本文摘要:CPU、GPU、FPGA、Intel、NVIDIA、Xilinx.随着深度自学带来的AI的蓬勃发展,最近芯片领域风起云涌,一个科技名词走出了大众视野,成为网络名人。

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CPU、GPU、FPGA、Intel、NVIDIA、Xilinx.随着深度自学带来的AI的蓬勃发展,最近芯片领域风起云涌,一个科技名词走出了大众视野,成为网络名人。人工智能初创公司也在大量吸收黄金,利用芯片自发点燃一个又一个神话;与此同时,老牌芯片厂商NVIDIA和Xilinx也受到了极大的挑战,同时改写了自己的巅峰。芯片作为高端制造业的“皇冠上的宝石”,在大幅放大和改变结构的同时,也极大凝聚了新的技术结晶,逐渐构建起更加令人印象深刻和精致的技术帝国。艺鸥发布的《芯片帝国》系列分析稿,从核心架构、应用场景、国内外主要玩家、下游晶圆代工厂等方面呈现了芯片行业的产业前景。

目前AI芯片主要分为GPU、FPGA、ASIC和类脑芯片。以下是第一篇架构文章,从标准化芯片CPU及其创始人Intel的思考,来识别AI浪潮下的不同芯片架构,以及他们构建的技术帝国。Intel和CPU:构建标准化芯片的先驱,PC行业最大的芯片,最知名的是CPU。

CPU作为超大规模的标准化芯片,在PC世界里完成了很多不同的任务,发挥了大脑的作用。CPU的出现也开启了PC时代巨人—— Intel的巅峰历史。英特尔是一家以开发CPU处理器为主的巨头,是全球仅次于个人电脑零部件和CPU的制造商。

1971年,英特尔发布了世界上第一款微处理器,引发了微处理器带来的计算机和互联网革命,可以说是改造了整个世界。然而,虽然CPU已经统治了PC时代,但是随着人工智能的蓬勃发展,传统CPU计算能力严重不足的问题变得更加突出,尤其是当基于CPU的传统计算架构无法满足人工智能并行计算的市场需求时。

AI要求的深度自学习,需要很高的内部并行性,大量的浮点计算能力和矩阵运算。因此,在标准化芯片下,需要开发具有合适人工智能架构的专用芯片。这也带来了英特尔地位的提升。然而,在早期,当移动互联网的浪潮出现时,CPU巨头英特尔的劣势开始显现。

在移动端,英特尔输给了生产ARM芯片的ARM公司(采用英特尔X86管理机构的CPU架构,但使用精简指令集计算机,专注于低成本、低功耗、高效率)。目前,世界上多达95%的智能手机和平板电脑使用ARM架构。除了NVIDIA GPU在数据中心业务上的竞争,2010年占整个半导体芯片市场80%以上的英特尔(据IHS报告数据)在2016年第二季度仅占14.7%。为了在人工智能时代不领先其他科技公司,英特尔近年来收购了一批FPGA、ASIC等芯片领域的龙头企业。

云中,2015年,英特尔收购Altera,全球第二大FPGA厂商;在终端,2016年收购Movidius,开发了高性能视觉处理芯片;此外,英特尔还在2017年收购了汽车领域的Mobileye,以抗衡英特尔在汽车领域的地位。然而,今年7月,英特尔返回的财务报告显示,其Q2收入为169.62亿美元,净利润为50.06亿美元,同比快速增长78%。虽然营收和净利润增速不错,但基于CPU和FPGA的数据业务并没有超出之前的预期,英特尔股价依然下跌。当然,虽然目前英伟达在走下坡路,但CPU还没有做好马上更换的准备。

CPU虽然计算能力稍差,但它是标准化计算机的处置核心,处理各种指令拒绝,所有组件都必须通过它互联。它逻辑控制单元简单,指令翻译结构独特,是目前其他芯片无法替代的。

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而且基于ARM架构的CPU芯片在手机和智能音箱领域也是不可或缺的。所以现在打CPU还为时过早。

英伟达和GPU:先发制人的十项全能运动员。目前最流行的AI芯片CPU的计算能力正在慢慢领先,这也促成了图像处理器GPU和新巨人英伟达的崛起。1999年,NVIDIA发明了GPU,极大地推动了PC游戏市场的发展,重新定义了现代计算机图形技术,彻底改变了并行计算。与CPU相比,GPU更适合继续进行简单的数学和几何计算(尤其是在分割操作上),这正好匹配了人工智能深度自学习算法包含大量的分割操作,所以在人工智能时代刚刚凸显出来。

新视野已经成为AI硬件的选择,是云端AI“训练”的主要芯片。在终端安全和汽车领域,GPU也首次登陆。

是范围最广,灵活性最低的AI硬件。由此,Invista完全成为AI浪潮的第二唯一受益者,在加速深度自学习算法芯片市场上完全占据了独占地位。

2016年NVIDIA首次发布了针对深度自学优化的PascalGPU,2017年发布了性能更好的新型GPU架构Volta,以及神经网络玄机新型加速器TensorRT3。目前在全球GPU行业占有70%的市场份额,GPU作为其核心产品,收入份额为84%。此外,NVIDIA公布的面向开发者的并行计算平台CUDA也得到普遍接受和推广,积累了良好的编程环境。

目前用于人工智能领域,可以标准化计算的GPU市场基本被NVIDIA垄断。然而,英伟达在个人电脑终端和数据中心业务上也面临着第二胎AMD的挑战。在PC处理器市场,AMD正在英特尔主导的市场上“抢食”。

2017年3月至今年4月,AMD发布了锐龙7、锐龙5、锐龙3、锐龙Threadripper、锐龙2000等处理器。

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