求可以被一(yī)般的CPU所滿足，但不同的架構可以使執行速度加快。例如，谷歌的張量處理單元是用于人工(gōng)智能的ASIC，其他公司也正在爲人工(gōng)智能構建ASIC。 GPU制造商(shāng)英偉達的崛起部分(fēn)是由于對芯片進行ML培訓和推理的需求，而這是當今AI技術的關鍵基礎任務。與CPU的串行設計相比，GPU的大(dà)規模并行處理架構更适合于常見的AI任務。最初，遊戲GPU被用來驅動ML任務，但在過去(qù)幾年的AI全球上升中(zhōng)， 但在AI全球崛起的過去(qù)幾年，英偉達推出了直接支持ML的新硬件産品線。 比特大(dà)陸希望對AI的需求可以比GPU更好地服務其ASIC。

　　北(běi)京的Horizo??n Robotics由百度深度學習研究所的前負責人創立，爲機器視覺提供嵌入式芯片。這些芯片包括預先訓練的數據集，可以使邊緣處理器運行推理任務（預測圖像與其訓練集匹配的可能性）。在英特爾的支持下(xià)，Horizo??n正在與主要汽車(chē)品牌合作，爲車(chē)輛提供邊緣處理和機器視覺。雖然其芯片基于具有10年曆史的40納米工(gōng)藝，但該公司的軟件使其能夠成爲嵌入式推理市場上規模大(dà)得多的競争者。在這種情況下(xià)，Horizon的算法具有超出硬件的能力。

　　另一(yī)家著名的中(zhōng)國芯片廠商(shāng)寒武紀（寒武紀）也擁有一(yī)系列專門用于支持ML任務的芯片。此前，寒武紀在華爲的麒麟智能手機芯片組中(zhōng)爲AI設計提供了支持，然後爲數據中(zhōng)心MLU100系列提供了自己的ML解決方案。該架構利用台積電(diàn)的14納米工(gōng)藝節點進行制造。

　　當然，許多非中(zhōng)國供應商(shāng)也在嘗試向中(zhōng)國市場銷售AI芯片，随着國家滿足更多自身需求，外(wài)國競争可能會更加激烈。中(zhōng)國最大(dà)的公司可能會從能提供最佳芯片的國外(wài)或國内供應商(shāng)購買。值得考慮的是，與許多頂級數字平台業務一(yī)樣，中(zhōng)國最大(dà)的數字公司也在尋求自己的定制芯片架構，以滿足其超大(dà)規模數字平台的需求。

　　然而，中(zhōng)國制造商(shāng)通常仍然在制造最先進（即最小(xiǎo)）的工(gōng)藝方面處于落後局面。代工(gōng)廠需要大(dà)量的資(zī)金投入，因爲他們需要建立令人難以置信的大(dà)型工(gōng)業流程，才能夠制造極其小(xiǎo)的電(diàn)路。中(zhōng)芯國際（SMIC）等中(zhōng)國頂級晶圓代工(gōng)廠正在努力擴大(dà)14納米的産量，而AMD、台積電(diàn)和其他晶圓廠則達到7納米的規模化生(shēng)産。按照這一(yī)标準，中(zhōng)國的代工(gōng)企業落後于全球領先企業兩到三代。

　　盡管存在這種滞後，但中(zhōng)國的工(gōng)業仍在繼續發展。近年來，中(zhōng)國制造的半導體(tǐ)收入穩步增長，2017年達到約780億美元，比2016年增長約19%。在過去(qù)15年中(zhōng)，這一(yī)收入曲線顯示出超過線性的增長，表明中(zhōng)國半導體(tǐ)的質量在滿足需求方面越來越好。

　　中(zhōng)國迎接未來

　　随着人工(gōng)智能和專用芯片的發展，中(zhōng)國芯片制造商(shāng)或許能夠抓住更多這方面的需求。盡管中(zhōng)國過去(qù)未能發展自己的芯片産業，但多年來中(zhōng)國制造商(shāng)已經穩步發展了更強大(dà)的能力。如今，它們受到資(zī)金雄厚的政府議程、強勁的國内市場以及它們自己的超大(dà)型平台公司的推動。因此，中(zhōng)國現在可能比以往任何時候都更有能力成爲半導體(tǐ)和人工(gōng)智能領域具有全球競争力的參與者。這可能會産生(shēng)非常大(dà)的影響。

