本周三,在2021騰訊數字生態大會上,騰訊首次發布三款自研芯片:紫霄AI推理芯片、滄海視頻轉碼芯片、玄靈智能網卡芯片。據騰訊方面介紹,AI推理芯片紫霄目前已經流片成功并順利點亮。

從騰訊在芯片的領域的布局中看,此前他們一直以投資和建立實驗室為主,鮮有傳出在自研芯片方面的消息,行業只能從其發布的招聘信息中捕捉到了一絲他們進軍芯片領域的動態。

隨著此次騰訊正式對外公布其自研芯片的成果,國內互聯網巨頭們又將齊聚芯片市場。以搜索引擎而崛起的百度、以電商而聞名的阿里巴巴、以社交軟件而成長的騰訊,以短視頻而走紅的字節跳動,當初以不同切入點進入市場的互聯網巨頭,在布局芯片市場之時又會有什么差異?

百度:基于XPU昆侖芯

2018年7月4日,百度在2018年百度AI開發者大會上宣布推出云端全功能AI芯片“百度昆侖”, 首批產品包含訓練芯片“昆侖818-300”、推理芯片“昆侖818-100”。

今年6月24日,百度智能芯片及架構部門完成獨立融資,成立昆侖芯(北京)科技有限公司,百度芯片首席架構師歐陽劍出任昆侖芯片公司CEO。

從發布自研芯片到分拆獨立融資,百度用了3年。

關于分拆融資的消息,李彥宏在致投資人的信中曾表示,盡管AI芯片是高技術門檻和高風險的投資,但是百度希望在AI芯片領域有所突破,因此選擇組建自己的AI芯片公司,因為它與平臺能力密切相關,能充分利用百度在深度學習框架領域的優勢。

百度并不是一開始就自研。面對一個自身并不專業的領域,百度早期選擇和半導體老牌公司合作。2017年的Hot Chips大會上百度首次發布了XPU,這款XPU由百度與賽靈思基于FPGA合作研發,擁有256核心,集成了一個共享內存用于數據同步,所有內核都運行在600MHz。

XPU后來成為百度自研芯片的基石。

2018年百度官宣昆侖1芯片,采用自研XPU架構,與適用于垂直場景領域的芯片不同,百度稱昆侖除了常用深度學習算法等云端需求,還能適配諸如自然語言處理,大規模語音識別,自動駕駛,大規模推薦等具體終端場景的計算需求。

后來,三星宣布為昆侖1芯片代工,使用14nm工藝和I-Cube封裝工藝,終于2020年早期,昆侖1芯片實現量產。

昆侖1的芯片首先被用在了百度自家的產品中,官方稱在百度搜索引擎及云計算用戶已經部署2萬片。時任百度芯片部門負責人歐陽劍表示,昆侖1芯片在150瓦的功率下能實現260 TOPS的處理能力。在單卡單精算力領域,達到了的20TFLOPS,同時在混合精度下算力下,同樣也能夠達到80TFLOPS。

今年3年,歐陽劍等人以作者身份在IEEE發表了題為《Kunlun – A 14nm high performance AI processor for diversified workloads》的專題文章,成為了ISSCC2021會議第三部分Modern Digital SoCs的三篇文章之一。

文章對T4與昆侖進行了對比,相比Nvidia T4 GPU ,昆侖性能在不同模型下提升了1．5-3倍。

在昆侖1的亮眼表現中,昆侖2不期而至。8月18日百度世界2021大會上,李彥宏宣布昆侖2代AI芯片實現量產。相比2018年發布的昆侖1芯片,昆侖2代的性能提升了2-3倍。它采用7nm制程,搭載自研的第二代XPU架構,能用于云、邊、端等場景。官方稱,昆侖2整數精度(INT8)算力達到 256 TeraOPS,半精度(FP16)為128 TeraFLOPS,而最大功耗僅為 120W。

值得注意的是,百度不是宣布昆侖2流片,而是直接宣布昆侖2量產。目前,昆侖2已經與飛騰等多款國產通用處理器、麒麟等多款國產操作系統以及百度自研的飛槳PaddlePaddle深度學習框架完成了端到端的適配。

另外,百度推出昆侖系列芯片的意義更在于該芯片能夠賦能其百度搜索、以及服務各個行業的百度智能云等。從成績上看,根據EET的報道顯示,百度昆侖1已在百度搜索引擎、小度等業務中部署超過2萬片,服務50多家外部客戶。

阿里巴巴:廣泛布局的平頭哥

2018年,阿里巴巴正式宣布合并中天微達摩院團隊,成立平頭哥半導體芯片公司,平頭哥也作為阿里巴巴全資半導體子公司注冊掛牌了。僅僅成立三年以來,作為一家互聯網公司孵化的芯片企業,阿里平頭哥已推出了數款產品。

平頭哥擁有端云一體全棧產品系列,涵蓋數據中心人工智能芯片、處理器IP授權等,實現芯片端到端設計鏈路全覆蓋。公司擁有的玄鐵、倚天、寒光、羽陣四個產品系列中,玄鐵是處理器IP,倚天和寒光是處理器芯片,羽陣為RFID芯片。阿里平頭哥的產品研發非常迅速,僅一年就基于RISC-V發布了處理器IP核玄鐵910和含光800 AI芯片。

