半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。半導(dǎo)體在消費電子、通信系統(tǒng)、醫(yī)療儀器等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。如二極管就是采用半導(dǎo)體制作的器件。無論從科技或是經(jīng)濟發(fā)展的角度來看，半導(dǎo)體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產(chǎn)品，如計算機、移動電話或是數(shù)字錄音機當中的核心單元都和半導(dǎo)體有著極為密切的關(guān)連。

過去幾年，全球七大數(shù)據(jù)中心亞馬遜、Google、微軟、Facebook、阿里巴巴、騰訊和百度服務(wù)器需求的增加，創(chuàng)造了龐大的半導(dǎo)體需求，以谷歌為例，在今年2月13日 ，他們宣布，將在美國的辦公室和數(shù)據(jù)中心投資130億美元。 如微軟和亞馬遜等云服務(wù)供應(yīng)商也都是這個市場的大買家。 這背后的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)推動是顯而易見的。七大巨頭也見到了這樣的境況，他們也轉(zhuǎn)而投向半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，希望通過自主研發(fā)芯片，一方面降低成本，另一方面則希望在當前AI大潮洶涌而來的時候，打造其差異化優(yōu)勢。 而他們打造的往往不止服務(wù)器相關(guān)芯片，這個行動必將對傳統(tǒng)芯片廠商帶來一定的影響。一個全新的半導(dǎo)體時代要到來了嗎?

Google大張旗鼓

在互聯(lián)網(wǎng)巨頭造芯之路上，谷歌無疑是跑在了最前面。 早在2006年，該公司就開始尋找新的方法來有效利用其過多的硬件資源，包括GPU，F(xiàn)PGA芯片和ASIC。 到2013年，DNN越來越受歡迎，谷歌開始設(shè)計一系列定制ASIC芯片。直到2016年，谷歌I/O開發(fā)者大會上，谷歌正式發(fā)布了首代TPU。 到現(xiàn)在，谷歌自主研發(fā)的人工智能專用芯片TPU已經(jīng)迭代到了第三代，并且暗示未來將會自主研發(fā)CPU。2017年10月，谷歌Pixel 2和Pixel 2 XL手機都采用了一顆新型定制協(xié)同處理器Pixel Visual Core，這一顆處理器則是谷歌與英特爾公司合作設(shè)計的。 這也是谷歌發(fā)布的第一款自己的移動端芯片。 而且谷歌未來的Pixel手機將采用自家的芯片。2019年6月，據(jù)IST報道，谷歌正在為印度班加羅爾的gChips部門進行大量招聘，在Google班加羅爾工程團隊的64個職位空缺中，大部分都是與芯片設(shè)計相關(guān)的職位。 gChips部門致力于設(shè)備及其學(xué)習(xí)等領(lǐng)域開發(fā)芯片組。而此前的報道中指出，之前的十幾名芯片工程師，都是從英特爾、高通、博通、英偉達等傳統(tǒng)芯片制造商那里挖來的，這些工程師都擁有豐富的芯片研發(fā)經(jīng)驗。 其中之前在博通和英特爾擔任高級職位的Rajat Bhargava一年前被谷歌任命為該計劃的領(lǐng)導(dǎo)者。 這些人才都是谷歌為了未來打造移動芯片所需要的資源。除此之外，亞馬遜從ARM獲得了很多技術(shù)授權(quán)，亞馬遜還通過臺積電去生產(chǎn)芯片。 種種跡象都可以看出，谷歌正在大張旗鼓的造“芯”，以期逐漸擺脫對傳統(tǒng)芯片廠商的依賴。谷歌TPU的推出，主要還是因為市場上沒有滿足其需求的芯片，使得他們進入了自研芯片領(lǐng)域，TPU的開放降低了企業(yè)用戶對英特爾、英偉達等通用芯片巨頭的依賴。 谷歌近年來不斷擴大了其設(shè)備陣容，包括智能揚聲器和各種其他人工智能控制設(shè)備。 對于谷歌來說，定制芯片設(shè)計確保了硬件和軟件功能的緊密集成。 如果谷歌的芯片項目，尤其是TPU進展順利，對于英偉達和Intel這些供應(yīng)商來說，不是一件好事。

