2021半导体领袖新年展望：高性能计算&AI芯片篇

Renee J. James

愈发丰富的AI应用场景，带来了巨大的算力缺口，同时也创造了一个潜力巨大的AI芯片市场。然而，中国的AI芯片产业所面临的最大挑战正是缺乏拥有真正竞争力的芯片产品，即缺少拥有创新架构和完善软硬件生态的芯片。

2021年，对于中国AI芯片产业而言将是至关重要的一年，虽然经过了多年的技术沉淀和人才积累，整个产业仍然处于蓄势待发的阶段。相信经过2021年的积累，我们将会在之后的2-3年内，看到中国AI芯片产业在打造硬实力的层面取得重大的突破。

2021年对于壁仞科技而言是至关重要的一年，我们将在2021年继续打造首款拥有创新架构和算力优势的通用智能计算芯片，利用最新工艺制程和chiplet等先进封装技术，针对数据中心高算力、高扩展性、高速互联的需求进行优化以发挥产品最大优势，并开发自主原创的编程平台与开发工具，构建完善的闭环软硬件生态。通过打造拥有全球领先水平、自主研发的通用智能算力平台，壁仞科技必将成为中国AI产业最关键的“发动机”。

5G、人工智能和机器学习等技术创新正在推动芯片行业蓬勃发展，半导体周期的上升趋势才刚刚开始。越来越多公司宣布进入半导体领域。在资本增长、人才聚集和积极研发三重因素的推动下，一批优秀的芯片企业会在经历市场的洗礼后从泡沫中脱颖而出，推动芯片产业向前发展。

但是，相比大规模的人工智能计算模型提出的指数级别算力要求，当下半导体技术的发展显得相对滞后，打造适应人工智能复杂工作负载的新型硬件势在必行。Graphcore针对人工智能工作负载的特点，从零设计了IPU。而在未来，人工智能芯片赛道中的参与者会越来越多。

对于Graphcore来说，2021年将会是业务全方位场景落地的一年，是社区繁荣的一年，更是生态日趋成熟的一年。目前，先批发货的基于第二代IPU的系统产品已经在全球多个数据中心安装运行。在2021年，Graphcore将聚焦在自己最擅长的领域，通过IPU帮助开发者解决最棘手的机器学习问题，将创新在互联网、金融、医疗、教育、汽车等应用场景落地，携手合作伙伴共建创新社区，打造IPU生态。

对国产芯片半导体行业来说，我们认为这是最坏的时代，也是最好的时代。一方面我们面临着复杂的国际环境与自主创新挑战；另一方面，在我们所处的自动驾驶领域，中国芯片企业是在与全球巨头竞争，技术层面甚至具有领先优势。随着中国在新基建、自动驾驶等领域新的应用发展，乘着中国智造崛起的势头，再借助政策的扶持以及资本的助力，我们相信中国的半导体行业有望在接下来的十年到二十年内做到领先全球。

同时，2021年是智能汽车产业大爆发的元年，智能汽车作为一个涵盖所有新技术、新应用的超级智能终端，车载智能计算基础平台将成为自动驾驶的竞争焦点。可以说，抓住了自动驾驶芯片的发展，就抓住了智能汽车产业链的核心。

2021年年中，我们计划推出更高算力的自动驾驶计算芯片。并且，我们还会持续强化与主机厂、Tier 1 和产业链伙伴的合作，推动量产项目的落地，加速自动驾驶的到来。

虽然国产替代成为当前国内集成电路产业的一股热潮，但在商用芯片领域如果只是一味追赶，而非抓住下一波产业浪潮，那么错失的将可能是下一个十年。国家下一步必须考虑重点向芯片设计领域倾斜。但不建议搞大水漫灌式的投资，而是把资源和资金投向产品和市场确实做得好，有商业化价值的企业。

在国外同行强势的情况下，过去国内小型IP公司生存不易。让它们把基础IP做好，使价格能够降下来，这对于下游做芯片整体设计的公司来说会是很大的利好。

2021年的工作重点：

AI芯片行业的发展已经进入了产品落地的关键期，发展较快的梯队陆续推出适应端边云不同场景的产品，在垂直领域加快落地，产品力和落地能力成为衡量企业发展的关键因素，这对于行业的良性发展是非常有益的。在这一过程中，AI芯片将回归最本质的产品价值判断，能否满足性能、成本、功能等多方面的需求，能否为客户产生价值成为判断的主要标准，这对于行业来说是挑战更是机遇。

随着产业的发展，新的架构和技术将不断出现来满足市场对高性能、高算力性价比AI算力的需求，有技术能力和产品能力的AI芯片企业将迎来高速发展期，AI芯片也在行业落地和迭代过程中逐步形成日趋完善的行业生态。

