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1.ASIC AI, 巨头才玩得起的游戏? 未必;
集微网消息, 人工智能芯片主要包括GPU, FPGA, ASIC以及类脑芯片. 在人工智能时代, 它们各自发挥优势, 呈现出百花齐放的状态. 现在, 人工智能已经不再局限于机器学习上, 而且更多可以以更快的速度运行AI系统的新型架构正在被开发出来. 英伟达, 高通, 英特尔, IBM, 谷歌, Facebook和其它公司正在加速涌入这个领域.
实际上, 这些器件并不是真正的芯片, 而是一种系统级封装. 它们通常包含一颗或者两颗具有大规模处理能力的基于最新半导体制造工艺 (16nm及以下) 的ASIC, 和大容量的超高带宽内存 (比如HBM2堆栈) , 所有这些芯片都通过先进封装技术集成在一起.
人工智能相关ASIC近来渐获市场注意, 多家厂商如NVIDIA, 英特尔, Google及部分新创企业均相继抢进开发, 有望在未来形成数十亿美元市场商机规模. 随着NVIDIA将GPU重新定位成为云端AI引擎角色下, 也确定带动ASIC业务跟进发展, 如Google如今已推出第二代TPU, 英特尔在买下Nervana公司后也取得自有Nervana芯片, 另外由多名前Google TPU员工创办的新创企业Groq, 近日也宣布将在2018年初推出自有下一代AI芯片等等.
Google的TPU, 是专门为其深度学习算法Tensor Flow设计的, TPU也用在了AlphaGo系统中. 今年发布的第二代Cloud TPU理论算力达到了180T Flops, 能够对机器学习模型的训练和运行带来显著的加速效果, 其实也是一款ASIC芯片. 选择做ASCI定制化研发, 一方面是资金不愁, 另一方面也是出于Google所需提供的服务考虑. 包括Google图像搜索, 照片, 云视觉API, Google翻译等产品和服务都需要用到深度神经网络. Google有这个需求以及能力去开发一种专门的芯片并具备规模化应用 (大量分摊研发成本) 的可能.
Nervana由英特尔购并后, 计划在2017年底前推出第一款AI专用化Nervana神经网络处理器(NNP). Nervana NNP也是一款ASIC芯片, 能以极高运算效率从事深度学习演算法的训练与执行. 英特尔舍弃了CPU上常见的快取, 改由特殊软件负责特定演算法的芯片存储器管理, 希望能借此将芯片的运算密度与性能提升到新的层次.
由前Google TPU员工创办的新创企业Groq打算在2018年发布第一代AI芯片. 这款芯片对标英伟达的GPU, 是专门为人工智能重新定制一款芯片. 官网资料显示, 这款芯片的运算速度将可以达到400万亿次每秒, 每瓦特能进行8万亿次的运算. 而谷歌最新一代的TPU才达到每秒180万亿次运算, Groq芯片的性能将会是谷歌TPU的两倍多.
联发科也将有所动作. 联发科共同CEO蔡力行表示, ASIC的布局联发科会发挥既有资源, 通过现有团队实力, 配合客户需求积极开发ASIC领域. 但毕竟才刚开始, 现阶段不会太挑客户, 还是以整体业务成长为优先考虑.
全球AI芯片首个独角兽寒武纪, 走的也是ASIC路线.
事实上, 由于定制化, 低功耗等好处, 在AI领域ASIC正在被越来越多地采用, 带动了ASIC设计及市场快速增长. 根据Semico Research的最新调查报告, 在2021年以前, 人工智能声控装置ASIC的设计预计将以接近20%的年复合成长率成长, 几乎达到2016年至2021年间所有ASIC设计成长率(10.1%)的两倍, 去年全球ASIC出货量增长为7.7%, 明年物联网ASIC单位出货量将超过18亿个单位. Semico Research指出, ASIC增长主要动力来自于工业与消费市场的成长, 由于市场饱和加上需求减少, 许多传统终端应用的成长速度开始减慢, 而与物联网有关的应用正在起飞.
Semico Research指出, 除了物联网和人工智能以外, 与智能电网, 穿戴式电子产品, 固态硬盘, 无人机, 工业物联网, 先进驾驶辅助系统(ADAS)和5G基础设施相关的ASIC产品成长率预计也将较广泛的市场更迅速. 在2021年以前, 消费电子领域的基础SoC设计专案将以19%的CAGR成长, 而工业物联网ASIC设计专案则将成长25%.
ASIC设计研发成本难以负荷, 设计服务浴火重生
尽管如此, ASIC在AI领域的应用还是面临着不少难题.
