“我們害怕華為站起來后，舉起世界的旗幟反壟斷?！倍嗄昵埃瑫r任微軟總裁史蒂夫·鮑爾默、思科CEO約翰·錢伯斯在和華為創(chuàng)始人任正非聊天時都不無擔(dān)憂。

華為顯然不會這么做，“我才不反壟斷，我左手打著微軟的傘，右手打著CISCO的傘，你們賣高價，我只要賣低一點，也能賺大把的錢。我為什么一定要把傘拿掉，讓太陽曬在我腦袋上，腦袋上流著汗，把地上的小草都滋潤起來，小草用低價格和我競爭，打得我頭破血流。”

這是任正非當(dāng)時的回答，在他看來，狹隘的自豪感會害死華為，并提醒華為盡可能用美國公司的高端芯片和技術(shù)。

但這只是硬幣的A面，硬幣的B 面是，落后就要挨打，而中國企業(yè)在硬件(芯片)和軟件層面(操作系統(tǒng))都受制于美國。

“如果他們突然斷了我們的糧食，Android 系統(tǒng)不給我用了，芯片也不給我用了，我們是不是就傻了?”2012年，在華為“2012諾亞方舟實驗室”專家座談會上，任正非在回答時任終端OS開發(fā)部部長李金喜提問時說到。

據(jù)傳，任正非看了美國電影《2012》以后，認(rèn)為信息爆炸將像數(shù)字洪水一樣，華為想生存下來就需要造一艘方舟。于是在華為成立了專門負(fù)責(zé)創(chuàng)新基礎(chǔ)研究的“諾亞方舟實驗室”。

其實，早在諾亞方舟實驗室成立八年前，任正非便已經(jīng)布下一顆棋子。

“我給你四億美金每年的研發(fā)費用，給你兩萬人。一定要站立起來，適當(dāng)減少對美國的依賴?！?/p>

倉促受命的華為工程師何庭波當(dāng)時一聽就嚇壞了，但公司已經(jīng)做出了極限生存的假設(shè)，預(yù)計有一天，所有美國的先進(jìn)芯片和技術(shù)將不可獲得，那時華為要如何才能活下去?

為了這個以為永遠(yuǎn)不會發(fā)生的假設(shè)，“數(shù)千海思兒女，走上了科技史上最為悲壯的長征，為公司的生存打造“備胎”。數(shù)千個日夜中，我們星夜兼程，艱苦前行。當(dāng)我們逐步走出迷茫，看到希望，又難免一絲絲失落和不甘，擔(dān)心許多芯片永遠(yuǎn)不會被啟用，成為一直壓在保密柜里面的備胎?！焙瓮ゲɑ貞?。

而任正非的堅持和何庭波團(tuán)隊的負(fù)重前行，很可能決定了華為未來的生死存亡。

兩天前，美國商務(wù)部工業(yè)和安全局(BIS)宣布，把華為加入該部門實體名單(entity list)。這意味著什么?在該原則下，若無特殊理由，美國工業(yè)安全局基本不會授予名單外企業(yè)向名單內(nèi)實體出口、再出口或(國內(nèi))轉(zhuǎn)移受《出口管理條例》管控之貨物的許可。

換言之，最嚴(yán)重的情況是，華為無法再向美國公司購買芯片等產(chǎn)品。

“所有我們曾經(jīng)打造的備胎，一夜之間全部轉(zhuǎn)“正”!多年心血和努力，挽狂瀾于既倒，確保了公司大部分產(chǎn)品的戰(zhàn)略安全、大部分產(chǎn)品的連續(xù)供應(yīng)。”

在美國公布制裁華為消息后的5月17日凌晨，何庭波在發(fā)給海思員工的內(nèi)部信里寫到。這封內(nèi)部信發(fā)出后，迅速引發(fā)了無數(shù)中國網(wǎng)友的熱議。

華為手機掌門人余承東在朋友圈轉(zhuǎn)發(fā)評論說：“消費芯片一直就不是備胎，一直在做主胎使用，哪怕早期K3V2競爭力嚴(yán)重不足，早年華為消費者業(yè)務(wù)品牌和經(jīng)營都最困難的時期，我們也始終堅持打造自己芯片的核心能力，堅持使用與培養(yǎng)自己的芯片。”

余承東還進(jìn)一步透露：除了自己的芯片，還有操作系統(tǒng)的核心能力打造。

在操作系統(tǒng)這個領(lǐng)域，不被逼到絕路，我們此前同樣很難有所作為。但在硬件的核心-芯片這個領(lǐng)域，這個“絕路”可能先一步到來，并且追趕的機會也并不那么渺茫。

中興事件和此次美國制裁華為給我們敲響的警鐘，早已將芯片產(chǎn)業(yè)推至風(fēng)口浪尖。命運的年輪帶來了滔天巨浪，我們能做的，只有正視過去的長期落后和悲壯的前行之路，正視5G和AI時代下的新機遇，警鐘長鳴、知恥而后勇。

