過去一年，隨著人工智能在各個行業(yè)的逐步落地，AI芯片的發(fā)展路徑逐漸明朗。在行業(yè)走過野蠻生長，開始加速落地、加速整合的過程中，也有更多的AI芯片公司也開始走出屬于自己的差異化路線。

我們推薦來自中金公司的AI芯片專題報告，從市場著手解讀現有的芯片品類，并對目前主要的本土AI芯片企業(yè)進行盤點。

以下是小編整理呈現的干貨：

AI芯片投資地圖

AI 芯片設計是人工智能產業(yè)鏈的重要一環(huán)。自 2017 年 5 月以來，各 AI 芯片廠商的新品競相發(fā)布，經過一年多的發(fā)展，各環(huán)節(jié)分工逐漸明顯。

▲AI芯片新品競相發(fā)布（自2017年5月以來發(fā)布的 AI 芯片一覽）

AI 芯片的應用場景不再局限于云端，部署于智能手機、安防攝像頭、及自動駕駛汽車等終端的各項產品日趨豐富。除了追求性能提升外，AI 芯片也逐漸專注于特殊場景的優(yōu)化。

目前，人工智能產業(yè)鏈中，包括提供 AI 加速核的 IP 授權商，各種 AI 芯片設計公司，以及晶圓代工企業(yè)。

▲AI芯片投資地圖

如上圖所示，按部署的位置來分，AI 芯片可以部署在數據中心（云端），和手機，安防攝像頭，汽車等終端（邊緣）上。

按承擔的任務來分，可以被分為用于構建神經網絡模型的訓練芯片，與利用神經網絡模型進行推斷的推斷芯片。訓練芯片注重絕對的計算能力，而推斷芯片更注重綜合指標，單位能耗算力、時延、成本等都要考慮。

訓練芯片受算力約束，一般只在云端部署。推斷芯片按照不同應用場景，分為手機邊緣推斷芯片、安防邊緣推斷芯片、自動駕駛邊緣推斷芯片。為方便起見，我們也稱它們?yōu)槭謾C AI 芯片、安防 AI 芯片和汽車 AI 芯片。

由于AI芯片對單位能耗算力要求較高，一般采用14nm/12nm/10nm等先進工藝生產。臺積電目前和 Nvidia、Xilinx 等多家芯片廠商展開合作，攻堅 7nm AI 芯片。

五大場景塑造352億美元市場

▲AI 芯片市場規(guī)模及競爭格局

根據中金公司對相關上市 AI 芯片公司的收入統(tǒng)計，及對 AI 在各場景中滲透率的估算，2017年 AI 芯片市場規(guī)模已達到 39.1 億美元，具體情況如下：

1、2017 年全球數據中心 AI 芯片規(guī)模合計 23.6 億美元，其中云端訓練芯片市場規(guī)模 20.2 億美元，云端推斷芯片 3.4 億美元。

2、2017 年全球手機 AI 芯片市場規(guī)模 3.7 億美元。

3、2017 年全球安防攝像頭 AI 芯片市場規(guī)模 3.3 億美元。

4、2017 年全球自動駕駛 AI 芯片的市場規(guī)模在 8.5 億美元。

龐大的市場前景和戰(zhàn)略意義使得AI芯片贏得了巨頭們的熱切關注。Nvidia 在 2017 年時指出，到 2020 年，全球云端訓練芯片的市場規(guī)模將達到 110 億美元，而推斷芯片（云端+邊緣）的市場規(guī)模將達到 150 億美元。

Intel 也在剛剛結束的 2018 DCI 峰會上，也重申了數據業(yè)務驅動硬件市場增長的觀點。Intel 將 2022 年與用于數據中心執(zhí)行 AI 加速的 FPGA 的 TAM 預測，由 70 億美元調高至 80 億美元。

而同時，中金公司也注意到：

1、手機 SoC 價格不斷上升、AI 向中端機型滲透都將為行業(yè)創(chuàng)造更廣闊的市場空間。

2、安防芯片受益于現有設備的智能化升級，芯片需求擴大。

3、自動駕駛方面，針對豐田公司提出的算力需求，我們看到當下芯片算力與 L5 級自動駕駛還有較大差距。（英飛凌公司給出了各自動駕駛等級中的半導體價值預測，可以為我們的 TAM 估算提供參考。）

▲歷代 Apple 手機芯片成本趨勢

▲自動駕駛算力需求加速芯片升級

▲英飛凌對各自動駕駛等級中半導體價值的預測

結合以上觀點，及我們對 AI 在各應用場景下滲透率的分析，中金公司預測：

1、云端訓練芯片市場規(guī)模在 2022 年將達到 172 億美元，CAGR~54%。

2、云端推斷芯片市場規(guī)模在 2022 年將達到 72 億美元，CAGR~84%。

3、用于智能手機的邊緣推斷芯片市場規(guī)模 2022 年將達到 38 億美元，CAGR~59%。

4、用于安防攝像頭的邊緣推斷芯片市場規(guī)模 2022 年將達到 18 億美元，CAGR~41%。

5、用于自動駕駛汽車的邊緣推斷芯片市場規(guī)模 2022 年將達到 52 億美元，CAGR~44%。

以下是五個應用場景的詳細分析。

云端訓練芯片 ：英偉達稱霸

▲AI 芯片工作流程

訓練是指通過大量的數據樣本，代入神經網絡模型運算并反復迭代，來獲得各神經元“正確”權重參數的過程。CPU 由于計算單元少，并行計算能力較弱，不適合直接執(zhí)行訓練任務，因此訓練一般采用“CPU+加速芯片”的異構計算模式。目前 Nvidia 的 GPU+CUDA計算平臺是最成熟的 AI 訓練方案，除此還有：