ASIC是依照产品需求不同而定制化的集成电路, 由特定用户需求和特定电子系统的需求而设计, 制造. 一般来说, ASIC在特定功能上进行了专项强化, 可以根据需要进行复杂的设计, 可实现更高处理速度和更低功耗, 相对地, ASIC的设计, 制造成本也非常高. 一般的IC公司很难承担为深度学习开发专门处理器ASIC芯片的成本的风险. 首先未来为了性能必须使用最好的半导体工艺制程, 而现在用最新的工艺制造芯片一次性成本就要几百万美元, 非常贵. 就算有钱, 还需要组建一个团队从零开始设计, 设计周期往往也非常长, 可以说time to market时间太长, 风险很大. 且ASIC芯片还将必须不断升级以跟上新技术及工艺水平, 加上ASIC芯片设计者在开发过程初期便已固定其逻辑, 因此若在AI这类快速演进的领域有新想法出现, ASIC芯片将无法对此快速做出反应. 如果无法实现规模化的应用, 就算开发成功也美元实际应用价值. 所以, IC公司一般倾向于采用通用芯片如CPU, GPU, 或者半定制化芯片FPGA.
显然, 随着工艺的不停升级, ASIC的流片费用已经抬高了ASIC保底的最少芯片销售量, 到最后全球也就为数不多的几家ASIC厂商能够承受这种巨额的ASIC流片成本和失败风险. 借此, ASIC设计服务再次回到业界关注焦点.
例如, 美国无晶圆厂FinFET级ASIC设计服务企业eSilicon日前宣布, 成功将自有深度学习ASIC送交制造所发布, eSilicon提到这款ASIC采定制IP, 先进2.5D封装工艺以及为业界大型芯片之一, 并为该公司首款采用台积电2.5D CoWoS封装技术的量产芯片. 台积电业务发展副总裁BJ Woo博士指出, 台积电CoWoS封装技术是针对满足这类芯片设计深度学习应用的需求, 此先进封装解决方案可实现高性能及整合需求, 以达到eSilicon的设计目标. 前文中提到的Google TPU, Nervana NNP, Groq即将推出的第一代AI芯片, 均是由ASIC公司所送交制造, 并交由台积电制造.
目前, 人工智能类ASIC的发展仍处于早期. 其根本原因是, ASIC一旦设计制造完成后电路就固定了, 只能微调, 无法大改. 而硬件的研发设计与生产成本很高, 如果应用场景是否为真市场尚不清晰, 企业很难贸然尝试. 此外, 能设计出适用于人工智能芯片的公司必然是要既具备人工智能算法又擅长芯片研发的公司, 进入门槛较高. 因此, AI算法+ASIC设计服务+代工的商业模式的发展得宜, 可以让愈来愈多AI ASIC得以陆续问世及开发.
代工厂这边, 全球有很多代工厂, 但是因为难度太高, 能做AI系统封装的厂商并不多, 台积电, 三星和格芯都在榜单之列. 那么, 是哪些厂商在设计AI系统封装呢? 你需要看看哪些厂商真正擅长2.5D集成和拥有设计所需的关键IP (比如HBM2物理层接口和高速SerDes) . HBM2 PHY和高速SerDes模块执行该封装系统内多个组件之间的任务关键性通信. 这些都是模拟设计中非常苛刻的挑战, 从ASIC供应商那里购买IP可以把风险降至最低. 上面提到的三项关键技术eSilicon都有涉及. 擅长这些领域的ASIC厂商并不多, 不过由于人工智能市场可能会出现爆炸性增长, 所以这些ASIC厂商将会受益匪浅.
台湾也有众多IC设计服务企业, 在人工智能市场驱动下, ASIC生意再度好起来, 且业者预期这波荣景可望持续很久. 台积电大胆预言, 2020年高性能计算(HPC), AI相关芯片业绩将高达150亿美元, 创意及世芯, 智原亦看好来自全球AI客户对于ASIC芯片的需求热潮, 可望自2017年起延续好一阵子, 尤其是强调先进制程技术, 极度复杂芯片设计, 高效能与低功耗等, 将是IC设计服务业者的新蓝海市场.
2.业界首款支持NB-IoT R14规格芯片, 联发科发布双模MT2621;
集微网消息, 联发科技发布业界首款支持NB-IoT (窄带物联网) R14规格的双模物联网芯片 (SoC) MT2621. 该芯片支持NB-IoT及GSM/GPRS两种网络模式, 具有优秀的低功耗和成本优势, 将带来更加丰富的物联网应用, 如健身追踪器等可穿戴设备, 物联网安全设备, 智能电表及各种工业应用.
MT2621是一款高度整合的物联网平台, 除支持NB-IoT网络外, 亦兼容现有GSM/GPRS网络, 为物联网设备提供优良的网络覆盖与通话品质. MT2621内建的省电与连接功能可支持现有的GSM/GPRS网络与未来的NB-IoT发展, 将能带动物联网迈入下一个成长阶段.