一、失效的摩爾定律

帶給我們新機遇的，不單單是5G和AI時代的到來，還有摩爾定律。

我們要講的，當(dāng)然不是“每18-24個月，集成電路上的元器件數(shù)目，就會增加一倍，性能和性價比也提升一倍”，而是摩爾定律的消亡。近年來，這個說法幾次爆發(fā)，雖然很多人不屑一顧，但作為英特爾創(chuàng)始人之一的摩爾本人早已認(rèn)可。

先解釋一下，它為什么失效以及我們的機會在哪里。

1946年，人類社會第一臺計算機誕生，重達(dá)30噸。形象點，它就是一堆電路。通過無數(shù)開關(guān)和電線的連接，18000個能通電的電子管和7000個不能通電的電阻，每個電子元器件，都是一個“0”或“1”，計算不再是大腦的專利。

雖然在這個電路中，電子元器件挺少，計算能力很弱，但它開機的那晚，整棟大樓的燈光都瞬間變暗，耗能恐怖。一年后，燈泡大小而易損的電子管迎來顛覆者，晶體管誕生，電子元器件開始微型化。

而這個龐大的電路，也隨之被集成到了一塊硅片上，它的名字叫芯片。

微不可見的晶體管和電阻器，替代了電路中的電子管和電阻;而線路之間的間距，就是摩爾定律這些年進(jìn)步的領(lǐng)域。就像在一個廣場上，人們排列的越規(guī)律越緊密，能擠下的人就越多，而電子元器件的數(shù)量又直接決定著計算力。

近年來，芯片線路間距已經(jīng)突破到了22nm、10nm或7nm(納米)，所以未來能縮小的空間有限。試想下1nm是什么概念，原子可以用它做單位，物理學(xué)界的名言說它是“命運”，一張紙的厚度也有100000nm。

當(dāng)然，把芯片往大里做提高計算能力理論上可行，但成本太高(后文解釋)，我國的軍用和航天芯片就基本靠燒錢實現(xiàn)了自產(chǎn)。但商用芯片，即使天馬行空一點，假裝不用考慮“設(shè)計框架、制造成本、使用能耗”的等等困難，芯片太大的話終端設(shè)備也塞不下。

基礎(chǔ)科學(xué)何時再次進(jìn)步難以預(yù)測，但芯片性能并不僅僅取決于線路間距。以前有的選，產(chǎn)業(yè)界都在壓縮間距，換個提升計算力的方向研究無疑是吃力不討好?，F(xiàn)在沒得選了，間距壓縮不了了，芯片性能想提升必須換方向。

不管是嘗試新的線路架構(gòu)，還是直接在晶體管上做文章，甚至換掉硅片的“底盤”角色，新的方向都代表著空白或淺薄，是沒有技術(shù)壁壘的新機會。窮則變、變則通，況且我們一向擅長集中力量搞基建，很難想象芯片這種核心技術(shù)，我們還會再次走偏。

其實，中國芯并不是從一開始就遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的。1956年，周恩來總理親自主持規(guī)劃了四個急需發(fā)展的領(lǐng)域——半導(dǎo)體、計算機、自動化和電子學(xué)，在集體的力量下，科研成果遍地開花。1959年，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路，此時中國已經(jīng)弄出了晶體管，并于六年后也成功研制出了第一塊集成電路。

但之后這個差距被迅速拉大，并固化成了難以攻克的壁壘，原因?qū)崉t很復(fù)雜：既有幾段特殊的歷史時期，造成的人才流失和科研阻力;也有企業(yè)界選擇市場，棄研發(fā)而重進(jìn)口重銷售;更有學(xué)術(shù)造假和腐敗問題對產(chǎn)業(yè)的致命打擊。

今天的落后，不是歷史的意外，而是多方共同造就的遺憾。

二、芯片制造

在集成電路出現(xiàn)的頭二十年，雖然我們起步落后于美日，但至少是領(lǐng)先韓國和中國臺灣地區(qū)的。這時的半導(dǎo)體行業(yè)，難的是制造，即生產(chǎn)晶體和晶體管，制造加工設(shè)備。此時的芯片企業(yè)一般是設(shè)計、制造、封測都自己做，非常看重資本實力。

首先填坑，把芯片往大里做不現(xiàn)實，這其實跟芯片的材料有關(guān)。芯片的原料是這顆星球上最不值錢的二氧化硅，但需要提純，純度低的可以用來太陽能發(fā)電，不值錢但我們產(chǎn)量足以對外出口;電子級的高純硅要求純度極高，不便宜但我們幾乎全仰仗進(jìn)口。

硅提純的時候，用的是中學(xué)生物課常用的提純方法，旋轉(zhuǎn)。成品自然是圓的，也叫“晶圓”。幾何知識告訴我們，使用圓形的材料時，對材料利用率最高的做法，一定是正方形越小，邊上浪費的材料就越少，這樣就能降低成本。

其次值得說明的是，如今做芯片依然要經(jīng)歷設(shè)計、制造、封裝、測試這一系列流程，其中的主要環(huán)節(jié)是設(shè)計和制造。但通常情況下，這些環(huán)節(jié)是分離的，由不同企業(yè)負(fù)責(zé)。