1、第三方異構計算平臺 OpenCL + AMD GPU 或 OpenCL+Intel/Xilinx 的 FPGA。

2、云計算服務商自研加速芯片（如 Google 的 TPU）這兩種方案。

各芯片廠商基于不同方案，都推出了針對于云端訓練的 AI 芯片。

▲云端訓練芯片對比

從整個云端訓練芯片的市場競爭格局來看，目前 Nvidia GPU 的優(yōu)勢暫時明顯，即便是 Google 的一些深度學習訓練任務，同樣離不開 Nvidia GPU；在 GPU 之外，云端訓練的新入競爭者是谷歌的 TPU ，但目前并不對外直接銷售；英特爾方面，則在積極布局 CPU+FPGA 異構計算，并持續(xù)優(yōu)化 Xeon CPU 結構；同樣深耕 FPGA 的還有 Xilinx ；GPU銷量一直甚好的 AMD 也開始切入深度學習訓練任務。

云端推斷芯片：百家爭鳴

推斷是指借助現有神經網絡模型進行運算，利用新的輸入數據來一次性獲得正確結論的過程。推斷過程對響應速度一般有較高要求，因此會采用 AI 芯片（搭載訓練完成的神經網絡模型）進行加速。

相比訓練芯片，推斷芯片考慮的因素更加綜合：單位功耗算力，時延，成本等等。初期推斷也采用 GPU 進行加速，但由于應用場景的特殊性，依據具體神經網絡算法優(yōu)化會帶來更高的效率，FPGA/ASIC 的表現可能更突出。

▲主要云端推斷芯片對比

除了 Nvidia、Google、Xilinx、Altera（Intel）等傳統(tǒng)芯片大廠涉足云端推斷芯片以外，Wave computing、Groq 等初創(chuàng)公司也加入競爭。中國公司里，寒武紀、比特大陸同樣積極布局云端芯片業(yè)務。未來，云端推斷芯片將針對智能語音識別、智能搜索等應用場景，呈現百花齊放的態(tài)勢。

手機端的推斷芯片：格局穩(wěn)定

手機芯片市場目前包括 (1) 蘋果，三星，華為這類采用芯片+整機垂直商業(yè)模式的廠商，以及 (2) 高通，聯發(fā)科，展銳等獨立芯片供應商和 (3) ARM，Synopsys、Cadence 等向芯片企業(yè)提供獨立 IP 授權的供應商。

采用垂直商業(yè)模式廠商的芯片不對外發(fā)售，只服務于自身品牌的整機，性能針對自身軟件做出了特殊優(yōu)化，靠效率取勝。獨立芯片供應商以相對更強的性能指標，來獲得剩余廠商的市場份額。

▲手機 AI 芯片對比

從 2017 年開始，蘋果，華為海思，高通，聯發(fā)科等主要芯片廠商相繼發(fā)布支持 AI 加速功能的新一代芯片（如下圖），AI 芯片逐漸向中端產品滲透。

由于手機空間有限，獨立的AI 芯片很難被手機廠采用。在 AI 加速芯片設計能力上有先發(fā)優(yōu)勢的企業(yè)（如寒武紀）一般通過 IP 授權的方式切入。

▲智能手機 SoC 市占率分析（ 2017 ）

對這些廠商來說，中金公司認為 AI 化的主要作用是提升芯片附加價值與產品單價。根據 IHS的數據，隨著硬件性能的增強及針對于 AI 的運算結構不斷滲透，蘋果 A11 芯片的成本已達到 27.5 美元。

芯片成本持續(xù)上漲有望帶動垂直模式廠商整機售價走高，在出貨量相同的情況下為現有芯片廠商貢獻更多的營業(yè)收入。高通、聯發(fā)科、展銳等獨立芯片供應商則會受益于芯片本身 ASP 的提升。

安防邊緣推斷芯片：四方鼎立

視頻監(jiān)控行業(yè)在過去十幾年主要經歷了“高清化”、“網絡化”的兩次換代，而隨著 2016年以來 AI 在視頻分析領域的突破，目前視頻監(jiān)控行業(yè)正處于第三次重要升級周期——“智能化”的開始階段。

前端攝像頭裝備終端推斷芯片，可以實時對視頻數據進行結構化處理，“云+ 邊緣”的邊緣計算解決方案逐漸滲透。中金公司預計，應用安防攝像頭的推斷芯片市場規(guī)模，將從 2017 年的 3.3 億美元，增長至 2022 年的 18 億美元，CAGR~41%。

邊緣推斷芯片 在安防端的主要應用，基于將視頻流在本地轉化為結構化數據。這樣既節(jié)省云端存儲空間，也提升系統(tǒng)工作效率。因此，積極布局智能安防的除了英偉達、Movidius（計算機視覺創(chuàng)企），還有傳統(tǒng)視頻解碼芯片廠商。業(yè)內，海思、安霸與 Nvidia 、Movidius形成有力競爭。

▲安防 AI 芯片對比

中金公司認為 ，目前整個 安防 AI 芯片市場競爭格局穩(wěn)定，現有廠商憑借與下游客戶長期的合作，有望繼續(xù)受益于安防智能化的升級，屬于新進入者的市場空間有限。

安防 AI 芯片下游客戶穩(wěn)定，為?？低?/u>、大華股份等視頻監(jiān)控解決方案提供商?？蛻襞c傳統(tǒng)視頻解碼芯片廠商的長期合作具有粘性，同樣推出新產品，初創(chuàng)公司的競爭優(yōu)勢弱一些，尤其是在安防 AI 芯片性能差異化很難做到很大的情況下。