　　爲什麽中(zhōng)國的地位比以往更好？目前的五個條件使中(zhōng)國在半導體(tǐ)領域的崛起更有可能：

　　國内需求。中(zhōng)國現在是全球最大(dà)的半導體(tǐ)消費(fèi)國，每年進口價值約2000億美元。其龐大(dà)的人口包括8億互聯網用戶。中(zhōng)國人口規模和經濟增長支持強勁的國内需求，這推動了大(dà)多數外(wài)國供應商(shāng)的利潤。雖然許多發達國家的PC和移動設備已接近飽和，但中(zhōng)國對芯片的需求持續增長。事實上，世界經濟越來越依賴中(zhōng)國的需求，更多的全球投資(zī)者正在爲其未來買單。這種轉變有助于中(zhōng)國更好地控制外(wài)國制造商(shāng)如何進入其國内市場。

　　國家支持。盡管中(zhōng)國經濟有所降溫，但規模仍然很大(dà)，這使得國家及其産業能夠積累大(dà)量資(zī)金。雖然中(zhōng)國政府因其與最大(dà)産業的緊密關系而受到批評，但國家控制使市場協調更緊密。 2014年，中(zhōng)國國務院宣布了《集成電(diàn)路産業發展和促進國家指導方針》。該計劃解決了中(zhōng)國制造商(shāng)與全球領導者之間的技術差距，并得到由政府支持企業牽頭的218億美元基金的資(zī)助。2015年，中(zhōng)國宣布了“中(zhōng)國制造2025計劃”，該計劃旨在将包括半導體(tǐ)在内的國内核心技術部件的産量到2020年提高到40%，到2025年提高到70%。此外(wài)，爲支持這些目标，已籌集更多資(zī)金。

　　全球第五大(dà)合約芯片制造商(shāng)中(zhōng)芯國際預計2018年的國家補貼将接近1億美元。中(zhōng)芯國際已向荷蘭ASML訂購了極紫外(wài)光刻（EUV）設備，該設備是最先進的芯片生(shēng)産工(gōng)具之一(yī)。估計費(fèi)用爲1.2億美元。這家上海制造商(shāng)希望在2019年底之前擴大(dà)其14納米工(gōng)藝的生(shēng)産規模，盡管建造具有競争力的代工(gōng)廠需要花費(fèi)數十億美元。但并不隻有它。行業組織SEMI估計，到2018年，中(zhōng)國将在制造設備上花費(fèi)130億美元，成爲世界第二大(dà)買家。截至2017年底，中(zhōng)國計劃新建至少14家芯片代工(gōng)廠。

　　人工(gōng)智能需求不斷增長。2019年，全球半導體(tǐ)行業可能會更多地關注人工(gōng)智能的需求。人工(gōng)智能的進步是該行業的推動力之一(yī)，預計未來二十年的增長率将達到5-6%。計算本身正在經曆更多的專業化以滿足人工(gōng)智能的需求。這些趨勢與中(zhōng)國爲發展半導體(tǐ)獨立并将人工(gōng)智能納入其經濟未來中(zhōng)心的戰略努力相結合。到2018年，中(zhōng)國在深度學習專利方面處于世界領先地位，但這些專利的總體(tǐ)價值尚不清楚。中(zhōng)國已大(dà)聲宣稱其未來将受到先進技術的驅動，人工(gōng)智能是其關鍵成分(fēn)。

　　許多中(zhōng)國大(dà)型公司都希望在人工(gōng)智能市場上赢得優勢。百度、阿裏巴巴和騰訊（統稱爲BAT）的總市值超過1萬億美元，在全球多個行業開(kāi)展業務。他們已經在國内和海外(wài)的其他公司投入了數十億美元。事實上，在中(zhōng)國124家獨角獸創業公司中(zhōng)，這三家公司投資(zī)了一(yī)半以上，其中(zhōng)包括世界上最有價值的純粹人工(gōng)智能公司商(shāng)湯科技。在某些方面，BAT的存在應足以證明中(zhōng)國可以擴大(dà)其技術公司的全球競争力。

