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(fèi)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(wú)論從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來(lái)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(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話或是數(shù)字錄音機(jī)當(dāng)中的核心單元都和半導(dǎo)體有著極為密切的關(guān)連。

過(guò)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(guó)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(gè)市場(chǎng)的大買(mǎi)家。 這背后的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)推動(dòng)是顯而易見(jiàn)的。七大巨頭也見(jiàn)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(guò)自主研發(fā)芯片，一方面降低成本，另一方面則希望在當(dāng)前AI大潮洶涌而來(lái)的時(shí)候，打造其差異化優(yōu)勢(shì)。 而他們打造的往往不止服務(wù)器相關(guān)芯片，這個(gè)行動(dòng)必將對(duì)傳統(tǒng)芯片廠商帶來(lái)一定的影響。一個(gè)全新的半導(dǎo)體時(shí)代要到來(lái)了嗎?

Google大張旗鼓

在互聯(lián)網(wǎng)巨頭造芯之路上，谷歌無(wú)疑是跑在了最前面。 早在2006年，該公司就開(kāi)始尋找新的方法來(lái)有效利用其過(guò)多的硬件資源，包括GPU，F(xiàn)PGA芯片和ASIC。 到2013年，DNN越來(lái)越受歡迎，谷歌開(kāi)始設(shè)計(jì)一系列定制ASIC芯片。直到2016年，谷歌I/O開(kāi)發(fā)者大會(huì)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(zhuān)用芯片TPU已經(jīng)迭代到了第三代，并且暗示未來(lái)將會(huì)自主研發(fā)CPU。2017年10月，谷歌Pixel 2和Pixel 2 XL手機(jī)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(jì)的。 這也是谷歌發(fā)布的第一款自己的移動(dòng)端芯片。 而且谷歌未來(lái)的Pixel手機(jī)將采用自家的芯片。2019年6月，據(jù)IST報(bào)道，谷歌正在為印度班加羅爾的gChips部門(mén)進(jìn)行大量招聘，在Google班加羅爾工程團(tuán)隊(duì)的64個(gè)職位空缺中，大部分都是與芯片設(shè)計(jì)相關(guān)的職位。 gChips部門(mén)致力于設(shè)備及其學(xué)習(xí)等領(lǐng)域開(kāi)發(fā)芯片組。而此前的報(bào)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(dá)等傳統(tǒng)芯片制造商那里挖來(lái)的，這些工程師都擁有豐富的芯片研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。 其中之前在博通和英特爾擔(dān)任高級(jí)職位的Rajat Bhargava一年前被谷歌任命為該計(jì)劃的領(lǐng)導(dǎo)者。 這些人才都是谷歌為了未來(lái)打造移動(dòng)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(guò)臺(tái)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(duì)傳統(tǒng)芯片廠商的依賴(lài)。谷歌TPU的推出，主要還是因?yàn)槭袌?chǎng)上沒(méi)有滿(mǎn)足其需求的芯片，使得他們進(jìn)入了自研芯片領(lǐng)域，TPU的開(kāi)放降低了企業(yè)用戶(hù)對(duì)英特爾、英偉達(dá)等通用芯片巨頭的依賴(lài)。 谷歌近年來(lái)不斷擴(kuò)大了其設(shè)備陣容，包括智能揚(yáng)聲器和各種其他人工智能控制設(shè)備。 對(duì)于谷歌來(lái)說(shuō)，定制芯片設(shè)計(jì)確保了硬件和軟件功能的緊密集成。 如果谷歌的芯片項(xiàng)目，尤其是TPU進(jìn)展順利，對(duì)于英偉達(dá)和Intel這些供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，不是一件好事。