我們今天所說的芯片實力，關(guān)注的芯片企業(yè)，則更多是指芯片設(shè)計。

原因很簡單，芯片制造業(yè)有了一個遙遙領(lǐng)先的龍頭企業(yè)，一己之力占據(jù)世界芯片代工的半壁江山—中國臺灣的臺積電。即使是來勢洶洶殺入芯片行業(yè)的巨頭阿里，也只是設(shè)計針對自身業(yè)務(wù)的定制芯片，然后制造環(huán)節(jié)找臺積電和中芯國際代工。

芯片制造需要重資金投入，還得度過非常長期的技術(shù)積累階段。遍觀目前全球五大芯片制造地-美國、歐洲、日本、韓國、中國臺灣，無一不是在上世紀(jì)全球產(chǎn)業(yè)分工調(diào)整的時期，靠堆積政策和資金崛起的。

當(dāng)時半導(dǎo)體行業(yè)最好的切入點，就是DRAM，也就是電腦里的內(nèi)存條。因為其設(shè)計簡單，更看重制造工藝，所以無論在哪都是首選的半導(dǎo)體產(chǎn)品。領(lǐng)先地位的美國和日本中，日本崛起打的美國企業(yè)無力招架;落后地位的韓國和中國臺灣，三星受益于美日之爭，買下了許多破產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)線，臺積電則認(rèn)準(zhǔn)芯片行業(yè)會產(chǎn)生分工，專心做芯片制造代工廠，也都翻了身。

不高不低的中國，則先是落后于美日，又被韓國和中國臺灣趕超。好不容易國家主導(dǎo)了幾次工程，但效果也都不明顯，最終國家領(lǐng)導(dǎo)人出訪韓國參觀了三星，回國后總結(jié)出四個字：觸目驚心。

908工程尚未竣工驗收，909立刻上馬，國務(wù)院動用財政赤字成立了華虹。但華虹剛出點成績，稍微有了丁點盈利時，就迎來了暴擊。2001年，美國互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂，芯片價格受波動暴跌，華虹巨虧。

幸好這一年，張汝京被臺積電排擠到大陸，在上海張江辦的中芯國際開始試產(chǎn)，到2003年沖到了全球第四大代工廠。

臺積電的分工理念很正確，企業(yè)們早就受夠了又要設(shè)計又要建廠還要不停更新生產(chǎn)線的高昂成本。臺積電開創(chuàng)性的轉(zhuǎn)型做芯片代工，降低了芯片設(shè)計的技術(shù)門檻和資金風(fēng)險，試水芯片設(shè)計的企業(yè)越來越多，訂單如江河入海般向臺積電涌來。

臺積電的創(chuàng)立者張忠謀選對了理念，臺積電的科學(xué)家們則突破了技術(shù)。之前說過，過去的芯片進(jìn)步基本仰仗摩爾定律，通過提升晶體管密度來提高計算能力，而提高密度的關(guān)鍵，就是提升芯片生產(chǎn)時的精度。

芯片制程曾在157nm處卡過殼，當(dāng)時就有摩爾定律失效的說法。全球頭部廠商砸進(jìn)幾十億美金，技術(shù)提升卻微乎其微。

這時一位華人出手拯救了產(chǎn)業(yè)界，林本堅幾乎以一己之力，改變了臺積電在芯片制造業(yè)的地位。

早年，林本堅效力于藍(lán)色巨人IBM，當(dāng)時就曾提出IBM與產(chǎn)業(yè)界一直追求的“X光”光刻機不是正確的方向。后來他輾轉(zhuǎn)來到專注芯片制造的臺積電，繼續(xù)不走尋常路。

本來光刻機都是干式的，以空氣為介質(zhì)，產(chǎn)業(yè)界想在光刻機的“光”上做文章;林卻想做浸潤式的光刻機，在介質(zhì)上下功夫，采用液體的水。芯片行業(yè)實行分工理念，有專門生產(chǎn)光刻機的企業(yè)，例如當(dāng)時領(lǐng)先的尼康和佳能，還有落后的ASML。

2002年，風(fēng)暴降臨，傳統(tǒng)介質(zhì)的193光刻機走到了末路，幾位繼承者集體發(fā)難。光刻機生產(chǎn)商尼康和佳能終于燒出了一點成績，做出了157nm干式光刻機。林本堅則出席了一場國際研討會，拋出了自己的浸潤式光刻機理論，業(yè)界一片嘩然;一種13nm的紫外線光刻機EVU，也被人提出。

這兩個不被看好理論，最后都和落后的ASML捆綁在一起。成品實現(xiàn)后，代表了其兩個時期的最高水平。先做出產(chǎn)品的是林本堅設(shè)計出原型概念的193nm浸潤式光刻機，EVU從193nm進(jìn)步到13nm的步子太大，還要研究。

