AI大時代!一文看懂AI晶片趨勢與機會



AI晶片是人工智慧產業的核心硬體,全球AI晶片發展水準還在起步階段,中國憑藉諸多有利因素有望通過追趕,到優勢擴大,再到逐步於領先全球,具有巨大發展潛力。

數據顯示,我國AI晶片市場規模由2017年的53億元增至2021年的436.8億元,年均復合增長率為69.4%,預計2022年我國AI晶片市場規模將增至850.2億元。隨著AI晶片應用領域擴大,蓬勃發展勢頭有增無減,今年中國AI晶片市場規模或有望突破千億里程碑。

隨著AI技術的爆發,不同類型的晶片在AI計算、訓練和推理等方面發揮著關鍵作用。每種晶片類型都有其獨特的優勢,從而滿足不同應用場景和需求。

這些AI晶片的發展勢頭迅猛,預示著晶片行業將在AI時代迎來更大的挑戰和機遇。

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比如,在海外,大型雲端服務業者已開始擴大自研ASIC晶片的趨勢越演越烈,Google自2023年下半加速自研TPU導入AI服務器,年成長將逾7成,2024年AWS亦將擴大采用自研ASIC,出貨量有望實現翻倍成長,其他如Microsoft、Meta等亦規劃擴展自研ASIC計劃。

所以,接下來,我們將重點來關注國內廠商在AI晶片上具有潛力的領域,把更多目光落在了ASIC上面。

首先,ASIC晶片市場的競爭格局與其他類型的晶片市場有著明顯的區別和差異:傳統通用型的CPU領域早已有Intel、高通,GPU領域有英偉達等領導者,而FPGA中有被AMD收購的Xilinx(賽靈思)和被英特爾收購的Altera(阿爾特拉),前兩者市佔率約90%,國內FPGA領域龍頭企業為安路科技,該公司於2021年11月12日科創板上市,但其在全球市場所佔份額不大。

只有與AI計算最為契合的專用定製ASIC領域,尚未形成以某一或某幾家頭部廠商壟斷的局面,龐大且分散的市場格局,垂直且碎片化的市場需求特徵,正為國內企業提供了不少的機會。

此外,ASIC在滿足小型智慧設備需求方面的卓越性能,也為未來的技術創新和市場應用提供了有力的支持。

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ASIC往往跟據客戶的具體需求將CPU、GPU、記憶體乃至藍牙、WIFI等數十個小規模IC模塊集成在一塊晶片上,實現系統級設計需要,這樣的做法也被稱為SoC(片上系統)。

由於其低功耗高效率的特點,特別適用於功耗較低、空間較小的智慧型終端機,這使的ASIC晶片的獨特性和優勢,使其成為各智慧型終端機或流量入口的首選解決方案,並有望率先在這些領域實現規模化應用。

ASIC應用領域包括但不限於智慧手機、可穿戴設備、安防前端攝像頭、智慧家居設備以及無人機等。

其中,ASIC在智慧手機中有兩種主要的晶片,一個是AP(Application Processor,應用處理器),另一個就是BP(Baseband Processor,基帶處理器),目前手機中還有第三種ASIC晶片稱之為CP(CoProcessor,輔助運算器),每個廠商對CP都有不同的名字,比如蘋果把它叫做輔助運算器,高通820叫做“低功率島”,CP的性能已經可以很高了,其開始處理的東西越來越多,現在的CP已經可以處理虛擬現實,增強現實,圖像處理,HIFI,HDR,感測器等等。

大家所熟知的麒麟晶片便屬於ASIC中的AP,而在國內做BP較為知名的晶片公司則為在科創板上市的翱捷科技。

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根據KBVResearch報告數據顯示,2019-2025年,全球ASIC晶片市場規模預計將達到247億美元,在預測期內以8.2%的復合年增長率增長。

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(來源:東方財富證券)

當前國內ASIC廠商的迅速崛起,某程度上可反映出這些晶片企業在技術研發和生產制造方面的實力和優勢。

未來,隨著技術不斷創新和行業競爭的深入,國產ASIC晶片有望成為全球市場的重要參與者,並在AI晶片領域取得更大的突破。

國內設計製造ASIC的公司中,包括已有核心晶片產品的寒武紀、雲天勵飛、航宇微、ICG(聰鏈集團)等廠商:

◎ 寒武紀 ——最新市值約603億人民幣

公司是全球領先的AI晶片提供商之一,其ASIC晶片在人工智慧領域應用廣泛,公司具有強大的技術創新能力和市場拓展能力,未來有望成為AI晶片領域的龍頭企業。

公司擁有ASIC-雲端AI晶片和ASIC-邊緣AI晶片。思元290是寒武紀首款雲端訓練智慧晶片;思元370是寒武紀第三代雲端智慧晶片,思元220及相應的M.2加速卡是公司的首款邊緣智慧晶片產品。

公司新一代雲端AI晶片思元590較思元290系列有大幅提升,思元系列產品也已應用於浪潮、聯想等多家服務器廠商的產品中。此外面向邊緣計算場景推出的思元220晶片和邊緣智慧加速卡也已落地多家頭部企業,自發布以來累計銷量突破百萬片。

