綜述
AI芯片也被稱為AI加速器或計(jì)算卡，按技術(shù)架構(gòu)可以分為通用圖形處理器（GPGPU），中央處理器（CPU），專用集成芯片（ASIC）以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）等。在人工智能的發(fā)展中，研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)并行計(jì)算可以進(jìn)行高效的模型訓(xùn)練，處理大規(guī)模復(fù)雜數(shù)據(jù)。而GPGPU相對(duì)其他芯片并行計(jì)算性能較高，適合計(jì)算密集型應(yīng)用，因此成為了算力芯片的主流。
按功能分類，AI芯片可以分為訓(xùn)練卡和推理卡兩個(gè)類型。訓(xùn)練卡也叫大卡，通常擁有更高的計(jì)算能力和內(nèi)存帶寬，以支持訓(xùn)練過(guò)程中的大量計(jì)算和數(shù)據(jù)處理；推理卡也稱小卡，其參數(shù)較低，只需滿足推理需求。一般情況下，訓(xùn)練卡可以作為推理卡使用，但推理卡不能作為訓(xùn)練卡使用。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，大模型的訓(xùn)練需要大量的訓(xùn)練卡形成顯卡集群，而在應(yīng)用上，則需要推理卡運(yùn)行AI模型進(jìn)行計(jì)算。
本輪人工智能浪潮由ChatGPT掀起，并以語(yǔ)言大模型和生成式AI應(yīng)用作為切入點(diǎn)。自谷歌在2017年發(fā)表至今，Transformer除了帶來(lái)像ChatGPT這樣的C端爆款產(chǎn)品外，其早已在自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域里廣泛應(yīng)用。各中外科技企業(yè)持續(xù)加大對(duì)相關(guān)的投入，包括谷歌、Meta、微軟、字節(jié)跳動(dòng)、百度等海內(nèi)外一眾科技巨頭和初創(chuàng)企業(yè)均希望分一杯羹，其他非技術(shù)公司也不斷在人才、技術(shù)和資源方面進(jìn)行布局。根據(jù)Bloomberg Intelligence的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，到2032年，生成式 AI 在總體信息技術(shù)硬件、軟件、服務(wù)、廣告和游戲等支出中的占比或?qū)哪壳安坏?%的水平擴(kuò)大至12%。
圖表 1：2020-2032E全球生成式AI收入及預(yù)測(cè)（單位：10億美元）
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2018年，OpenAI推出第一代生成式預(yù)訓(xùn)練語(yǔ)言模型GPT-1，擁有1.17億個(gè)參數(shù)，2023年發(fā)布的GPT-4參數(shù)量約為1.8萬(wàn)億個(gè)。5年時(shí)間超萬(wàn)倍參數(shù)量的提升帶來(lái)的是大模型對(duì)于算力需求的指數(shù)級(jí)別增長(zhǎng)。OpenAI 測(cè)算，自2012年起，全球頭部AI模型訓(xùn)練算力需求每3-4個(gè)月翻一番。尤其是在2023年后，AI發(fā)展如火如荼，海內(nèi)外廠商紛紛都加大了生成式AI的投入，“百模大戰(zhàn)”再起，這也使得算力需求將長(zhǎng)期陷入緊缺。
圖表 2：2019-2026E中國(guó)智能算力規(guī)模及預(yù)測(cè)（單位：億元）
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在算法攻關(guān)、以及部分模型開(kāi)源的背景下，國(guó)內(nèi)大模型進(jìn)展迅速，不少國(guó)產(chǎn)AI大模型宣稱其單項(xiàng)能力已追趕上GPT-4。就目前而言，國(guó)內(nèi)AI能力與海外最大的差距主要在AI芯片上。由于眾所周知的原因，國(guó)內(nèi)的科技企業(yè)不但無(wú)法購(gòu)買先進(jìn)AI芯片，而且即使有了完整方案，自行制造AI芯片也變得十分困難。在這種背景下，國(guó)產(chǎn)AI芯片潛在成長(zhǎng)空間巨大。
AI芯片是一個(gè)贏家通吃的游戲。Nvidia在AI芯片上的壟斷性地位足以使大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手望而生畏。來(lái)覓研究院認(rèn)為，AI芯片的難度主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，即單卡性能/集群性能、生態(tài)/靈活性、制造難度/性價(jià)比。綜合這三個(gè)方面，Nvidia綜合實(shí)力最為領(lǐng)先，因而其在AI芯片市場(chǎng)取得了超90%的市場(chǎng)份額。
國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)展如何？我們統(tǒng)計(jì)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)AI芯片公司的具體參數(shù)，可以看到目前國(guó)內(nèi)AI芯片與海外AI芯片單卡性能上仍存在差距；但更大的差距來(lái)自訓(xùn)練側(cè)的萬(wàn)卡互聯(lián)與生態(tài)建設(shè)。總體而言，國(guó)產(chǎn)AI芯片長(zhǎng)期來(lái)看任重而道遠(yuǎn)。
圖表 3：國(guó)內(nèi)外AI芯片廠商、產(chǎn)品及技術(shù)特征情況