截至目前,玄鐵產品已成系列,共有8和9兩個系列,其中8系列CPU有10個,9系列有5個。截止到2020年,基于玄鐵架構的CPU出貨量已經超過20億顆。

其中,E907兼容RISC-V架構,是玄鐵MCU處理器中的性能最高的處理器核。E907主要面向語音入口MCU、TWS、MPU、導航、多模無線接入等應用領域,官方稱擁有高工作頻率超過1GHz,單位性能可達3．8 Coremark/MHz。

今年10月19日,在阿里云棲大會上,阿里巴巴宣布平頭哥開源玄鐵 RISC-V 系列處理器,并開放系列工具及系統軟件。此次開源的玄鐵系列 RISC-V 處理器,包括玄鐵 E902、E906、C906、C910 等 4 款量產處理器 IP。與此前阿里在2019年開源的低功耗微控制芯片設計平臺“無劍 100 Open”一道,為全球開發者提供了架構新選擇。

在同一天的云棲大會上,平頭哥還發布自研云芯片倚天710。據阿里平頭哥官方資料,倚天710采用業界最先進的5nm工藝,單芯片容納高達600億晶體管;在芯片架構上,倚天710使用2．5D封裝包含128個Armv9高性能CPU核,每個CPU核心配置64KB一級指令緩存,64KB一級數據緩存,以及1MB二級緩存,片上集成128MB系統緩存。內存子系統配置8通道DDR5,峰值總帶寬達到281GB/s,I/O子系統含96通道PCIe 5．0,雙向理論總帶寬達到768GB/s。

阿里云智能總裁、達摩院院長在演講時宣稱,倚天710是業界性能最強的ARM服務器芯片,性能超過業界標桿20%,能效比提升50%以上。倚天710將在阿里云數據中心部署應用。

阿里云經過這幾年的發展正逐漸顯現出活力,根據財經網的報道顯示,對比歷史數據,2015財年阿里巴巴首次披露云計算營收,當年阿里云全年收入為12．71億元,到2021財年營收601．2億元,7年間增長46倍。

因此,我們也有理由相信,平頭哥在芯片領域的部屬也將會對阿里巴巴的其他業務起到積極作用。

新秀字節雖遲但到

上月14日,字節跳動入股半導體公司云脈芯聯。云脈芯聯主要從事數據中心網絡芯片。行業人士稱投資云脈芯聯是字節跳動自研芯片的又一布局行動。

云脈芯聯不是字節跳動投資的第一家半導體公司。此前,字節跳動已經接連投資了RISC-V計算平臺希姆計算、國產GPU公司摩爾線程、信號產品公司潤石科技、AI芯片研發商睿思芯科等一眾半導體公司。這些公司大多新近成立,處于A輪或者天使輪融資階段,涉及半導體設計、銷售、平臺多個方向。

在投資的同時,字節跳動做了自研的兩手準備,今年7月,在字節跳動的招聘官網上,出現了兩個芯片工程師崗位信息,這彷佛公開表示了字節跳動正在搭建自己的芯片團隊。

兩個崗位的任職要求相似,都是和FPGA/ASIC相關,并且多是為服務器以及數據中心服務。

字節跳動擁有抖音、西瓜視頻、今日頭條等明星產品,其對AI的研究處于領先地位,更強大的AI對算力有更大要求,選擇自研AI芯片更容易拉動上述產品迭代。

互聯網造芯規律

互聯網公司造芯已經成為企業的可能增長極點,無論谷歌、亞馬遜等都已經進入并廣泛布局。

AI芯片、云計算、IC設計成為互聯網公司造芯的三大主力方向。其中,互聯網公司廣泛從AI芯片自研入手,相比于終端AI芯片,云端AI芯片更受互聯網公司青睞。幸運的是,在云端AI芯片領域,中國互聯網巨頭與美國同行們(亞馬遜、谷歌)幾乎是同時起步,也未掉隊。

提到中國互聯網公司造芯哪里不同,主要還是在各家的策略,字節跳動投資案例多,而阿里和百度、騰訊投資半導體事件則少一些,但芯片投資或產品基本是圍繞自身產品或服務。

這提現出互聯網造芯的優勢,與其行業基因一脈相承。

互聯網公司擁有大量的線上客戶,并能從中積累海量用戶數據,從中總結出廣泛的應用場景,這是進入芯片行業的另類資本。傳統半導體大廠以銷售產品為主,要考慮研發成本、存貨周期和供應等,而互聯網公司產品多用于自身的AI場景推理和數據中心計算,封閉的產品鏈消弭了大量后顧之憂,自研芯片也可以省掉很大成本。

但是互聯網造芯也有很大不足,我們無法從官方的口徑中看到市場真實的反應,這容易造成行業的懷疑和不信任,成為互聯網公司的弊端之一。再者,BAT的AI芯片多以推理和訓練芯片為主,這種芯片并非難以研發。還有,物聯網芯片不需要非常高的制程,互聯網公司追求高端制程可能遺留資源浪費問題。

互聯網造芯正在大浪淘沙,留下真正的參賽人。

從自用到廣泛的商用部署需要大量驗證和時間,不過有理由相信這仍是一個長賽道、寬賽道,也相信中國的互聯網企業也有半導體的一片天。