193nm浸潤式光刻機成品出現(xiàn)后，原先訂購了157nm干式光刻機的IBM等十多個大廠紛紛退單，改旗易幟。

到2007年，IBM直接放棄了芯片制造業(yè)務(wù)，專注設(shè)計。臺積電則靠著芯片代工成為了一家利潤率超過蘋果，本土利潤僅次于ICBC的龐然大物。

到如今，最常用的光刻機依然是193nm浸潤式光刻機，但最先進(jìn)的則是已經(jīng)實現(xiàn)的EVU光刻機。

2018年5月21日上午，ASML向華虹六廠交付的一臺193nm雙級沉浸式光刻機入駐上海浦東新區(qū)，黃色的大吊車和四根纜繩上的大紅花，書寫著“中華芯片制造夢”。

幾乎同時，中芯國際又向荷蘭ASML公司下單了EVU光刻機，預(yù)計排隊到2019年初交付。遺憾的是今年初一場大火，燒到了ASML荷蘭供應(yīng)工廠，我們想要實現(xiàn)7nm芯片的制造，恐怕還得再等等。

光刻機被譽為人類最精密復(fù)雜的機器，站在整個半導(dǎo)體行業(yè)食物鏈的制高點，ASML的成功不是它一家企業(yè)的成功，而是西方世界無數(shù)寡頭和財團(tuán)用經(jīng)費鼎力支持燒出來的，其中也包括臺積電，但不包括華虹和中芯國際。

芯片行業(yè)一年進(jìn)口超2000億美金，超過原油。冰箱、電視;汽車、機器人;服務(wù)器、電腦、手機;智能音箱、智能安防攝像頭。我們都必須取得每個領(lǐng)域芯片設(shè)計上進(jìn)步，但同樣重要的是芯片制造，如今總算真正被國內(nèi)重視起來的中芯國際等代工企業(yè)，還得星夜兼程。

即使EVU光刻機交付后，光刻機這樣的遏住整個芯片行業(yè)喉嚨的機器，也值得我們重視。沒有制造生產(chǎn)設(shè)備和利用設(shè)備制造芯片的能力，除了燒得起錢的特殊領(lǐng)域，我們所探討的一切種類的芯片設(shè)計的機會，都是無根之水。

當(dāng)然，芯片除了設(shè)計、制造、還有地位略次的封裝(刻蝕機)和測試兩個環(huán)節(jié)。封測逐漸專業(yè)化，國內(nèi)芯片企業(yè)傾向于選擇大陸封測廠商，是如今的趨勢。這兩個環(huán)節(jié)大陸做的不錯，在全球第一梯隊，基本與臺灣、美國三足鼎立。

三、華為與IBM陷阱

并不是所有半導(dǎo)體企業(yè)都屈服于資金投入、時間投入，從而選擇了芯片分工制造。目前依然有實力強勁的巨頭把持著從設(shè)計、制造、封裝、測試到銷售的整個鏈條，這種模式叫IDM模式，其中最大的是美國的Intel、其次是韓國的三星和SK海力士。

世界前十的IDM廠商中沒有中國企業(yè)，因為我們基本采用著分工合作的Fabless+Foundry(設(shè)計+代工)模式。

前文大篇幅介紹了代工過程中生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的重要性、大陸目前的現(xiàn)狀及機會，接下來的重心將轉(zhuǎn)為芯片設(shè)計。正如前文所述，現(xiàn)在我們談及的芯片實力多指芯片設(shè)計。

所謂的5G芯片、AI芯片，不管是巨頭還是獨角獸，基本也都是著眼于芯片設(shè)計。

我們說國內(nèi)芯片行業(yè)孱弱實際上是有些片面的。經(jīng)過幾十年的不斷前行，我們終究還是積累出了近兩千家芯片設(shè)計公司，位列世界首位。但論及總營收，卻只占全球芯片營收的13%左右。

由此可見，國內(nèi)的芯片企業(yè)大多著眼于中低端產(chǎn)品，利潤很低。尤其是近年來芯片產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展，不到十年間數(shù)量翻了三倍，可以想象有多少同質(zhì)化的產(chǎn)品。就中低端市場而言，國內(nèi)的芯片設(shè)計企業(yè)不但不缺，反而泛濫，銷售難度甚于科研。

而據(jù)IC insights 2017年報告，全球營收前十的芯片F(xiàn)abless(設(shè)計)公司中，中國占了三席：聯(lián)發(fā)科、海思、紫光。其中，華為旗下的海思半導(dǎo)體，可謂風(fēng)頭最盛。當(dāng)然，這份名單排除了歐美日韓那些既設(shè)計又生產(chǎn)的IDM企業(yè)。

來看看芯片設(shè)計有多難。首先，企業(yè)要確定芯片種類和用途，在此基礎(chǔ)上選用恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計架構(gòu)。架構(gòu)這個詞，非常關(guān)鍵，之后會大量提及;其次，要付出高昂的成本，來購買設(shè)計工具EDA軟件，它可以輔助電路設(shè)計提高效率。遺憾的是，美國的三家EDA企業(yè)幾乎壟斷了全球EDA市場，據(jù)稱華為海思每年為此付費在千萬級別。