为帮助终端设备厂商将产品更快速推入市场, MT2621采用简单且极具成本效益的单SIM卡单天线设计. 终端设备只需一个通用集成电路卡 (UICC) 和移动号码, 即可在NB-IoT和GSM/GPRS双网络间自由切换, 而且支持单卡双待. 此外, MT2621整合一个宽频前端模块, 支持全球范围内的所有超低频, 低频和中频等频带.
MT2621由一颗省电的ARM v7微控制器 (MCU) 驱动, 内置闪存与伪静态随机存储器 (PSRAM) , 还支持多种音视频接口, 内建的Bluetooth 4.2通讯功能可与附近其他设备自由连接.
3.联发科是如何在NB-loT市场 '等风来' ? ;
集微网/文 邓文标
如果要在2017中国移动合作伙伴大会上找亮点的话, 那么 '139合作计划' 是绝对不容忽略的. 这里的 '1' , 即中国移动将建成一个技术领先, 覆盖广泛的移动物联网, 在346个城市实现NB-IoT连续覆盖, 为广大用户提供便利, 快捷的物联网服务体验.
而作为推动国内NB-IoT应用落地的芯片厂商——联发科正乘胜追击, 在此次中国移动合作伙伴大会上发布了业界首款支持NB-IoT R14规格的双模物联网芯片MT2621.
'今天在中国移动的合作伙伴大会上, 听到最多的就是139合作计划, 我想这就是布局NB-loT的大环境, 中国是很有机会在NB-loT跟5G的时代能够一举超前, 成为全世界发展最快的地方. ' 联发科家庭娱乐产品事业群总经理游人杰向集微网表示, 今天联发科发布的双模NB-loT芯片MT2621极具低功耗和成本优势, 将在2018年第一季度实现量产.
首款支持 R14双模的NB-IoT芯片MT2621
相信业内人士都知道, 摩拜单车用的是联发科的2G芯片, 通过GPRS定位, 走GSM网络, 而非NB-IoT芯片.
事实上, 共享单车理应是NB-IoT应用落地的典型案例, 但由于过去NB-IoT定义是在R13的通信标准中, 它只能够做固定式传输, 所以像共享单车很难使用NB-IoT. 不过, 最新的R14标准支持设备移动, 联发科率先切入R14标准, 将给NB-IoT的应用带来更多可能.
此次, 联发科发布的业界首款支持NB-IoT R14规格的双模物联网芯片MT2621, 支持NB-IoT及GSM/GPRS两种网络模式, 具有低功耗和成本优势, 可以带来丰富的物联网应用, 如健身追踪器等可穿戴设备, 物联网安全设备, 智能电表及各种工业应用.
可以看到, MT2621是一款整合的物联网平台, 除支持NB-IoT网络外, 亦兼容现有GSM/GPRS网络. 在NB-IoT应用的低功耗与泛连接方面, MT2621由一颗省电的ARM v7微控制器 (MCU) 驱动, 内置闪存与伪静态随机存储器 (PSRAM) , 还支持多种音视频接口, 内建的Bluetooth 4.2通讯功能可与附近其他设备自由连接.
在产品成本和应用成熟度上, MT2621采用简单且极具成本效益的单SIM卡单天线设计, 终端设备只需一个通用集成电路卡 (UICC) 和移动号码, 即可在NB-IoT和GSM/GPRS双网络间自由切换, 而且支持单卡双待. 此外, MT2621整合一个宽频前端模块, 支持全球范围内的所有超低频, 低频和中频等频带, 可帮助终端设备厂商将产品更快速推入全球市场.
据游人杰透露, MT2621将在2018年第一季度实现量产, 最快将于明年第二季实现产品上市. MT2621内建的省电与连接功能可支持现有的GSM/GPRS网络与未来的NB-IoT发展, 可带动物联网迈入下一个成长阶段.
而在中国移动发布 '139合作计划' 之际, 联发科推出NB-IoT R14规格的双模物联网芯片MT2621, 主要是考虑到中国移动要在346个城市实现NB-IoT连续覆盖的部署周期. 游人杰表示, 这次推出双模MT2621芯片是因为考虑到运营商基站的布局需要时间, 预估这个布局的时间可能要花两到三年的时间, 当然除了中国移动, 联发科也在配合中国电信/中国联通在NB-IoT业务中的应用需求.
2018年下半年NB-loT市场将快速增长
事实上, 在今年6月份, 联发科就推出了旗下首款NB-IoT芯片MT2625, 并携手中国移动打造超小尺寸 (16mm X18mm) 的NB-IoT通用模组, 为物联网设备提供低功耗, 低成本的解决方案, 正逐步实现商用.
可见联发科NB-IoT芯片对标准支持, 是领先于运营商的部署节奏. 游人杰表示, 之所以这么快推出支持R14的NB-IoT芯片, 是因为既有的已经成型的2G网络应用, 将会被NB-IoT取代. NB-IoT的传输速度会更快, 并且其低功耗特征, 可以使水表, 电表等设备的电视寿命以年为单位, 大大降低电池更换成本.