亞馬遜蓄勢已久

亞馬遜自研芯片要追溯到2015年，彼時亞馬遜與AMD合作開發(fā)64位Arm服務(wù)器處理器，用于亞馬遜的數(shù)據(jù)中心。 AMD還在2016年推出了與亞馬遜合作的Arm芯片，代號“西雅圖”的Opteron A1100處理器，但后來亞馬遜退出了與AMD的合作。還是在2015年，亞馬遜轉(zhuǎn)而斥資3.5億美元收購了芯片廠商Annapurna Labs，這可以說是亞馬遜在終端芯片的一次布局。 作為全球最大的電商和云服務(wù)提供商，亞馬遜過去幾年一直在為其數(shù)據(jù)中心中的數(shù)百萬臺服務(wù)器研發(fā)芯片。到了2017年年底，亞馬遜斥資9,000萬美元低調(diào)收購安全監(jiān)視器供應(yīng)商Blink，這被認為是亞馬遜在芯片行動上的提速。 亞馬遜看中了Blink的省電芯片，打算用于旗下各種物聯(lián)網(wǎng)(IoT)裝置，包括Cloud Cam、Echo智能音響等。進入2018年，亞馬遜則終于開始發(fā)布自家的芯片。 2018年11月，亞馬遜在美國發(fā)布機器學(xué)習(xí)芯片AWS Inferentia，AWS Inferentia是一款機器學(xué)習(xí)推理芯片，支持TensorFlow、Apache MXNet和PyTorch深度學(xué)習(xí)框架，以及使用ONNX格式的模型。 不過亞馬遜并不打算直接向用戶銷售這款芯片。2018年12月， 亞馬遜 推出首款自研Arm架構(gòu)云服務(wù)器CPU Graviton，目標直指英特爾。 Graviton的問世顯示出亞馬遜AWS想要擺脫英特爾的決心。2019年1月，據(jù)外媒彭博社透露，亞馬遜旗下的AWS與三星風(fēng)險投資、Avery Dennison共同參與了無線技術(shù)公司W(wǎng)iliot公司價值 3000萬美元的B輪投資。 2018年11初，亞馬遜攜手英特爾，微軟和美國明石風(fēng)投投資了AI芯片初創(chuàng)公司Syntiant。 這一系列的投資和自研動作，都顯示著亞馬遜正在由“軟”向“硬”演變。數(shù)十年來計算機和服務(wù)器都使用的是英特爾的CPU，但如今亞馬遜自研芯片的成功，不但讓該公司有了更多的選擇，另一方面也助力亞馬遜提升了自己與英特爾議價的能力。 隨著亞馬遜在芯片領(lǐng)域的自力更生，其供應(yīng)商英特爾的日子也開始逐漸松動起來。 除了亞馬遜，英特爾另外兩大客戶則是Facebook和微軟，但是他們兩家也在自研AI芯片。

微軟 & Facebook暗中發(fā)力

事實上，微軟對半導(dǎo)體技術(shù)并不陌生。 在云計算領(lǐng)域，微軟一直在研究AI運算技術(shù)，2017 年的HotChips大會上，微軟展示了Project Brainwave，一個基于 FPGA 的低延遲深度學(xué)習(xí)云平臺。 在端側(cè)AI芯片領(lǐng)域，微軟還有面向Hololens的HPU。近幾年，微軟一直在增強定制芯片設(shè)計能力，在近日的Surface活動上，微軟還帶來了一個新的Microsoft處理器，這是一款名為SQ1的高通衍生芯片，SQ1為Surface Pro X提供了驚人的圖形處理能力，還將在芯片上進行人工智能。微軟也在積極的網(wǎng)羅各界人才，就在近日的Surface系列產(chǎn)品中部分定制處理器展示的當天，微軟還在嘗試招聘更多芯片設(shè)計師，為其微處理器設(shè)計提供支撐。 微軟在職業(yè)社交網(wǎng)站LinkedIn上發(fā)帖稱，正在招聘有工作經(jīng)驗的“定制CPU / 片上系統(tǒng)設(shè)計”工程師，新招聘工程師的工作地點為北卡羅來納州羅利、加利福尼亞州森尼韋爾、科羅拉多州柯林斯堡以及位于華盛頓州雷德蒙德的微軟公司總部。與其它科技巨頭相比，F(xiàn)acebook在芯片研發(fā)和硬件開發(fā)的起步明顯落后了。 雖然早在2013年，F(xiàn)acebook就成立了人工智能研究院，但是直到2018年Facebook造“芯”才開始有大動作，據(jù)Facebook官網(wǎng)招聘信息得知，其公司總部加利福尼亞州門洛帕克目前在招聘ASIC & FPGA設(shè)計工程師，時至今日，F(xiàn)acebook依然有不少AI芯片的職位掛在LinkedIn上面。2018年7月，F(xiàn)acebook又收購了一家 AI 創(chuàng)業(yè)公司： Bloomsbury AI，該交易將使Facebook在理解自然語言及其應(yīng)用方面有所提升，通過這項研究開發(fā)的工具可用于解決虛假信息、假新聞和恐怖主義相關(guān)內(nèi)容的擴散。2019年2月，據(jù)英國《金融時報》報道，F(xiàn)acebook正在跟亞馬遜和谷歌展開競爭，開發(fā)自己的人工智能芯片。 Facebook首席人工智能科學(xué)家Yann LeCun接受《金融時報》采訪時表示，F(xiàn)acebook希望與多家芯片公司合作設(shè)計新產(chǎn)品，最近還與英特爾合作開展了一個項目。 但他也指出，該公司正在開發(fā)自己的定制ASIC芯片來支持人工智能項目?？梢钥闯?，無論是微軟還是Facebook都在暗自發(fā)力自主研發(fā)芯片，試圖降低對英特爾、高通、英偉達等芯片廠商的依賴。