海思，原本是一家相當(dāng)?shù)驼{(diào)的企業(yè)，創(chuàng)建之時華為還遠(yuǎn)沒有今天財大氣粗。1996年，海思日后的掌門人何庭波才剛念完北郵碩士加入華為。這一年，華為芯片事業(yè)起步，為了讓團(tuán)隊用上國外的EDA軟件，任正非不惜欠下高利貸。

華為的事業(yè)成長很快，何庭波也很快被委以重任，開始帶團(tuán)隊。直到2004年，在國內(nèi)市場選錯了技術(shù)方向的華為，憑借在歐洲市場的優(yōu)勢成功突圍。任正非緩了一口氣，思考良久后，決定收回“誰再胡說(做手機)，誰下崗”的決定。

但任正非也有顧慮，當(dāng)時的手機芯片基本都是西方的，華為要做手機就得把心臟攥在西方的手上，海思由此誕生。即使是臺灣聯(lián)發(fā)科，直到2006年也都還在做一站式手機解決方案turnkey，跑偏在了中國“山寨機王”的路上。

任正非想起了有3G芯片研發(fā)的何庭波，把她找來做手機芯片。

華為手機發(fā)展有了起色，雖然國內(nèi)的3G牌照一直卡著不發(fā)，但華為跑到了歐洲給運營商做定制手機，勉強立住了腳跟。2009年，好事兒都趕到了一塊：國內(nèi)3G牌照發(fā)放、華為有了第一款安卓手機、海思發(fā)布了首款應(yīng)用處理器K3V1。

最后一件好事兒，以慘敗收場。K3V1的制程為110nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于人，能耗和兼容表現(xiàn)都很差，被自家手機放棄，只有山寨機愿意用它。

海思剛發(fā)出第一聲啼哭，就被市場教育得體無完膚。

又過了三年，海思用盡全力做出了K3V2，成功的安在了華為D1四核手機上。2012年是四核ARM的爆發(fā)年，K3V2是中國大陸首個四核心智能CPU，市場期待很高，但K3V2的能耗問題依舊堪憂，被失望的用戶調(diào)侃為“暖手寶”。

之后，兩年時間海思沒有再出新芯片。于是后來的D2手機也用了這款芯片，結(jié)局亦是慘淡，D3手機更是胎死腹中。

等于說海思的K3V2芯片，成功拖死了華為的D系列手機，海思眾人幾乎心灰意冷，K3系列再無續(xù)章。

“做得慢沒關(guān)系、做得不好也沒關(guān)系,只要有時間,海思總有出頭的一天”，喜歡被稱作工程師的何庭波，帶著海思熬到2014年，八核芯片麒麟系列問世。以麒麟910為始，麒麟系列一掃K3系列的頹勢，掀起了一段波瀾壯闊的逆襲。

一直到今天的麒麟980，海思?xì)鈩萑绾?，制程達(dá)到了全球最領(lǐng)先的7nm，性能與功耗的平衡也堪稱業(yè)界絕佳。

華為海思芯片，再也不是華為手機嫌棄的對象，而是它的一張王牌。何庭波和她的海思，不僅是“工程師”，也是“攻城獅”。

手機芯片之難，小米也曾碰過釘子。手機芯片的設(shè)計，不同于電腦芯片，要考慮的點甚至更多。因為設(shè)計架構(gòu)歸屬方的不同，手機芯片的市場競爭激烈程度也遠(yuǎn)高于電腦芯片。手機芯片，真·不好做。

早年，雷軍也曾有過芯片夢，他的愿望是未來能按沙子的價格賣芯片，于是有了“澎湃芯片”系列。

澎湃S1，由小米5C搭載，出道即絕唱。發(fā)布會上，雷軍哽咽的看向身后的黑色熒幕，“大規(guī)模量產(chǎn)的中高端芯片”，幾個月后匆忙下架了這款手機。澎湃S1也再沒能出現(xiàn)在其他小米手機上。

澎湃S2，雷軍不敢再冒進(jìn)，扎扎實實的燒進(jìn)去了不少經(jīng)費。芯片終于設(shè)計妥了，拿去讓臺積電小規(guī)模試產(chǎn)了一批流片，發(fā)現(xiàn)問題很大需要大改;第二第三次試產(chǎn)流片，無法亮機;第四次試產(chǎn)后推到重來;第五次試產(chǎn)后，“仍在研發(fā)，請給小米一點時間”。

此后近一年，澎湃一直杳無音信，直至最近傳來團(tuán)隊分拆重組的消息。無數(shù)經(jīng)費也沒能換回“量產(chǎn)”這兩個字，芯片設(shè)計真不是門容易活。

再說點時髦的，最近AI熱潮帶火了AI芯片，也帶火了幾個比較相似的詞。AI最重要的是算力，也就是處理數(shù)據(jù)的能力，早先用于AI運算的芯片一般為CPU(中央處理器)。后來人們發(fā)現(xiàn)GPU(圖像處理器)適合并行計算，可以用來訓(xùn)練深度學(xué)習(xí);再后來谷歌打造出了TPU，是一種專為機器學(xué)習(xí)量身定做的處理器;現(xiàn)在，又有了NPU(嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器)這種加速AI落地的特殊芯片。