亞馬遜蓄勢(shì)已久

亞馬遜自研芯片要追溯到2015年，彼時(shí)亞馬遜與AMD合作開(kāi)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(hào)“西雅圖”的Opteron A1100處理器，但后來(lái)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(gòu)了芯片廠商Annapurna Labs，這可以說(shuō)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(guò)去幾年一直在為其數(shù)據(jù)中心中的數(shù)百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器研發(fā)芯片。到了2017年年底，亞馬遜斥資9,000萬(wàn)美元低調(diào)收購(gòu)安全監(jiān)視器供應(yīng)商Blink，這被認(rèn)為是亞馬遜在芯片行動(dòng)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(jìn)入2018年，亞馬遜則終于開(kāi)始發(fā)布自家的芯片。 2018年11月，亞馬遜在美國(guó)發(fā)布機(jī)器學(xué)習(xí)芯片AWS Inferentia，AWS Inferentia是一款機(jī)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(guò)亞馬遜并不打算直接向用戶(hù)銷(xiāo)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(biāo)直指英特爾。 Graviton的問(wèn)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(xiǎn)投資、Avery Dennison共同參與了無(wú)線技術(shù)公司W(wǎng)iliot公司價(jià)值 3000萬(wàn)美元的B輪投資。 2018年11初，亞馬遜攜手英特爾，微軟和美國(guó)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(dòng)作，都顯示著亞馬遜正在由“軟”向“硬”演變。數(shù)十年來(lái)計(jì)算機(jī)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(jià)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(kāi)始逐漸松動(dòng)起來(lái)。 除了亞馬遜，英特爾另外兩大客戶(hù)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(shí)上，微軟對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)并不陌生。 在云計(jì)算領(lǐng)域，微軟一直在研究AI運(yùn)算技術(shù)，2017 年的HotChips大會(huì)上，微軟展示了Project Brainwave，一個(gè)基于 FPGA 的低延遲深度學(xué)習(xí)云平臺(tái)。 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(qiáng)定制芯片設(shè)計(jì)能力，在近日的Surface活動(dòng)上，微軟還帶來(lái)了一個(gè)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(jìn)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(dāng)天，微軟還在嘗試招聘更多芯片設(shè)計(jì)師，為其微處理器設(shè)計(jì)提供支撐。 微軟在職業(yè)社交網(wǎng)站LinkedIn上發(fā)帖稱(chēng)，正在招聘有工作經(jīng)驗(yàn)的“定制CPU / 片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)”工程師，新招聘工程師的工作地點(diǎn)為北卡羅來(lái)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(kāi)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(kāi)始有大動(dòng)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(mén)洛帕克目前在招聘ASIC & FPGA設(shè)計(jì)工程師，時(shí)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(gòu)了一家 AI 創(chuàng)業(yè)公司： Bloomsbury AI，該交易將使Facebook在理解自然語(yǔ)言及其應(yīng)用方面有所提升，通過(guò)這項(xiàng)研究開(kāi)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(kuò)散。2019年2月，據(jù)英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》報(bào)道，F(xiàn)acebook正在跟亞馬遜和谷歌展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，開(kāi)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(shí)報(bào)》采訪時(shí)表示，F(xiàn)acebook希望與多家芯片公司合作設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，最近還與英特爾合作開(kāi)展了一個(gè)項(xiàng)目。 但他也指出，該公司正在開(kāi)發(fā)自己的定制ASIC芯片來(lái)支持人工智能項(xiàng)目?？梢钥闯觯瑹o(wú)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(duì)英特爾、高通、英偉達(dá)等芯片廠商的依賴(lài)。

國(guó)內(nèi)BAT虎視眈眈百度：從2011年起，為了深度學(xué)習(xí)運(yùn)算的需要，百度開(kāi)始基于FPGA研發(fā)AI加速器，并同期開(kāi)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(chē)、智能設(shè)備，語(yǔ)音圖像等場(chǎng)景。在2019年百度AI開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，百度發(fā)布了遠(yuǎn)場(chǎng)語(yǔ)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(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)打造，將為車(chē)載語(yǔ)音交互、智能家具等場(chǎng)景帶來(lái)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(lái)將無(wú)處不在，百度自然不能著眼于眼前的汽車(chē)和語(yǔ)音識(shí)別等少數(shù)場(chǎng)景，所以百度宣布與英特爾合作共同開(kāi)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(kāi)發(fā)AI芯片的難度。百度這兩年在大力部署自動(dòng)駕駛和智能語(yǔ)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(dòng)駕駛系統(tǒng)及三代ASIC芯片等方面研發(fā)，未來(lái)將會(huì)為百度阿波羅無(wú)人駕駛計(jì)劃提供深度支持。阿里：去年中興事件之后，阿里宣布進(jìn)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(dá)摩院為首的內(nèi)部研發(fā)進(jìn)程目前已進(jìn)入“深水“”，另一方，投資、收購(gòu)垂直領(lǐng)域有實(shí)力的芯片初創(chuàng)公司，雙管齊下。自2017年開(kāi)始，阿里先后投資了寒武紀(jì)、Barefoot Networks、深鑒、耐能(Kneron)、翱捷科技(ASR)等芯片公司。 公司還收購(gòu)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(hào)稱(chēng)目前業(yè)界性能最強(qiáng)的RISC-V架構(gòu)芯片之一，未來(lái)可以應(yīng)用于5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域。 這可以說(shuō)邁出了萬(wàn)里長(zhǎng)征的第一步。 隨后他們還開(kāi)推出了一個(gè)叫做無(wú)劍的SoC開(kāi)發(fā)平臺(tái)，減低開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)芯片的時(shí)間。在2019杭州云棲大會(huì)上，達(dá)摩院院長(zhǎng)張建鋒現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)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?xún)r(jià)比IP; 一站式芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)： 無(wú)劍SoC平臺(tái)集成CPU、GPU、NPU等，降低了芯片設(shè)計(jì)門(mén)檻; AI芯片，含光800通過(guò)AI云服務(wù)為AI場(chǎng)景提供高性能算力。 這三大產(chǎn)品系列，可以說(shuō)實(shí)現(xiàn)了芯片設(shè)計(jì)鏈路的全覆蓋。阿里也通過(guò)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(méi)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(dá)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(shí)才會(huì)推出自主研發(fā)的芯片? 在2018年的“未來(lái)論壇X深圳峰會(huì)”主題演講上，馬化騰表示，騰訊目前正在研究如何助推中國(guó)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?lài)?guó)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(tái)支持基于中國(guó)芯片的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

新型半導(dǎo)體材料在工業(yè)方面的應(yīng)用越來(lái)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(guó)與其他國(guó)家相比在這方面還有著很大一部分的差距，通常會(huì)表現(xiàn)在對(duì)一些基本儀器的制作和加工上，近幾年來(lái)，國(guó)家很多的部門(mén)已經(jīng)針對(duì)我國(guó)相對(duì)于其他國(guó)家存在的弱勢(shì)，這一方面統(tǒng)一的組織了各個(gè)方面的群體，對(duì)其進(jìn)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