鲲云科技自发布全球首款数据流AI芯片以来，已经同浪潮、联通、飞腾等合作伙伴陆续推出多款AI算力和行业解决方案，并实现了规模落地，在今年我们也将深化同合作伙伴和客户的合作，在智慧城市、智能安监、智慧电力、智能遥感等垂直领域做深，进一步扩展落地规模，也借此机会祝我们所有的客户、合作伙伴和业界同仁有一个蒸蒸日上、幸福安康的2021年。

大数据及人工智能(AI)推动着全球计算力需求的增长，世界进入了算力经济时代。高性能CPU和高性能GPU是算力的基石，CPU加GPU的异构计算是算力发展的趋势，具有巨大的发展前景和想象空间。然而，高性能CPU和高性能GPU被国外垄断，是我国在算力经济时代的短板。但是，这同时也是一个前所未有的机遇。我们沐曦的每一位核心成员都在高性能GPU设计领域深耕了15年以上，正在政府和世界顶级投资机构的共同支持下，打造自主知识产权的高性能GPU，在算力经济时代，为国家提供强有力的算力支撑。

2021年仍将是一个具有巨大不确定性的一年，新冠疫情依然在国外蔓延、肆虐，多国极端民族主义抬头，这为全球经济复苏和发展带来了巨大的挑战。在党中央的坚强领导下，中国人民最早走出了新冠疫情，全国恢复生产，人民安居乐业。2021年，中国经济将一枝独秀，由此将进一步促进集成电路的飞速发展。

沐曦成立于2020年9月，2021年将是我们高速推进自主高性能GPU核心技术研发的第一个完整年。我们将继续快速扩大队伍，广纳贤才；我们将继续努力拼搏，稳步迅速推进产品研发。

疫情冲击的2020年，汽车市场在上半年收到严重冲击，但是下半年开始快速反转，尤其是智能新能源汽车板块热度暴增。不管是传统车企还是造车“新势力”都在大力革新产品研发思路，推动着智能驾驶时代的快速到来。汽车行业从未经历过如此迅猛的技术发展。先进的软件和强大的计算力紧密结合将开启软件定义汽车的序章，人工智能带来的全新驾驶体验也将随着各方面的迅猛发展而迅速提升。

行业翘楚们正在进行着极具创新的开拓工作，但转型中面临全新芯片的选择与智能软件开发的巨大挑战。NVIDIA已经在自动驾驶汽车领域大力投入研发6年之久，从数据中心开发训练的GPU计算平台，到自动驾驶ORIN系列高性能芯片，自动驾驶与智能驾仓的全软件堆栈，以及丰富的AI生态系统，NVIDIA已经成为一家与汽车行业合作的全平台供应商。

2021年必将是智能汽车赛道充满激情与惊喜的一年，NVIDIA期待与国内汽车行业同仁探索更多的合作方式，共创智慧出行的美好未来。

湃方科技专注于智能物联网（AIoT）端侧低功耗AI芯片和算法，面向工业设备管理场景落地。AIoT行业和超低功耗端侧AI芯片处于一个蓬勃发展期，但是目前AI芯片落地场景和落地需求都还处于摸索状态，行业细分严重，爆品级的落地场景缺少。随着工业互联网的发展，工业场景的智能物联网需求快速发展，湃方科技将持续深耕工业设备智能物联网场景的发展。

这句话替换成 021年端侧AI芯片将会和应用深度融合，进入由需求驱动而非技术驱动的新发展阶段；2021年也会有更多的AIoT行业需求产生，在工业物联网、农业物联网、智慧城市、智慧交通等方面会有更多的应用。

湃方科技在2021年将专注于技术和行业融合，针对工业设备智能管理物联网需求，打造更低功耗、更高集成度、更高能量效率的智能SoC，在工业物联网中实现超低功耗的边缘计算，实现传感终端的智能化，提高数据处理的代价和效果。

人工智能端侧计算面临一个最好的时代，同时也面临一个最坏的时代。一方面云端计算结合是正在发生的事，而这个领域还没有能引领行业方向的王者；另一方面需求场景分散，算法和方案碎片化，导致芯片业者难以形成规模效益。千芯科技立志从硬件平台和软件生态两方面着手，为行业做出自己的贡献。

端侧统一化的生态平台是一个必然趋势，但是任重而道远。对于2021年，我们不妨用复合已有硬件平台的思路来解决轻AI算法落地的问题，在这方面我们进行了有益的尝试，并且已经与芯来科技、平头哥以及ARM等合作伙伴推出或正在推出低成本的轻AI计算方案。

AI计算进入远洋行驶，市场既广且深。我们既要仰望星空，又要脚踏实地。千芯科技志在深耕这片市场，今年继续推广tinyAI产品方案，也计划推出自己的IP及芯片产品。

应用场景广，需求旺盛，发展呈现高速增长态势；存内计算、可重构计算等颠覆性技术，可能突破传统架构的性能和能效瓶颈，实现集成电路的跨越式发展；政策上对行业有所倾斜。但，也面临着前期投入过大，竞争激烈，资金和人才储备不足等挑战。