其中CPU和NPU都比較有聊頭。CPU是所有人都很熟悉的，電腦和手機的大腦。誰都想要一顆更聰明的大腦，同樣也想要性能更好的CPU，因此芯片上的電子元器件越多越好，也因此必須要按合理的設(shè)計架構(gòu)來設(shè)計電路。

Intel占據(jù)先機，提出了x86架構(gòu)，從此幾乎壟斷了整個電腦芯片市場。裝在電腦里的Intel芯片雖然體積稍大一點，用電多了點，但性能極佳。同期一家叫ARM的企業(yè)，提出了一種體積小巧又省電的芯片架構(gòu)，在PC電腦時代芯片這完全是雞肋，反倒是性能不足的缺點顯得致命。

直至移動互聯(lián)網(wǎng)時代逼近，商務(wù)機和智能機橫空出世，體積小巧又耗能低的ARM架構(gòu)成為首選，幾乎壟斷了手機芯片。ARM公司并沒有像Intel一樣，借助架構(gòu)成為壟斷地位的行業(yè)霸主是因為，在上世紀(jì)末，ARM還沒等到真正的春天時，為了繼續(xù)活下去，決定不再自己做芯片，而是授權(quán)給其他公司，賺取授權(quán)費。

終端的電腦和手機芯片，就這樣對應(yīng)著X86和ARM兩種架構(gòu)，分別誕生出Intel和高通兩大芯片霸主。因為ARM的存在，高通在手機芯片領(lǐng)域達(dá)不到Intel在電腦芯片領(lǐng)域的成就，至少華為海思和臺灣聯(lián)發(fā)科，也都在手機芯片領(lǐng)域走出了自己的路。

但華為并不僅僅有終端，事實上，作為全球五大通信設(shè)備商之首，華為最值得驕傲的產(chǎn)品是自家的基站。想要用上5G，既要看用戶的手機能否接入5G網(wǎng)絡(luò)，還得看運營商的基站能否提供5G網(wǎng)絡(luò)。

華為作為全球最大的通信設(shè)備供應(yīng)商，又獨攬著5G標(biāo)準(zhǔn)的1600多項核心專利，早在今年1月24日就發(fā)布了首款5G基站芯片—天罡，同時宣布截至當(dāng)時已獲得30份5G商用合同，其中18份來自歐洲。

而手機芯片，大體分為三塊：射頻芯片、基帶芯片、應(yīng)用處理器。其中基帶芯片才是我們常說的5G芯片的真正作用點，其是把信號編譯成即將發(fā)射的基帶碼，或把接受到的基帶碼譯為信號。

目前來看，5G芯片TOP 2的玩家，大概率就是高通和華為。

現(xiàn)在即使高通的手機SoC芯片(系統(tǒng)級芯片)，也都還沒有辦法將5G基帶芯片集成進(jìn)去。業(yè)界普遍采用的辦法是，在原本集成了4G基帶的SoC芯片上，外掛5G基帶(如麒麟985)。據(jù)報道，高通本季度將“流片”首款集成5G基帶的SoC芯片，華為可能會遲些。

前段時間，蘋果和高通鬧別扭，就曾放出風(fēng)聲有意購買華為的5G基帶，外掛到蘋果自身的A系列芯片上(三星以產(chǎn)能不足為名已經(jīng)拒絕了蘋果)。雖然華為積極回應(yīng)，對銷售5G芯片保持開放態(tài)度，但有常識的人都知道這事兒大概率沒戲。

緊接著，蘋果就服軟與高通達(dá)成了和解，雙方繼續(xù)合作。蘋果隨后也重組了自己的5G基帶研發(fā)團(tuán)隊，據(jù)外媒稱等蘋果亮劍可能要到2025年了。值得注意的是，目前華為著重發(fā)力的5G芯片，可能面臨著和IBM當(dāng)年賣服務(wù)器是一樣的困境。

去IOE行動曾是阿里云發(fā)展的強助推力之一，棱鏡事件爆發(fā)，使國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)不再信任以IBM小型機為首的IT基礎(chǔ)設(shè)施，國內(nèi)企業(yè)普遍具有對自研芯片和自研服務(wù)器的渴望。

其實小型機更“高大上”，成本昂貴，只是在金融電信行業(yè)較為常見。反而是隨著互聯(lián)網(wǎng)不斷推進(jìn)，因為X86架構(gòu)在PC端的優(yōu)勢，所以服務(wù)器端也幾乎是X86架構(gòu)的天下。X86服務(wù)器開源，能生產(chǎn)X86服務(wù)器的廠商眾多，IBM就曾是其中佼佼者。

但I(xiàn)BM顯然有更大的野心，干脆在2014年把自己的X86服務(wù)器業(yè)務(wù)賣給了聯(lián)想，繼而專心開發(fā)自家的Power架構(gòu)。誠然，IBM的Power架構(gòu)優(yōu)點很多，性能也很好，但I(xiàn)BM注定無法用它撼動IntelX86服務(wù)器的地位。

我把它形容為“IBM陷阱”：IBM野心太大滿盤通吃，無論是芯片、系統(tǒng)還是產(chǎn)品都親自上陣。但有一個問題，IBM既生產(chǎn)服務(wù)器芯片，又生產(chǎn)搭載這種芯片的服務(wù)器。試問，哪家服務(wù)器生產(chǎn)商愿意用Power架構(gòu)芯片呢?