◎ 雲天勵飛 ——最新市值約193億人民幣

公司是國內少數AI晶片與算法並行發展的企業之一,擁有算法技術及AI晶片技術兩大技術平臺,可實現算法晶片化,提升晶片的效率及場景適應性。

公司擁有ASIC-視覺AI協處理晶片和ASIC-邊緣AI晶片。2022年,公司第三代晶片Deep Edge10實現流片,預計在2023年量產投入使用。Deep Edge10採用國內先進工藝、支持多芯粒擴展的Chiplet技術,可提供12TOPS(INT8)整型計算和2TFLOPS (FP16)浮點計算的深度學習推理計算算力,可廣泛應用於AloT邊緣視頻、移動機器人等場景。

◎ 航宇微 ——最新市值約94億人民幣

公司是一家專業從事嵌入式SoC/SIP晶片/模塊、航空電子系統、宇航控制系統、人臉識別與智慧圖像分析、微型飛行器、人工智慧、衛星星座及衛星大數據服務平臺研製生產的高科技企業。

公司擁有ASIC-通用AI晶片。玉龍810是公司推出的新一代嵌入式人工智慧系列處理器晶片,可以實現12tops的算力,能夠實現與TensorFlow,Caffe等主流深度學習軟體框架的無縫對接,具有超高穩定性和超低功耗,主要面向航空航等應用場景玉龍810開發板及晶片經過客戶的大量測試和驗證,得到了好評,並實現了銷售合同的逐步簽訂。

◎ ICG(聰鏈集團)——最新市值約43億人民幣(6.1億美元)

這是一家2023年在美股上市的國內晶片企業,它專注於為客戶提供高性能計算ASIC晶片和配套軟硬體的綜合解決方案提供商,公司產品包括具有高計算能力和超強能效的高性能ASIC晶片以及配套的軟硬體。公司積累了豐富的SoC晶片、高性能計算ASIC晶片經驗,將算法晶片化、系統晶片化理念實施落地。

公司已經建立了一個名為“Xihe”平臺的專有技術平臺,這使其能夠開發出各種具有高效率和可擴展性的 ASIC 晶片。

截至2022年9月30日,公司使用“Xihe”平臺完成了 8次 22納悶ASIC晶片的流片,所有流片成功率達到 100%。

公開資料顯示,公司新一代晶片產品已於2023年10月完成流片,預計在2024年Q1前量產。

除上述公司外,有一些跨界或者新晉選手,它們近年來也在ASIC領域取得積極進展,列舉部分的上市公司表現如下:

◎ 瀾起科技 ——最新市值約687億人民幣

公司專注於ASIC設計和應用,產品廣泛應用於物聯網、人工智慧、智慧家居等領域,公司在研發和技術創新方面不斷突破,未來有望成為新興行業的領軍企業。

◎ 富滿微 ——最新市值約71億人民幣

公司是一家專注於高性能、高品質類比積體電路晶片設計研發、封裝、測試及銷售的積體電路設計企業。目前擁有4個大類在銷售產品,主要涵蓋視頻顯示、無線通訊、存儲、電源管理等多項領域,主要產品為LED屏控制及驅動、MOSFET、MCU、快充協定晶片、5G射頻前端分立晶片及模組晶片,以及各類ASIC等類晶片,產品可廣泛應用於消費類電子、通訊設備、工業控制等新興電子產品領域。

◎ 睿創微納 ——市值約212億人民幣

公司專業從事非製冷紅外熱成像與MEMS傳感技術開發,致力於專用積體電路、MEMS感測器及紅外成像產品的設計與製造,產品主要包括紅外探測器晶片、熱成像機芯模組、紅外熱像儀整機、雷射微波產品及光電系統。

2020年8月8日,睿創微納發佈基於自主研發ASIC處理器晶片的全系列紅外熱成像模組。該系列模組搭載自主研發的“獵鷹”AISC處理器晶片,取代了傳統熱成像模組的FPGA方案,具備更小體積、更輕重量、更低功耗、更優成本、更高性能特點,即滿足新一代紅外探測器SWaP3的應用要求。

◎ 中微半導 ——市值約97億人民幣

公司是一家以MCU為核心的平臺型晶片設計企業,專注於數位、類比和混合信號晶片的設計與銷售,目前產品包括8位及32位MCU(單片機)、多種SoC(片上系統)、各類ASIC(專用電路)和功率器件,廣泛應用於消費電子、家用電器、工業控制和汽車電子等領域。

◎ 利亞德 ——市值約146億人民幣

在2019年開始對LED顯示幕ASIC控制晶片進行研發,於2021年10月份投入小批量試產,2022年公司ASIC晶片進入量產。

◎ 淳中科技 ——市值約41億人民幣

公司主要從事數位信號處理器(DSP)和ASIC的設計和開發,產品廣泛應用於智慧手機、平板電腦、數位電視、車載電子等領域。公司自研ASIC晶片已於2023年8月上旬交付晶圓廠流片,公司自研晶片會在優先滿足自有產品需求之外投放市場,產品應用場景多元化。

◎ 瑞斯康達 ——市值約44億人民幣

公司在ASIC晶片設計、分組核心架構等相關領域已經擁有了一批國內領先的核心技術,並已成功研發多款ASIC自主晶片用於接入設備。自研的ASIC晶片主要用於公司相關通信產品。

◎ 全志科技 ——市值約148億人民幣

公司的各系列智慧型終端機處理器晶片都屬於ASIC晶片。

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