　　也許不足爲奇的是，每個BAT公司都将AI功能引入他們自己的産品和服務線。越來越多的人正在制定或計劃爲AI制作自己的定制芯片。阿裏巴巴宣布了一(yī)項計劃，旨在建立定制的AI芯片，用于邊緣推理，支持其在自動駕駛，智能城市和物(wù)流領域的物(wù)聯網業務線。這是以收購中(zhōng)國芯片制造商(shāng)C-SKY Microsystems爲基礎的。就其本身而言，百度昆侖多核芯片解決方案是一(yī)款現場可編程門陣列芯片組，專爲支持其不斷擴展的雲計算平台而設計。該芯片組可能會進入百度雄心勃勃的自動駕駛平台Apollo。值得注意的是，百度沒有使用中(zhōng)國的芯片，至少目前還沒有;它使用是三星14納米工(gōng)藝。

　　2017年6月，中(zhōng)國國務院發布了“下(xià)一(yī)代人工(gōng)智能發展計劃”，該計劃規定中(zhōng)國的目标是到2030年成爲人工(gōng)智能的世界領先者。此外(wài)，該路線圖的目标是到2020年實現與西方能力的相當，并在2025年尋求實現AI重大(dà)突破。該計劃似乎與中(zhōng)國頂級公司的議程，一(yī)些最大(dà)的投資(zī)工(gōng)具以及許多市政項目的目标完全一(yī)緻。

　　外(wài)國經營和外(wài)國人才。自動駕駛汽車(chē)位于機器人、人工(gōng)智能和半導體(tǐ)的交叉點。它們面臨着非常困難的設計挑戰，中(zhōng)國初創公司和國内頂級超大(dà)規模平台公司仍然希望從矽谷獲得無人駕駛技術的專業知(zhī)識。然而，雖然自動駕駛汽車(chē)的專業知(zhī)識可能仍然是外(wài)國的，但中(zhōng)國汽車(chē)行業正通過投資(zī)外(wài)國制造商(shāng)、積極招聘和将市場領導者轉移到國内來尋求制造自主駕駛汽車(chē)所需的硬件和軟件。 22018年6月，日本軟銀集團宣布，将向一(yī)家中(zhōng)國投資(zī)基金出售Arm Limited在華業務的多數股權。Arm是一(yī)家領先的半導體(tǐ)設計供應商(shāng)（包括iPhone的Cortex系列芯片）。以厚樸投資(zī)管理公司爲首，并得到中(zhōng)國主權财富基金和北(běi)京絲路基金的支持，該集團以7.75億美元收購了Arm有限公司在華業務51%的股份。此舉将使中(zhōng)國更多地接觸Arm的設計。值得注意的是，Arm 2017年盈利的約五分(fēn)之一(yī)來自中(zhōng)國需求。

　　爲了繼續發展國内芯片供應，中(zhōng)國企業也應該吸引更多的人才到大(dà)陸。在這方面，長江存儲科技（Yangtze Memory Technologies）已投資(zī)240億美元建設中(zhōng)國第一(yī)個先進的存儲芯片工(gōng)廠，并從外(wài)國芯片制造商(shāng)那裏吸引了數千名工(gōng)程師。該公司最近宣布其32層NAND存儲芯片取得進展 - 這是一(yī)個好兆頭，雖然仍落後于其他内存制造商(shāng)正在實現的最先進的64層芯片。同樣，爲了推進其14納米的努力，中(zhōng)芯國際從台積電(diàn)請來一(yī)位高級管理人員(yuán)，台積電(diàn)是世界上最大(dà)的合同代工(gōng)廠，其生(shēng)産能力被認爲比中(zhōng)芯國際領先兩到三代。同時，台積電(diàn)已開(kāi)始在南(nán)京建造代工(gōng)廠，在中(zhōng)國大(dà)陸市場站穩腳跟。