有道是“無欲則剛”，Intel的X86服務(wù)器架構(gòu)成功壟斷市場，恰恰是因為它只鉆研服務(wù)器芯片，卻堅決不生產(chǎn)服務(wù)器，留出一部分利潤給下游。華為，如果既想賣5G基帶芯片，又想賣5G手機，需要警惕IBM陷阱。當(dāng)然，行業(yè)也有全產(chǎn)業(yè)鏈成功的案例——三星。

另外，如今的服務(wù)器市場可能還會有新變故。X86架構(gòu)的電腦大量普及，幫X86架構(gòu)服務(wù)器鋪好了生態(tài)，身在2019年的我們不應(yīng)該忘記，智能機的普及也幫ARM架構(gòu)鋪好了生態(tài)，做ARM服務(wù)器是有希望的。

身為ARM架構(gòu)手機芯片陣營里的話事人，高通早就意識到了這一點并曾大膽嘗試，但很遺憾以失敗放棄告終?！督?jīng)濟(jì)觀察報》指出，由高通和貴州省管企業(yè)華芯合作建立的華芯通，經(jīng)歷高調(diào)成立、瘋狂挖人后，首款產(chǎn)品量產(chǎn)不足半年便迅速倒下，近日進(jìn)入破產(chǎn)清算流程。

但這并不意味著ARM陣營的全面潰敗，畢竟ARM早已被大范圍授權(quán)，手機芯片不是高通一家的生意。華為，在2016年研發(fā)出了首款A(yù)RM服務(wù)器芯片;軟銀斥巨資收購ARM后，也表現(xiàn)出對中國市場和中國企業(yè)的期待，國內(nèi)的芯片熱潮未必不會波及服務(wù)器領(lǐng)域。

能把握5G時代芯片機會的畢竟還是少數(shù)，對多數(shù)企業(yè)而言，機會在于即將到來的AI時代。當(dāng)然，手機上也需要搭載一些人工智能方案，比如華為海思的麒麟970、麒麟980都集成了寒武紀(jì)的人工智能模塊。

但華為只是買了寒武紀(jì)的人工智能模塊集成進(jìn)自己芯片而已。余承東在國外的發(fā)布會上，將AI能力作為麒麟970芯片的核心賣點重點介紹，且在演示時并未點明這一項，只是將其描述為麒麟的NPU(嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器)。

四、AI芯片新機遇

中國最有機會以弱勝強的領(lǐng)域，還在于AI芯片。寒武紀(jì)，背景是中科院孵化，目前估值位列全球AI芯片獨角獸之首。

在AI芯片這條賽道上狂奔的企業(yè)，主要分三類：針對自身業(yè)務(wù)開發(fā)AI芯片的巨頭，比如阿里、華為、特斯拉;針對自身業(yè)務(wù)開發(fā)芯片的AI創(chuàng)業(yè)企業(yè)，比如這兩天靠著發(fā)布芯片登上新聞聯(lián)播的依圖;還有一類就是寒武紀(jì)之類的AI芯片創(chuàng)業(yè)公司。

這條賽道能這么火熱，既得益于中興事件引發(fā)的對中國“缺芯少魂”的民族情緒，更得益于AI的特殊性。AI至今經(jīng)歷了三次浪潮，之前已經(jīng)有了兩輪鋪墊，這一次又爆發(fā)于互聯(lián)網(wǎng)浪潮興起后，在此基礎(chǔ)上引發(fā)了激烈的商業(yè)和技術(shù)革命，因此顯得格外劇烈。

AI目前的現(xiàn)狀是，落地場景復(fù)雜，細(xì)分領(lǐng)域繁多，業(yè)務(wù)差異明顯，除了有我們熟知的幾家獨角獸外，還有許多長尾集中。但偏偏，隨著這些企業(yè)的算法不斷優(yōu)化，普通芯片已經(jīng)難以提供滿足他們利用的計算力。只有設(shè)計針對算法的強耦合的專用芯片，才能充分出芯片的潛力。

波音737max連續(xù)墜機悲劇的根源，足以告訴我們，硬件有問題的時候，只想從軟件著手修正是多么愚蠢。不管在什么系統(tǒng)里，硬件軟件的兼容和諧，都至關(guān)重要。如果是用來運算的芯片不給力，優(yōu)化AI算法，只是空談而已。