國內(nèi)BAT虎視眈眈百度：從2011年起，為了深度學(xué)習(xí)運算的需要，百度開始基于FPGA研發(fā)AI加速器，并同期開始使用GPU。 八年磨一劍，2018年7月，百度發(fā)布了面向云端的自研AI芯片“昆侖”，包含訓(xùn)練芯片昆侖818-300，推理芯片昆侖818-100，將面向智能汽車、智能設(shè)備，語音圖像等場景。在2019年百度AI開發(fā)者大會上，百度發(fā)布了遠場語音交互芯片“鴻鵠”，這是百度自研的第二款芯片。 這款芯片是根據(jù)車規(guī)級標準打造，將為車載語音交互、智能家具等場景帶來巨大的便利。 雖有兩款芯片在手，但是僅自研AI芯片并不代表能自給自足，AI在未來將無處不在，百度自然不能著眼于眼前的汽車和語音識別等少數(shù)場景，所以百度宣布與英特爾合作共同開發(fā)Nervana神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練處理器(NNP-T)，與英特爾的合作能夠降低他們開發(fā)AI芯片的難度。百度這兩年在大力部署自動駕駛和智能語音領(lǐng)域，曾領(lǐng)投中科慧眼億元Pre-B輪融資，Pre-B致力于自動駕駛系統(tǒng)及三代ASIC芯片等方面研發(fā)，未來將會為百度阿波羅無人駕駛計劃提供深度支持。阿里：去年中興事件之后，阿里宣布進軍芯片產(chǎn)業(yè)，阿里的造“芯”之路采用“自研+投資”策略。 一方面以達摩院為首的內(nèi)部研發(fā)進程目前已進入“深水“”，另一方，投資、收購垂直領(lǐng)域有實力的芯片初創(chuàng)公司，雙管齊下。自2017年開始，阿里先后投資了寒武紀、Barefoot Networks、深鑒、耐能(Kneron)、翱捷科技(ASR)等芯片公司。 公司還收購了中天微，成立了平頭哥半導(dǎo)體。

2019年7月25日，阿里巴巴旗下的平頭哥發(fā)布首款玄鐵910芯片，號稱目前業(yè)界性能最強的RISC-V架構(gòu)芯片之一，未來可以應(yīng)用于5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等領(lǐng)域。 這可以說邁出了萬里長征的第一步。 隨后他們還開推出了一個叫做無劍的SoC開發(fā)平臺，減低開發(fā)者開發(fā)芯片的時間。在2019杭州云棲大會上，達摩院院長張建鋒現(xiàn)場展示了阿里第一款A(yù)I芯片含光800，偏重推理，其性能和能效比均為第一，含光800已開始應(yīng)用在阿里內(nèi)部核心業(yè)務(wù)中。隨著含光800的發(fā)布，平頭哥端云一體全棧產(chǎn)品系列初步成型。 基礎(chǔ)單元處理器IP： C-Sky系列、玄鐵系列，為AIoT終端芯片提供高性價比IP; 一站式芯片設(shè)計平臺： 無劍SoC平臺集成CPU、GPU、NPU等，降低了芯片設(shè)計門檻; AI芯片，含光800通過AI云服務(wù)為AI場景提供高性能算力。 這三大產(chǎn)品系列，可以說實現(xiàn)了芯片設(shè)計鏈路的全覆蓋。阿里也通過這些芯片戰(zhàn)略展現(xiàn)了他們芯云端的芯片決心。騰訊：騰訊雖然沒有公布自研芯片，但在2018年8月，人工智能領(lǐng)域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決方案公司燧原科技宣布獲得Pre-A輪融資3.4億元人民幣，由騰訊領(lǐng)投，種子輪投資方亦和資本(武岳峰資本旗下基金)、真格基金、達泰資本、云和資本繼續(xù)跟投。百度和阿里已經(jīng)相繼發(fā)布了自家的自研芯片，那么，騰訊何時才會推出自主研發(fā)的芯片? 在2018年的“未來論壇X深圳峰會”主題演講上，馬化騰表示，騰訊目前正在研究如何助推中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這可能包括利用其龐大的數(shù)據(jù)需求，敦促國內(nèi)芯片供應(yīng)商拿出更好的解決方案，或者利用微信平臺支持基于中國芯片的應(yīng)用開發(fā)。

新型半導(dǎo)體材料在工業(yè)方面的應(yīng)用越來越多。新型半導(dǎo)體材料表現(xiàn)為其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，擁有卓越的電學(xué)特性，而且成本低廉，可被用于制造現(xiàn)代電子設(shè)備中廣泛使用，我國與其他國家相比在這方面還有著很大一部分的差距，通常會表現(xiàn)在對一些基本儀器的制作和加工上，近幾年來，國家很多的部門已經(jīng)針對我國相對于其他國家存在的弱勢，這一方面統(tǒng)一的組織了各個方面的群體，對其進行有效的領(lǐng)導(dǎo)，然后共同努力去研制更加高水平的半導(dǎo)體材料