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國(guó)內(nèi)AI芯片主要集中于推理側(cè)，這一方面是為了與英偉達(dá)展開(kāi)錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)，另一方面，隨著AI技術(shù)的發(fā)展與普及，行業(yè)對(duì)高性能、低功耗的AI芯片的需求正不斷增加。不過(guò)，訓(xùn)練側(cè)芯片也有廠商正在布局，在2024年全球AI芯片峰會(huì)上，壁仞科技首次公布自主原創(chuàng)的異構(gòu)GPU協(xié)同訓(xùn)練方案HGCT，業(yè)界首次支持3種及以上異構(gòu)GPU混合訓(xùn)練同一個(gè)大模型。摩爾線程公布了其基于MTT S4000的萬(wàn)卡智能集群夸娥（KUAE），發(fā)力訓(xùn)練測(cè)。華為、寒武紀(jì)、海光信息等廠商亦有類似動(dòng)作。
AI芯片創(chuàng)業(yè)極為困難。來(lái)覓研究院認(rèn)為，AI芯片創(chuàng)業(yè)難點(diǎn)一是要解決芯片設(shè)計(jì)、制造問(wèn)題。由于海外制約，相關(guān)設(shè)計(jì)工具已被管制。然而制造問(wèn)題是更現(xiàn)實(shí)的難題，Nvidia最新的AI芯片采用4NM制程，目前僅有臺(tái)積電具備制造實(shí)力，而大陸芯片制造實(shí)力則稍顯不足。
二是市場(chǎng)問(wèn)題，英偉達(dá)仍是目前最有性價(jià)比的AI芯片方案，國(guó)內(nèi)AI公司采購(gòu)國(guó)產(chǎn)AI芯片一方面是由于國(guó)產(chǎn)替代的主觀或客觀原因，另一方面也希望能使用更貼合自己需求的產(chǎn)品（如字節(jié)跳動(dòng)等廠商針對(duì)需求自行設(shè)計(jì)AI芯片）。大模型一方面加速了AI芯片的發(fā)展，另一方面也讓芯片廠商之間的差距越來(lái)越大。國(guó)產(chǎn)AI芯片廠商必須考慮自己的產(chǎn)品能滿足客戶的什么特定需求，才能讓客戶甘愿花費(fèi)高額溢價(jià)。
三是盈利能力。由于眾所周知的原因，AI芯片研發(fā)周期長(zhǎng)、強(qiáng)度大、成本高，而這些投入往往在短期內(nèi)難以得到回報(bào)。因此，能獲得造血能力極為重要。在目前一級(jí)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)下，完全指望創(chuàng)投市場(chǎng)輸血可能性微乎其微，AI芯片公司的正現(xiàn)金流同樣值得考驗(yàn)。
投融動(dòng)態(tài)
AI芯片市場(chǎng)近年來(lái)呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。2024年全球AI芯片市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到712.52億美元，同比增長(zhǎng)33%，并有望在2025年進(jìn)一步增長(zhǎng)至919.55億美元。在中國(guó)市場(chǎng)，2023年AI芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1206億元，同比增長(zhǎng)41.9%，預(yù)計(jì)2024年將增長(zhǎng)至1412億元。據(jù)來(lái)覓數(shù)據(jù)顯示，AI芯片亦是今年最為活躍的賽道之一，融資輪次仍偏向早期，但部分明星項(xiàng)目已得到市場(chǎng)認(rèn)可，資本正不斷加碼。感興趣的讀者，可以登錄Rime PEVC平臺(tái)獲取AI芯片賽道全量融資案例、被投項(xiàng)目及深度數(shù)據(jù)分析。
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展望
隨著大模型革命席卷全球，算力需求達(dá)到新高，推動(dòng)云、邊、側(cè)AI芯片迭代與進(jìn)化。在數(shù)據(jù)爆炸式增長(zhǎng)、工藝逼近物理極限、國(guó)際形勢(shì)復(fù)雜多變?nèi)潢幵葡�，許多AI芯片企業(yè)低調(diào)務(wù)實(shí)地承壓前行，積極備戰(zhàn)生成式AI浪潮帶來(lái)的時(shí)代機(jī)遇。
正如Elon Musk所言：只有原材料是唯一的限制，制造的每一個(gè)環(huán)節(jié)都完全可以被重新發(fā)明。AI的巨大潛力必將催生出數(shù)萬(wàn)億的市場(chǎng)規(guī)模，“卡脖子”只是暫時(shí)的，伴隨著先進(jìn)制程的突破與資本的投入，我們與海外AI的距離是在縮小而不是增大。而國(guó)產(chǎn)替代的空間是巨大，相關(guān)企業(yè)也會(huì)迎來(lái)高速增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。
終局思維需要鎖定勝者。未來(lái)的世界需要無(wú)窮算力，但參考美國(guó)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局，勝者可能只有寥寥數(shù)個(gè)。由于AI芯片贏家通吃的特點(diǎn)，我們認(rèn)為國(guó)產(chǎn)AI芯片公司勝出必須同時(shí)具備技術(shù)實(shí)力、渠道能力、融資能力幾項(xiàng)能力。這些能力對(duì)創(chuàng)業(yè)公司挑戰(zhàn)巨大，但無(wú)形之中也構(gòu)建了行業(yè)壁壘。
來(lái)源：RimeData來(lái)覓數(shù)據(jù) 作者：來(lái)覓研究院