傳統(tǒng)的芯片企業(yè)們，強在這么多年積累下來的技術(shù)經(jīng)驗，強在他們設(shè)計出的芯片可以更好地找到性能、成本、功耗之間的平衡點。但這一切都基于我們前文強調(diào)的一個詞，架構(gòu)。

服務(wù)器、PC、手機等等都有各自合適的架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計電路的技術(shù)壁壘，在需要構(gòu)建新的體系架構(gòu)的AI領(lǐng)域，幾乎蕩然無存。

AI企業(yè)在中國遍地開花。如果說AI領(lǐng)域要打仗，AI芯片就是軍火。無數(shù)人盯上了這門生意，依圖這樣的AI獨角獸打起了自建“軍工廠”的念頭，更有無數(shù)資本聞風(fēng)而動想分一杯羹。值得反思的是，我們所熟悉的那套融資燒錢打消耗的互聯(lián)網(wǎng)打法，是正確的嗎，適用于芯片行業(yè)嗎?

從使用設(shè)備來看，AI芯片分為終端和云端兩種。

終端很好理解，比如手機里除了5G基帶芯片，當(dāng)然也需要一些跑AI算法的芯片當(dāng)然也會需要一些：華為的AI芯片更多的是服務(wù)攝像頭拍出更好的照片，蘋果的AI是為了更好的圖像處理效果。云端芯片也有依圖、寒武紀(jì)、阿里、百度等等選手參與，一種商業(yè)模式是先找好架構(gòu)，針對自身擅長的業(yè)務(wù)設(shè)計出契合的芯片，再自己使用加強自己的算法，然后對外直接輸出服務(wù)而不是買芯片。

從算法步驟來看，AI芯片分為訓(xùn)練和推斷兩類。

機器學(xué)習(xí)一般就分為這兩步：先輸入大量數(shù)據(jù)，訓(xùn)練出網(wǎng)絡(luò)模型;再利用此模型，推斷新數(shù)據(jù)的結(jié)果(比如語音識別說了什么，面部識別此人是誰)。其中訓(xùn)練過程設(shè)計海量數(shù)據(jù)和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，目前主流選擇是適合并行運算的英偉達(dá)GPU，但這并不是最優(yōu)解，谷歌為此設(shè)計出了自己的TPU芯片，阿里也有此意向;而推斷環(huán)節(jié)的可用芯片更是五花八門。

從CPU到GPU，再到偏通用的FPGA芯片和針對功能定制的ASIC芯片，其針對特定AI功能的傾向逐漸加深。這意味著從通用芯片年代積累下來的技術(shù)少，壁壘低，未來可探索空間高，機會更多。

更何況，這些都只是基于馮·諾依曼架構(gòu)的芯片，運算器和存儲器分離，只能單純的提升運算速度，卻很難壓縮數(shù)據(jù)訪問消耗的時間。因此，類腦芯片的構(gòu)想也逐漸出現(xiàn)在了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界。

因此可以說，AI芯片幾乎是一個另類的領(lǐng)域。不說是一片空白，但它至少很新，給了AI芯片從業(yè)者們“回到過去”重新競爭的機會。其中更有國家隊的身影和為科技創(chuàng)新注入新活力的科創(chuàng)板問世，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)誕生了無數(shù)的巨頭獨角獸，下一顆未來之星難保不會是芯片企業(yè)。

當(dāng)然，賽道熱領(lǐng)域多并不意味著誰都可以隨意蹭熱度。國內(nèi)四大AI獨角獸之一依圖內(nèi)部人士的看法是：算法即芯片的時代，相近的算法和應(yīng)用的需求同樣會導(dǎo)致產(chǎn)生相近的芯片設(shè)計。由此，也會產(chǎn)生競爭。

比如以人臉識別技術(shù)領(lǐng)先著稱的依圖，和以自動駕駛技術(shù)領(lǐng)先的特斯拉，本質(zhì)上都是要有視覺識別能力，這就導(dǎo)致算法對AI芯片提出了相似的設(shè)計需求?！安辉撜f今年是AI芯片爆發(fā)的一年，而是AI芯片交卷的一年，AI芯片良莠不齊的亂象即將面臨考核?！鄙鲜鲆缊D內(nèi)部人士表示。

五、新的希望

細(xì)數(shù)半導(dǎo)體行業(yè)，PC時代誕生了英特爾，移動互聯(lián)網(wǎng)造就了高通和蘋果，5G和人工智能時代這個全新的機會，誰又能成為霸主呢?

不管是追精度、還是設(shè)計新架構(gòu)、亦或是給晶體管裹鐵皮，甚至是直接追求化學(xué)物半導(dǎo)體(泛指各種不以硅為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體材料)，芯片到底該怎么追，很難講，但可以肯定的是，能不能成為AI時代里的Intel，跟能不能打敗現(xiàn)在的Intel基本沒有關(guān)系。

這已經(jīng)是一種幸運了，中興事件給我們敲響的警鐘，余音繞梁， 5G時代AI時代我們沒有理由不奮起直追。

想要中國芯，這是最好的年代。