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人工智能AI芯片,国产替代势头强劲,但也面临瓶颈。

2024-05-31财经

国产AI芯片发展现状

人工智能(AI技术在过去十年里突飞猛进,给各行各业带来了深刻变革。作为推动AI技术发展的关键硬件基础,AI芯片的重要性日益凸显。在这一背景下,国内企业和研究机构在AI芯片领域取得了长足进步,国产AI芯片替代进口芯片的势头强劲。

一些国产AI芯片在性能和功耗方面表现不俗,展现出可喜的发展前景。例如,地平线计算机推出的"旷视"系列AI芯片,在视觉识别、语音识别等AI应用场景中表现出色,性能可与英伟达等国外先进产品媲美。海思的达芬奇架构AI芯片也在手机、物联网等领域大放异彩,功耗低、能效比高。 紫光同创、寒武纪等公司的AI芯片产品也在特定场景下具有一定优势

国产AI芯片取得上述进展,得益于国家战略层面的大力支持和产业政策的引导,以及企业和研究机构在资金、人才等方面的持投入。但国产AI芯片发展也面临着一些瓶颈和挑战,制约了其进一步突破和赶超国际先进水平。

国产AI芯片面临的瓶颈

制程工艺落后

制程工艺水平直接决定了芯片的性能和功耗表现。目前,国内AI芯片制程工艺普遍落后于国际先进水平。大多数国产AI芯片采用28纳米或16纳米制程工艺,而国外先进产品已经进入7纳米或更小的先进制程。制程工艺的差距,导致国产AI芯片在运算能力、能效比等方面无法与国外顶尖产品全面媲美。

制程工艺落后的根源在于国内缺乏先进制程工艺的自主可控能力。目前,7纳米及以下先进制程工艺主要被台积电、三星等国外厂商所垄断,国内企业难以获得。突破制程工艺瓶颈是国产AI芯片发展的当务之急。

缺乏自主指令集架构

指令集架构是芯片的"操作系统",决定了芯片的运算方式和效率。目前,绝大多数国产AI芯片都是基于ARM或x86等外国架构,缺乏自主可控的指令集架构。这不仅增加了对外国技术的依赖,也限制了国产芯片的定制化能力和创新空间。

拥有自主指令集架构,可以针对AI算法和应用场景进行专门定制优化,充分发挥硬件潜能。例如,谷歌的TPU芯片就采用了定制的指令集架构,在AI推理加速方面有着卓越表现。自主指令集架构是国产AI芯片实现自主可控、提升性能的关键一环。

AI算法创新能力有限

AI算法是驱动AI芯片发展的核心动力。目前,国内在AI算法创新方面能力仍显不足,主要是移植和优化现有算法模型。虽然取得了一些成绩,但与国外巨头相比,差距依然明显。

AI算法的创新需要大量基础理论研究的支撑,以及海量数据和算力的支持。国内在这些方面都存在短板。算法创新还需要具备跨学科的复合型人才,目前国内这方面人才储备也不足。如果算法创新能力得不到根本提升,将严重制约国产AI芯片的长远发展。

高端AI芯片设计人才短缺

AI芯片设计是一项系统工程,需要多学科人才的通力合作。包括芯片架构师、算法工程师、版图设计工程师、验证工程师等,每个环节都对人才素质要求很高。

目前,国内这方面的高端人才明显匮乏。一方面,人才培养跟不上产业发展的步伐;另一方面,国内AI芯片企业在薪酬、发展空间等方面难以与国外巨头相媲美,造成人才流失。高端人才的匮乏已经成为制约国产AI芯片发展的"硬伤"之一。

突破路径

面对上述瓶颈和挑战,国内企业和研究机构需要在多个层面持突破,才能真正实现国产AI芯片的崛起。

工艺水平提升

制程工艺是AI芯片性能的根本决定因素。 国内企业和研究机构必须加大投入,掌握7纳米及以下先进制程工艺,缩小与国际先进水平的差距

一方面,要加快国产装备材料的发展步伐,打破国外垄断,实现自主可控;另一方面,也要积极开展国际合作,引进先进工艺技术。还需加强对中后端芯片制造环节的投资,形成完整的芯片制造生态链。

自主指令集研发

拥有自主指令集架构是国产AI芯片实现自主可控的基础。国内企业和研究机构应当加大在这一领域的投入,研发出真正属于自己的指令集架构。

可以在现有开源架构的基础上进行创新,也可以全新设计。无论采取何种路径,都需要紧密结合国内AI算法和应用场景的特点,实现定制化优化。还要注重生态建设,为自主架构打造完善的软硬件生态环境。

算法创新

算法创新是推动AI芯片发展的核心动力。国内企业和研究机构需要加大在基础理论研究、前沿算法探索等方面的投入,培养算法创新能力。

一方面,要加强与高校、科研机构的合作,整合优势资源,推动基础理论研究;另一方面,也要鼓励企业自主创新,打造算法创新的良性生态。还需要加大算力和数据资源的投入,为算法创新提供必要的支撑。

人才培养

高端AI芯片人才是支撑产业发展的根本。国内需要从多个层面着手,打造人才高地。

高校要加大AI芯片相关专业的人才培养力度,优化课程设置,强化实践教学环节。企业也要主动承担起人才培养的责任,建立良好的培养机制。再者,政府还需出台相关政策,为人才提供良好的发展环境和激励机制,吸引和留住人才。

国产AI芯片发展取得了可喜进展,但也面临着诸多瓶颈和挑战。制程工艺落后、缺乏自主指令集架构、算法创新能力有限、高端人才匮乏等,都是当前国产AI芯片发展的掣肘。

要实现国产AI芯片的突破和崛起,需要在工艺水平提升、自主指令集研发、算法创新、人才培养等方面持发力,打破瓶颈,补足短板。只有这样,国产AI芯片才能真正赶超国际先进水平,助力人工智能产业的腾飞。