全球?qū)θ斯ぶ悄?AI)專用芯片的需求不斷增長，使得AI正處于中國經(jīng)濟未來的中心。

德勤預測，2019年中國制造的半導體產(chǎn)品收入將從2018年的850億美元增長25%至1100億美元，以滿足國內(nèi)對芯片組不斷增長的需求，部分原因是人工智能的商業(yè)化程度不斷提高。德勤進一步預測，2019年，中國芯片代工廠將開始生產(chǎn)專門用于支持AI和機器學習(ML)任務的半導體。

隨著中國成為半導體的主要消費國(每年消費半導體總量超過50%，包括國內(nèi)和最終出口)，其增長推動了整個行業(yè)的發(fā)展。然而，中國制造商只能滿足自身需求的30%左右。在宏觀經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和人工智能價值不斷增長的情況下，中國政府和領先的數(shù)字企業(yè)已經(jīng)發(fā)出信號，表明國內(nèi)半導體自給自足是未來的重要組成部分。他們正在大舉投資和招聘，以創(chuàng)建接近全球頂級代工廠的本土制造能力。

許多中國公司正在為人工智能設計專門的半導體，并在移動智能手機行業(yè)的最前沿設計芯片架構(gòu)。在國家和國內(nèi)制造商之間的強有力協(xié)調(diào)下，中國正利用大量資本和龐大的市場推進自己的議程。盡管中國在過去幾十年未能擴大半導體行業(yè)，但這一次很可能會成功。計算和新興技術之間不斷發(fā)展的關系可能進一步支持它的成功。

挖掘比特幣

為了更好地了解中國現(xiàn)代半導體產(chǎn)業(yè)，值得關注公共加密貨幣。2017年12月，一枚比特幣的市場價值達到17,900美元的歷史高位。這不是一個容易的攀升，比特幣的價值從此急劇下降，但加密貨幣的增長仍然成為頭條新聞，也許令人驚訝的是，啟發(fā)中國半導體創(chuàng)新。

這并非易事，此后比特幣的價值急劇下降，但加密貨幣的增長卻占據(jù)了媒體的頭條，或許令人意外的是，它還激發(fā)了中國的半導體創(chuàng)新。

在這些頭條新聞的背后，是比特礦工軍團運行計算，而這是加密貨幣的經(jīng)濟基礎。如果比特幣礦工在每筆交易中第一個解決了數(shù)學難題，他或她就有可能獲得(比特幣)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。在加密貨幣的早期，礦商購買圖形處理單元(GPU)，構(gòu)建服務器群，并累消耗了大量的電力，以獲得相對優(yōu)勢。他們的狂熱推動了GPU的銷售，消耗的電力比一些小國還多。但是GPU價格昂貴，耗電量大，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。競爭的焦點是構(gòu)建針對比特挖掘進行優(yōu)化的專用集成電路(ASIC)。

2013年，比特大陸科技有限公司(BitmainTechnologiesLtd.)在北京成立，以滿足年輕比特幣經(jīng)濟日益增長的計算需求。當時，中國企業(yè)家也加入比特幣的大潮，建立服務器群以幫助挖掘加密貨幣。比特大陸是首批采用專用芯片架構(gòu)滿足這一需求的芯片設計公司之一。比特大陸開發(fā)的一次性ASIC芯片只能做一件事：計算比特幣交易中的工作量證明(proof-of-work)計算，而不是構(gòu)建通用中央處理器(CPU)或GPU。其Antminer系列芯片組的普及使得比特大陸每年獲得數(shù)十億美元的收入，同時引發(fā)了對不平衡加密市場的擔憂。其他芯片設計人員很快就采用了自己的挖礦解決方案。

比特大陸的芯片設計先進，最近的產(chǎn)品線采用16納米(nm)工藝(衡量晶體管的尺寸)，但它們?nèi)栽谥袊箨懲庵圃?，即臺積電為蘋果生產(chǎn)iPhone芯片的同一代工廠。這強調(diào)了中國半導體市場的狀況：本地設計已經(jīng)變得具有競爭力，但本地制造仍然落后于全球領導者。

從挖礦到AI

隨著中國開始對加密市場進行監(jiān)管，并且這些市場的價值下降，比特大陸宣布有興趣支持另一種新興技術的計算需求，這種技術隨著時間的推移可能會更大。就像加密貨幣一樣，AI有其獨特的計算需求，這些需求可以被一般的CPU所滿足，但不同的架構(gòu)可以使執(zhí)行速度加快。例如，谷歌的張量處理單元是用于人工智能的ASIC，其他公司也正在為人工智能構(gòu)建ASIC。GPU制造商英偉達的崛起部分是由于對芯片進行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的大規(guī)模并行處理架構(gòu)更適合于常見的AI任務。最初，游戲GPU被用來驅(qū)動ML任務，但在過去幾年的AI全球上升中，但在AI全球崛起的過去幾年，英偉達推出了直接支持ML的新硬件產(chǎn)品線。比特大陸希望對AI的需求可以比GPU更好地服務其ASIC。