同时在可穿戴设备上, 它需要芯片做的很小, 又要省电, 而NB-IoT可满足这种需求, 并且支持可穿戴设备的移动, 而NB-IoT R13标准是不支持的.
此外, 由于最新的支持R14标准的芯片支持设备的移动, 对于一些移动速度小于90公里/小时的设备, 都可以安装NB-IoT芯片进行追踪. 例如宠物追踪, 贵重物品的追踪, 物流追踪等等, 应用范围更加广泛.
'只是把2G换成NB-loT, 这个会比较快, 我们未来也会选择指标性的客户来支援和支持. ' 游人杰表示, 以前联发科技是推手机芯片方案, 但是NB-loT的打法跟以前的商业是不一样的, 因为应用面太广了, 还包括市场和中间层, 我们称之为系统集成商, 这会涉及到很多不同的特殊规格, 由系统集成商去完成, 而联发科只会提供最核心的芯片.
整体来看, NB-loT市场还处于初级阶段, 产品应用将会以单模为主. 不过随着NB-loT市场商用进程加速, 单模正在向双模过渡, 双模将是NB-loT未来的市场趋势. 而联发科基于2G芯片应用的优势积累, 可以快速实现向NB-loT芯片应用的过渡转移.
'预计2018年下半年NB-loT市场将会看到比较快速的增长. ' 游人杰表示, 今年中国移动的接入口大概有2亿, 预估2018年变成3.2亿, 在增加了1.2亿里面, 明年有可能双模会占比较多数, 单模也会快速发展. 现在NB-loT商业模型的生态链还在融合, 加大生态链的形成与成熟尚需要一段时间. 而联发科已经布好了局, 等的只是 '风' .
4.博通并高通有扼杀竞争之虞 料遭遇监管者强烈阻力
博通(Braodcom)收购提议遭高通(Qualcomm)以价格太低为由拒绝, 现在博通考虑提高价码, 甚至发动委托书争夺战达到目的, 但即使博通顺利闯关, 紧接着恐怕也会踩到监管地雷. 博通和高通结合将创造出仅次于英特尔(Intel)和三星电子(Samsung Electronics)的第三大半导体公司, 这个结果就足以让反托辣斯执法者皱起眉头. 华尔街日报(WSJ)报导指出, 针对这件购并计划, 监管者考量的重点将放在, 合并后公司在智能手机关键零组件的主宰地位. 高通是无线装置Wi-Fi和蓝牙(Bluetooth)芯片最大供应商, 根据Gartner的统计, 高通在这两种芯片市场共计掌控60%的版图, 博通和高通结合在GPS芯片市场的市占率将达52%, 两者在一些无线通讯零件则是处于竞争状态(合并后将有互补作用), 目前是由高通领先移动通讯芯片市场, 总计市占率达59%. 也因此, 两家公司合并计划除了美国之外, 在欧洲和大陆都可能遭遇监管阻力. 美国司法部最近驳回AT&T对时代华纳(Time Warner)的850亿美元收购计划, 犹如释出一个讯息: 即便是对购并计划态度友善的共和党执法者, 遇到大型购并案也会采取干预的态度. 学者也认为两者合并不利市场竞争. 美国宾州州立大学(Pennsylvania State University)教授Sascha Meinrath表示, 博通和高通若合并对消费者, 硬件制造商, 软件开发商和服务提供业者均不利, 如此巨大的企业将有能力控制无线硬件的发展. 纽约大学(New York University)教授Harry First则表示, 美国监管单位特别注意那些包装互补技术的企业, 因为这可能扼杀小型竞争者. 纽约大学国际反垄断法专家Eleanor Fox认为, 在欧洲和美国, 博通和高通合并可能被要求需有附带条件, 例如出售或分享智能财产权. 例如, 欧洲监管者2017年初期有条件地批准陶氏化学(Dow Chemical Co)和杜邦(DuPont)1,300亿美元合并案, 因为后者同意卖出一座研发中心. 另一方面, 大陆政府则是经常利用反垄断规定来扶植当地企业, 2015年当地监管单位针对高通的授权收费纷争, 裁决高通必须调降大陆市场的费率, 专家认为此举明显图利自家硬件制造商. 博通曾信心满满地表示, 一旦高通收购交易敲定, 12个月内即可得到监管单位的批准, 但实际情况可能会复杂许多. 博通和高通都遭遇收购案被严格审核的情况, 其中高通斥资390亿美元买下恩智浦(NXP Semiconductors)还卡关欧盟委员会(EC), 博通55亿美元对博科通讯(Brocade Communications Systems)的收购计划完成前, 曾经因可能涉及美国国家安全问题而被搁置. DIGITIMES