人工智能芯片行業(yè)現(xiàn)狀,人工智能芯片行業(yè)前景如何?目前,國內(nèi)人工智能芯片市場呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢。未來人工智能芯片技術(shù)將不斷向前發(fā)展,不僅僅是用于計算、嵌入式系統(tǒng)、機器人等領(lǐng)域,還將涉及到更多的應(yīng)用場景,如智能駕駛、智慧城市、醫(yī)療健康等領(lǐng)域。
2023人工智能芯片行業(yè)現(xiàn)狀與市場發(fā)展前景趨勢分析
人工智能芯片行業(yè)現(xiàn)狀,人工智能芯片行業(yè)前景如何?目前,國內(nèi)人工智能芯片市場呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢。AI芯片的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛分布在金融證券、商品推薦、安防、消費機器人、智能駕駛、智能家居等眾多領(lǐng)域,催生了大量的人工智能創(chuàng)業(yè)企業(yè),如地平線、深鑒科技、寒武紀、云知聲、云天勵飛等。在政策大力支持下,國內(nèi)人工智能芯片市場發(fā)展迅猛。未來人工智能芯片技術(shù)將不斷向前發(fā)展,不僅僅是用于計算、嵌入式系統(tǒng)、機器人等領(lǐng)域,還將涉及到更多的應(yīng)用場景,如智能駕駛、智慧城市、醫(yī)療健康等領(lǐng)域。同時,人工智能芯片的性能和功耗也將得到進一步提升,為人工智能技術(shù)的發(fā)展提供更加強大的支撐。
近年來,隨著個人電腦、智能手機的普及,AI芯片市場也蓬勃發(fā)展起來。據(jù)億歐智庫數(shù)據(jù),預(yù)計2022年中國人工智能芯片市場規(guī)模將達到850億元,到2025年將增長至1780億元。可見,我國人工智能芯片市場還有廣闊的發(fā)展空間。
AI芯片可分為GPU、FPGA、ASIC和類腦芯片。目前GPU是AI算力的主要選擇,其并行計算能力可大幅提升計算效率,從而大幅縮短AI算法的訓(xùn)練和推理時間,成為AI時代的算力核心。數(shù)據(jù)顯示,中國人工智能芯片市場GPU占比接近90%,遠超F(xiàn)PGA、ASIC類芯片。
人工智能芯片具有兩個突出特點:一是算法與芯片的高度契合,面向終端和云端不同需求提升計算能力;二是專門面向細分應(yīng)用場景的智能芯片,如語音識別芯片、圖像識別芯片、視頻監(jiān)控芯片等。當(dāng)前的人工智能正處于產(chǎn)業(yè)化的早期階段,所有的國家都站在了同一條起跑線上。而中國政府從上至下給予了人工智能高度的關(guān)注,完成了一系列政策層面的頂層設(shè)計。而擁有大量的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)主權(quán)的管理以及應(yīng)用場景的本土化,也必將進一步助力中國本地芯片公司的崛起。而作為扎根中國的外資企業(yè)們,也應(yīng)積極投身中國的人工智能發(fā)展大潮之中,在技術(shù)、市場和人才等方面和本土公司開展共贏合作,共同助力中國人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大。
據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院出版的《2022-2027年中國人工智能芯片行業(yè)發(fā)展分析及投資風(fēng)險預(yù)測報告》統(tǒng)計分析顯示:
人工智能芯片也被稱為AI加速器或計算卡,即專門用于處理人工智能應(yīng)用中的大量計算任務(wù)的模塊(其他非計算任務(wù)仍由CPU負責(zé))。業(yè)界關(guān)于AI芯片的定義仍然缺乏一套嚴格和公認的標(biāo)準(zhǔn)。比較寬泛的看法是,面向人工智能應(yīng)用的芯片都可以稱為AI芯片。由于需求的多樣性,很難有任何單一的設(shè)計和方法能夠很好地適用于各類情況。因此,涌現(xiàn)出多種專門針對人工智能應(yīng)用的新穎設(shè)計和方法,覆蓋了從半導(dǎo)體材料、器件、電路到體系結(jié)構(gòu)的各個層次。