北京的Horizo??nRobotics由百度深度學習研究所的前負責人創(chuàng)立，為機器視覺提供嵌入式芯片。這些芯片包括預先訓練的數(shù)據(jù)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，Horizo??n正在與主要汽車品牌合作，為車輛提供邊緣處理和機器視覺。雖然其芯片基于具有10年歷史的40納米工藝，但該公司的軟件使其能夠成為嵌入式推理市場上規(guī)模大得多的競爭者。在這種情況下，Horizon的算法具有超出硬件的能力。

另一家著名的中國芯片廠商寒武紀(寒武紀)也擁有一系列專門用于支持ML任務的芯片。此前，寒武紀在華為的麒麟智能手機芯片組中為AI設計提供了支持，然后為數(shù)據(jù)中心MLU100系列提供了自己的ML解決方案。該架構(gòu)利用臺積電的14納米工藝節(jié)點進行制造。

當然，許多非中國供應商也在嘗試向中國市場銷售AI芯片，隨著國家滿足更多自身需求，外國競爭可能會更加激烈。中國最大的公司可能會從能提供最佳芯片的國外或國內(nèi)供應商購買。值得考慮的是，與許多頂級數(shù)字平臺業(yè)務一樣，中國最大的數(shù)字公司也在尋求自己的定制芯片架構(gòu)，以滿足其超大規(guī)模數(shù)字平臺的需求。

然而，中國制造商通常仍然在制造最先進(即最小)的工藝方面處于落后局面。代工廠需要大量的資金投入，因為他們需要建立令人難以置信的大型工業(yè)流程，才能夠制造極其小的電路。中芯國際(SMIC)等中國頂級晶圓代工廠正在努力擴大14納米的產(chǎn)量，而AMD、臺積電和其他晶圓廠則達到7納米的規(guī)?；a(chǎn)。按照這一標準，中國的代工企業(yè)落后于全球領先企業(yè)兩到三代。

盡管存在這種滯后，但中國的工業(yè)仍在繼續(xù)發(fā)展。近年來，中國制造的半導體收入穩(wěn)步增長，2017年達到約780億美元，比2016年增長約19%。在過去15年中，這一收入曲線顯示出超過線性的增長，表明中國半導體的質(zhì)量在滿足需求方面越來越好。

中國迎接未來

隨著人工智能和專用芯片的發(fā)展，中國芯片制造商或許能夠抓住更多這方面的需求。盡管中國過去未能發(fā)展自己的芯片產(chǎn)業(yè)，但多年來中國制造商已經(jīng)穩(wěn)步發(fā)展了更強大的能力。如今，它們受到資金雄厚的政府議程、強勁的國內(nèi)市場以及它們自己的超大型平臺公司的推動。因此，中國現(xiàn)在可能比以往任何時候都更有能力成為半導體和人工智能領域具有全球競爭力的參與者。這可能會產(chǎn)生非常大的影響。

為什么中國的地位比以往更好?目前的五個條件使中國在半導體領域的崛起更有可能：

國內(nèi)需求。中國現(xiàn)在是全球最大的半導體消費國，每年進口價值約2000億美元。其龐大的人口包括8億互聯(lián)網(wǎng)用戶。中國人口規(guī)模和經(jīng)濟增長支持強勁的國內(nèi)需求，這推動了大多數(shù)外國供應商的利潤。雖然許多發(fā)達國家的PC和移動設備已接近飽和，但中國對芯片的需求持續(xù)增長。事實上，世界經(jīng)濟越來越依賴中國的需求，更多的全球投資者正在為其未來買單。這種轉(zhuǎn)變有助于中國更好地控制外國制造商如何進入其國內(nèi)市場。

國家支持。盡管中國經(jīng)濟有所降溫，但規(guī)模仍然很大，這使得國家及其產(chǎn)業(yè)能夠積累大量資金。雖然中國政府因其與最大產(chǎn)業(yè)的緊密關系而受到批評，但國家控制使市場協(xié)調(diào)更緊密。2014年，中國國務院宣布了《集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展和促進國家指導方針》。該計劃解決了中國制造商與全球領導者之間的技術差距，并得到由政府支持企業(yè)牽頭的218億美元基金的資助。2015年，中國宣布了“中國制造2025計劃”，該計劃旨在將包括半導體在內(nèi)的國內(nèi)核心技術部件的產(chǎn)量到2020年提高到40%，到2025年提高到70%。此外，為支持這些目標，已籌集更多資金。