未来，越来越多的AI应用会部署在端侧设备上，计算需求从云端下沉至边缘设备和物联网节点上，端侧芯片市场规模将持续扩大。我们相信：灵活性强、能效比表现突出的可重构芯片，更能满足这种多样性的市场需求。

清微将继续沿着语音和图像两大领域继续往前推进，计划在2021推出2系列和5系列两到三款芯片。公司会在算力，能效比，软件、工具链几个方面做持续优化迭代，希望将可重构计算优势发挥出来，去帮助我们的客户，例如智能安防领域，做出差异化的产品来。

中国作为全球工厂的趋势并没有发生根本性的改变，中国的制造业素质和齐套性依然在国际上保持着充分的竞争力，由于中美贸易战可能会一直持续并进入常态化，有可能严重影响国际间的贸易与合作。国产化替代将在一定程度上会推动内需，消费形态多样化，需求配套的机会增加。

AR/VR产品已经走过Gartner曲线的死亡之谷，2020年出货已经到达千万级别，市场进入稳步上升期，未来几年内CGRA将达到50%~100%，AR/VR产品通常搭载多颗摄像头模组，采集用户周边环境图像和空间信息，所产生的RGB图像或者Depth图像需要更强大的3D视觉处理器运算后传输给核心处理部件，为3D视觉处理带来新需求。

视海芯图致力于提供机器视觉和人工智能领域高度整合的芯片，已经和中国科学院研究所，头部光学模组上市公司和多个智能终端设备厂家形成了战略合作关系，将持续秉承开放共赢的姿态，与合作伙伴一起共建3D视觉智能的新生态，用面向3D空间的人工智能算法及芯片技术的突破与创新，驱动视觉智能全面从2D转向3D。

AI落地的最后一公里仍是挑战。这是由于产业界的思维惯性，对于产品的智能化，通常是与云端一联了之，不考虑用户的使用门槛，构建的其实是极客智能，而不是百姓智能。

终端AI芯片将助力百姓智能的到来，随着AI芯片直接在终端产品上直接发挥智能的作用，2021年智能家居拐点或将到来。中国智能家居渗透率仅为5%，市场尚属蓝海。随着产业界越来越多的人意识到“智能≠云”，智能家居将脱离“噱头”回归家居本身属性。

2021年探境仍专注于端侧方案，赋能更多家电产品，实现快速智能化。2021年探境自研性能更强大成本更低的音旋风二代语音芯片、超低功耗语音唤醒芯片将先后面市。通过更强大离线语音芯片和算法方案，让更多插电和不插电家电、可穿戴设备无须依赖网络，也可具备语音交互的能力。

2020年以来，全球经济、产业、科技领域都在发生巨大变化。在国家政策的支持助推及市场迫切需求下，传统行业智能化转型升级需求逐渐扩大，伴随着5G，大数据中心、人工智能、工业物联网、无人驾驶、智慧城市、智慧安防等智能应用领域的快速发展，市场对高端GPGPU芯片产品的需求量也急剧增加。天数智芯在上海生根发芽，成为国内第一家专注于GPGPU高性能芯片及计算系统研发的硬科技企业，瞄准市场对GPGPU产品的迫切需求，打造7纳米全自研通用计算芯片，赋能智能社会。2021年天数智芯将继续坚持自主研发，在保证高可靠、高性能的前提下，兼容主流通用，加速产品量产落地，填补国内GPGPU高端芯片产业空白。

2021年将是天数智芯产品发力之年，公司旗舰7纳米通用并行GPGPU云端训练芯片将在今年华丽登场，我们期冀能够携手上下游合作伙伴，为上海的智能化产业升级转型贡献微薄之力。

纵观整个汽车行业，无论是政策红利、缺芯潮还是激增的智能网联需求，都不同程度推动了汽车芯片行业的发展。这也是中国本土汽车芯片突围的重要机遇。

未来几年，经过激烈的角逐，将留下1-2家拥有主导话语权的中国本土芯片企业。在格局形成之前，大多数汽车芯片企业将面临这些挑战：

• 高可靠、高性能的车规级标准的导入，以安全为前提为智能汽车保驾护航

• 针对新型汽车电子电气架构提供更具扩展性、兼容性的芯片产品，适应应用场景的迭代节奏，帮助客户抢占智能汽车赛道的先发优势

• 更加符合中国汽车产业发展的芯片商业模式，从单一型芯片向综合芯片解决方案服务商转变，提升在整个产业链的价值和竞争力

2021年，中国汽车芯片有望进一步获得长足发展。一方面，车企更加重视供应链安全管理、以及能够获得快速支持的本土芯片企业，另一方面，部分中国本土车规芯片正式步入前装量产市场，在接受市场检阅后，实力优秀的芯片企业有望开拓更多的市场份额。