　　芯片設計和知(zhī)識産權（IP）。雖然中(zhōng)國公司制造最先進半導體(tǐ)的能力仍在發展，但中(zhōng)國的芯片架構設計和IP現在具有全球競争力。華爲設計了7納米的新移動芯片組，聲稱其性能比其最大(dà)競争對手更好、能耗更低。華爲片上系統還擁有AI内核，并聲稱是世界上最快的調制解調器——部署早期5G。雖然華爲依賴台灣的台積電(diàn)進行制造，與中(zhōng)國其他頂級科技品牌類似，即宣揚本土設計但在其他地方制造産品，但這标志(zhì)着中(zhōng)國企業可以達到技術最前沿的生(shēng)産規格。

　　結論

　　中(zhōng)國正在積極努力确定下(xià)一(yī)階段的數字經濟，政府、制造業和超大(dà)規模數字企業都在一(yī)起努力。如果到2020年，中(zhōng)國實現将國内芯片産量占芯片消費(fèi)總量的比例提高到40%的目标，将對全球芯片市場産生(shēng)重大(dà)影響。回想一(yī)下(xià)，中(zhōng)國在2018年的需求占到全球半導體(tǐ)需求的一(yī)半以上。如果中(zhōng)國芯片制造商(shāng)和政府能夠在滿足人工(gōng)智能需求的同時，繼續投資(zī)、雇用人才和開(kāi)發足夠的先進制造能力，這些活動不僅可以激發更多的國内創新，而且中(zhōng)國可能會對下(xià)一(yī)代認知(zhī)技術産生(shēng)更大(dà)的影響。

　　中(zhōng)國以外(wài)的領先晶圓代工(gōng)廠和芯片設計師應加快其保持中(zhōng)國需求競争力的能力。專用于通用和離(lí)散機器學習（ML）工(gōng)作流程的新架構的開(kāi)發可能會變得更加重要，邊緣對輕量級推理的需求日益增加，并且核心部署了高性能的培訓和建模。領先的人工(gōng)智能提供商(shāng)可能會面臨越來越大(dà)的壓力，需要以更低的價格提供更強大(dà)的功能，這可能會促進人工(gōng)智能商(shāng)品化。

　　AI雲服務的當前領導者應繼續投資(zī)于研究和開(kāi)發，以尋找更新的學習系統方法。BAT公司正在迅速發展，他們着眼于在全球市場中(zhōng)占據更大(dà)的市場份額。在服務層面，他們可能會對數字平台領導者和雲提供商(shāng)施加更大(dà)的壓力，還可能會在物(wù)流、工(gōng)業物(wù)聯網和汽車(chē)行業找到更強大(dà)的立足點。對于尋求獲得競争優勢的現有領導者而言，創新、效率和定價可能會變得更加重要。然而，半導體(tǐ)現有企業的最大(dà)優勢可能是與客戶保持密切聯系，并不斷推進自己的數字化轉型。這需要敏感、快速創新以及快速學習和适應的能力。

　　如果中(zhōng)國在推進其半導體(tǐ)議程方面取得了一(yī)定的成功，那麽它可以更好地控制對不斷增長的消費(fèi)市場的訪問。如果人工(gōng)智能的進步在國家和商(shāng)業中(zhōng)不斷發展，那麽數據、分(fēn)析和見解的程度可以推動優化、增強和創新的反饋循環，并進一(yī)步加強命令和控制中(zhōng)國經濟的本質。然而，要在這樣廣泛的變革中(zhōng)成功實施，中(zhōng)國政府和企業可能會需要發達經濟體(tǐ)和現有行業領導者提供更多的咨詢服務和知(zhī)識轉移。從宏觀上看，這可能是中(zhōng)國數字轉型變得更加強大(dà)的一(yī)個迹象。

　　最終，對中(zhōng)國來說，技術獨立就是自強。僅僅幾十年前，中(zhōng)國被認爲隻是世界上廉價的制造和裝配中(zhōng)心，被認爲在全球市場上無足輕重。從那時起，它一(yī)直穩步提升制造業的價值鏈。通過數十年的制造業學習并支持其最強大(dà)的數字業務，中(zhōng)國已經開(kāi)始生(shēng)産一(yī)些世界上最大(dà)的公司和最先進的産品。由于宏觀經濟學的轉變以及摩爾定律邊緣的真正挑戰，它仍然面臨着相當大(dà)的不确定性。然而，現在比以往任何時候都更不要懷疑中(zhōng)國的潛力。