全球第五大合約芯片制造商中芯國際預計2018年的國家補貼將接近1億美元。中芯國際已向荷蘭ASML訂購了極紫外光刻(EUV)設備，該設備是最先進的芯片生產(chǎn)工具之一。估計費用為1.2億美元。這家上海制造商希望在2019年底之前擴大其14納米工藝的生產(chǎn)規(guī)模，盡管建造具有競爭力的代工廠需要花費數(shù)十億美元。但并不只有它。行業(yè)組織SEMI估計，到2018年，中國將在制造設備上花費130億美元，成為世界第二大買家。截至2017年底，中國計劃新建至少14家芯片代工廠。

人工智能需求不斷增長。2019年，全球半導體行業(yè)可能會更多地關注人工智能的需求。人工智能的進步是該行業(yè)的推動力之一，預計未來二十年的增長率將達到5-6%。計算本身正在經(jīng)歷更多的專業(yè)化以滿足人工智能的需求。這些趨勢與中國為發(fā)展半導體獨立并將人工智能納入其經(jīng)濟未來中心的戰(zhàn)略努力相結(jié)合。

到2018年，中國在深度學習專利方面處于世界領先地位，但這些專利的總體價值尚不清楚。中國已大聲宣稱其未來將受到先進技術的驅(qū)動，人工智能是其關鍵成分。

許多中國大型公司都希望在人工智能市場上贏得優(yōu)勢。百度、阿里巴巴和騰訊(統(tǒng)稱為BAT)的總市值超過1萬億美元，在全球多個行業(yè)開展業(yè)務。他們已經(jīng)在國內(nèi)和海外的其他公司投入了數(shù)十億美元。事實上，在中國124家獨角獸創(chuàng)業(yè)公司中，這三家公司投資了一半以上，其中包括世界上最有價值的純粹人工智能公司商湯科技。在某些方面，BAT的存在應足以證明中國可以擴大其技術公司的全球競爭力。

也許不足為奇的是，每個BAT公司都將AI功能引入他們自己的產(chǎn)品和服務線。越來越多的人正在制定或計劃為AI制作自己的定制芯片。阿里巴巴宣布了一項計劃，旨在建立定制的AI芯片，用于邊緣推理，支持其在自動駕駛，智能城市和物流領域的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務線。這是以收購中國芯片制造商C-SKYMicrosystems為基礎的。就其本身而言，百度昆侖多核芯片解決方案是一款現(xiàn)場可編程門陣列芯片組，專為支持其不斷擴展的云計算平臺而設計。該芯片組可能會進入百度雄心勃勃的自動駕駛平臺Apollo。值得注意的是，百度沒有使用中國的芯片，至少目前還沒有;它使用是三星14納米工藝。

2017年6月，中國國務院發(fā)布了“下一代人工智能發(fā)展計劃”，該計劃規(guī)定中國的目標是到2030年成為人工智能的世界領先者。此外，該路線圖的目標是到2020年實現(xiàn)與西方能力的相當，并在2025年尋求實現(xiàn)AI重大突破。該計劃似乎與中國頂級公司的議程，一些最大的投資工具以及許多市政項目的目標完全一致。

外國經(jīng)營和外國人才。自動駕駛汽車位于機器人、人工智能和半導體的交叉點。它們面臨著非常困難的設計挑戰(zhàn)，中國初創(chuàng)公司和國內(nèi)頂級超大規(guī)模平臺公司仍然希望從硅谷獲得無人駕駛技術的專業(yè)知識。然而，雖然自動駕駛汽車的專業(yè)知識可能仍然是外國的，但中國汽車行業(yè)正通過投資外國制造商、積極招聘和將市場領導者轉(zhuǎn)移到國內(nèi)來尋求制造自主駕駛汽車所需的硬件和軟件。22018年6月，日本軟銀集團宣布，將向一家中國投資基金出售ArmLimited在華業(yè)務的多數(shù)股權(quán)。Arm是一家領先的半導體設計供應商(包括iPhone的Cortex系列芯片)。以厚樸投資管理公司為首，并得到中國主權(quán)財富基金和北京絲路基金的支持，該集團以7.75億美元收購了Arm有限公司在華業(yè)務51%的股份。此舉將使中國更多地接觸Arm的設計。值得注意的是，Arm2017年盈利的約五分之一來自中國需求。