2021年芯驰科技将提供更多迎合市场需求的高集成化的车规芯片产品。与此同时，我们将进一步扩大合作生态，与合作伙伴共同助力客户加速智能汽车项目的落地。

受疫情的推动，数字化、智能化已经成为不可阻挡的趋势，数据量呈爆发式增长，数据形式更加多元，未来计算需要千倍速的提升。

在2021年，我们预计：

1．异构计算将成为新智能时代的引擎：世界正在进入分布式智能时代，从边缘到云，计算将无处不在，多架构XPU（异构计算）将成为主流。

2．5G网络的大规模部署和商用为计算带来了巨量的数据输入，从计算主要“以人为中心”转变为“以智能万物为中心”。

在2021年，英特尔将：

1． AI、5G、智能边缘是实现数据价值的关键技术转折点，它们加速突破和融合，成为智能世界的新型基础设施，驱动各行各业新一轮的智能创新。

2．英特尔以数据为中心的产品组合将不断扩展，从通用型CPU到GPU，从FPGA到ASIC，英特尔提供无与伦比的产品组合，帮助客户释放数据的真实价值。

2020年，新冠防疫常态化趋势加速了各行业的数字化和智能化转型升级，AI芯片作为智能设备的算力载体，正在成为行业刚需。

在智能化时代，我们认为算力需求爬升的速度将超越摩尔定律，因此芯片设计将转向拥抱数据，用高效的软件和算法与晶体管结合的方式，以软件定义芯片。作为AI SoC芯片设计公司，亿智电子面向应用场景，在2020年推出了集成自研NPU的AI SOC及系统解决方案，在新一代面板机、AI IPC等市场已实现百万级别的产品落地。

展望2021年，我们将推出具备更高算力的下一代AI SOC芯片，以满足更多AI应用场景的算力需求。未来，我们希望与全产业链的合作伙伴通力合作，持续推进AI技术在视像安防、汽车电子、智能硬件领域的端侧设备落地，共同建设端侧AI生态圈。

云天励飞所在的人工智能行业，目前正处于蓬勃发展的阶段。以新基建为代表的国家政策大力助推行业发展，5G等技术创新也推动着人工智能的技术变革与应用渗透，此外用户需求的增长也为人工智能带来了更广阔的应用空间。同时，人工智能也面临着场景需求碎片化、落地难等挑战。但总体而言，人工智能是未来的趋势，这是毋庸置疑的。

人工智能自2012年Alexnet大幅提高图像识别准确度开始，到2016年alphaGo打败围棋顶尖高手，到现在，经过10年的算法、算力芯片和数据的蓄势，2021年将迎来人工智能应用大爆发，可以说2021年将是人工智能应用的普及元年。

2021年，云天励飞将继续深耕基于神经网络处理器的视觉计算AI芯片项目，继续夯实“算法芯片化”的能力，提升人工智能算法及芯片技术平台在产品和解决方案中的高效性及场景适应性。

存算一体技术作为新兴技术，在工程化落地中有许多问题要解决，在落地场景中要选择合适的方案，国际上没有成熟方案可以借鉴。知存科技作为该领域的领跑者，一直在解决和分享解决方案，目前芯片已经开始小批量试产。

希望2021年“存算一体”生态可以有更多的公司加入，有更多的产品量产。

2021年的工作重点:

1）全力支持alpha客户和算法合作方开发我们的产品芯片；

2）充分验证存算一体技术的可靠性和稳定性。

中科驭数聚焦在专用计算芯片的设计研发，为智能计算时代的高带宽、数据密集的计算任务提供高性价比的算力引擎。目前行业基础研发针对性投入不足，高效的计算架构创新稀缺，跟风同质化竞争较多，底层技术研发与客户实际需求脱节，很多算力芯片出现市场反馈不佳、难落地的窘境。

芯片行业产业链很长，从装备、材料到设计、制造，包括EDA工具，都有很大的发展空间。伴随着对国产自研芯片的需求增长和国际环境的不确定性，最好的突破口还是在创新的架构设计上，通过面向行业应用做更具针对性架构设计，直接赋能行业应用，缩短从芯片研发到算力供应的链条，让企业进入“想得到，做的出，用的上，卖的掉”的良性循环。挑战也是机遇，企业需要持续推进技术研发，快速迭代，提高产品成熟度和竞争力。

在接下来的一年，驭数将会继续推进自主研发的专用算力芯片KPU和加速产品的迭代，推出新一代的KPU芯片产品和多个行业成熟解决方案，推动更多加速场景落地，满足更多市场需求。