為了繼續(xù)發(fā)展國內(nèi)芯片供應，中國企業(yè)也應該吸引更多的人才到大陸。在這方面，長江存儲科技(YangtzeMemoryTechnologies)已投資240億美元建設中國第一個先進的存儲芯片工廠，并從外國芯片制造商那里吸引了數(shù)千名工程師。該公司最近宣布其32層NAND存儲芯片取得進展-這是一個好兆頭，雖然仍落后于其他內(nèi)存制造商正在實現(xiàn)的最先進的64層芯片。同樣，為了推進其14納米的努力，中芯國際從臺積電請來一位高級管理人員，臺積電是世界上最大的合同代工廠，其生產(chǎn)能力被認為比中芯國際領先兩到三代。同時，臺積電已開始在南京建造代工廠，在中國大陸市場站穩(wěn)腳跟。

芯片設計和知識產(chǎn)權(quán)(IP)。雖然中國公司制造最先進半導體的能力仍在發(fā)展，但中國的芯片架構(gòu)設計和IP現(xiàn)在具有全球競爭力。華為設計了7納米的新移動芯片組，聲稱其性能比其最大競爭對手更好、能耗更低。華為片上系統(tǒng)還擁有AI內(nèi)核，并聲稱是世界上最快的調(diào)制解調(diào)器——部署早期5G。雖然華為依賴臺灣的臺積電進行制造，與中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產(chǎn)品，但這標志著中國企業(yè)可以達到技術最前沿的生產(chǎn)規(guī)格。

結(jié)論

中國正在積極努力確定下一階段的數(shù)字經(jīng)濟，政府、制造業(yè)和超大規(guī)模數(shù)字企業(yè)都在一起努力。如果到2020年，中國實現(xiàn)將國內(nèi)芯片產(chǎn)量占芯片消費總量的比例提高到40%的目標，將對全球芯片市場產(chǎn)生重大影響?；叵胍幌?，中國在2018年的需求占到全球半導體需求的一半以上。如果中國芯片制造商和政府能夠在滿足人工智能需求的同時，繼續(xù)投資、雇用人才和開發(fā)足夠的先進制造能力，這些活動不僅可以激發(fā)更多的國內(nèi)創(chuàng)新，而且中國可能會對下一代認知技術產(chǎn)生更大的影響。

中國以外的領先晶圓代工廠和芯片設計師應加快其保持中國需求競爭力的能力。專用于通用和離散機器學習(ML)工作流程的新架構(gòu)的開發(fā)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。領先的人工智能提供商可能會面臨越來越大的壓力，需要以更低的價格提供更強大的功能，這可能會促進人工智能商品化。

AI云服務的當前領導者應繼續(xù)投資于研究和開發(fā)，以尋找更新的學習系統(tǒng)方法。BAT公司正在迅速發(fā)展，他們著眼于在全球市場中占據(jù)更大的市場份額。在服務層面，他們可能會對數(shù)字平臺領導者和云提供商施加更大的壓力，還可能會在物流、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和汽車行業(yè)找到更強大的立足點。對于尋求獲得競爭優(yōu)勢的現(xiàn)有領導者而言，創(chuàng)新、效率和定價可能會變得更加重要。然而，半導體現(xiàn)有企業(yè)的最大優(yōu)勢可能是與客戶保持密切聯(lián)系，并不斷推進自己的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。這需要敏感、快速創(chuàng)新以及快速學習和適應的能力。

如果中國在推進其半導體議程方面取得了一定的成功，那么它可以更好地控制對不斷增長的消費市場的訪問。如果人工智能的進步在國家和商業(yè)中不斷發(fā)展，那么數(shù)據(jù)、分析和見解的程度可以推動優(yōu)化、增強和創(chuàng)新的反饋循環(huán)，并進一步加強命令和控制中國經(jīng)濟的本質(zhì)。然而，要在這樣廣泛的變革中成功實施，中國政府和企業(yè)可能會需要發(fā)達經(jīng)濟體和現(xiàn)有行業(yè)領導者提供更多的咨詢服務和知識轉(zhuǎn)移。從宏觀上看，這可能是中國數(shù)字轉(zhuǎn)型變得更加強大的一個跡象。

最終，對中國來說，技術獨立就是自強。僅僅幾十年前，中國被認為只是世界上廉價的制造和裝配中心，被認為在全球市場上無足輕重。從那時起，它一直穩(wěn)步提升制造業(yè)的價值鏈。通過數(shù)十年的制造業(yè)學習并支持其最強大的數(shù)字業(yè)務，中國已經(jīng)開始生產(chǎn)一些世界上最大的公司和最先進的產(chǎn)品。由于宏觀經(jīng)濟學的轉(zhuǎn)變以及摩爾定律邊緣的真正挑戰(zhàn)，它仍然面臨著相當大的不確定性。然而，現(xiàn)在比以往任何時候都更不要懷疑中國的潛力。

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