人工智能芯片產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游的材料與設(shè)備,中游的產(chǎn)品制造,下游的應(yīng)用市場;上游的材料與設(shè)備主要指半導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體設(shè)備,半導(dǎo)體材料包括單晶硅、單晶鍺、砷化鎵、晶體管等材料,半導(dǎo)體設(shè)備包括光刻機、等離子刻蝕機等設(shè)備;中游的產(chǎn)品制造包括芯片設(shè)計和芯片制造,芯片設(shè)計的流程主要是通過EDA進行系統(tǒng)設(shè)計、RTL設(shè)計、物理設(shè)計等過程,芯片制造包括晶圓加工、晶圓測試、晶片切割、芯片封裝等過程;下游的應(yīng)用市場主要有云計算、自動駕駛、智能手機、無人機、智能音箱、智能安防等。
人工智能芯片產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心,是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量。近年來,隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛領(lǐng)域的飛速發(fā)展,市場需求逐年擴大。
第三章 國際人工智能芯片行業(yè)發(fā)展分析及經(jīng)驗借鑒
第一節(jié) 全球人工智能芯片市場總體情況分析
一、 全球人工智能芯片行業(yè)的發(fā)展歷程
全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今,總共有三次轉(zhuǎn)移歷程。
第一階段:由美國轉(zhuǎn)移到日本。日本從裝配開始全面學(xué)習(xí)美國半導(dǎo)體技術(shù),電器時代向PC時代轉(zhuǎn)變;
第二階段:由美國、日本轉(zhuǎn)移到臺灣、韓國。日本芯片產(chǎn)業(yè)受美國施壓及本土經(jīng)濟乏力而衰落,PC時代持續(xù)繁榮;
第三階段:由美國、臺灣、韓國轉(zhuǎn)移到中國。中國芯片產(chǎn)業(yè)擁有巨大下游市場,勞動力豐富,且背靠國家產(chǎn)業(yè)政策和活躍社會資本的支持。PC時代向萬物互聯(lián)、人工智能時代轉(zhuǎn)變,激發(fā)對AI芯片的需求。
二、 全球人工智能芯片市場規(guī)模
圖表:2019-2021年全球人工智能芯片行業(yè)市場規(guī)模(單位:億美元)
數(shù)據(jù)來源:中研普華產(chǎn)業(yè)研究院
2021年全球AI芯片市場規(guī)模約為260億美元。隨著人工智能技術(shù)日趨成熟,數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善,人工智能商業(yè)化應(yīng)用將加速落地,推動AI芯片市場高速增長。
三、 全球人工智能芯片市場區(qū)域分布
歐美依然是全球人工智能芯片行業(yè)發(fā)展領(lǐng)先區(qū)域
城市AI技術(shù)的創(chuàng)新在一定程度上也代表著這個城市的AI芯片的發(fā)展水平以及發(fā)展?jié)摿Α3鞘惺浅休dAI技術(shù)創(chuàng)新融合應(yīng)用的綜合性載體,也是人類與AI技術(shù)產(chǎn)生全面感知的集中體驗地。過去幾年,全球各地的主要城市都在AI技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮了差異化作用,構(gòu)建了各自的生態(tài)體系,并在賦能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用、助力區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展方面實現(xiàn)初步效果,掀起了人類對新一輪產(chǎn)業(yè)革命的思考、認知和行動。
隨著AI應(yīng)用紛紛落地于城市層面,城市逐漸成為AI創(chuàng)新融合應(yīng)用的主戰(zhàn)場。雖然全球各地AI技術(shù)的關(guān)鍵成功要素各有差異,但總體而言都構(gòu)建了有利于技術(shù)與城市融合的生態(tài)發(fā)展體系。
四、 全球人工智能芯片行業(yè)競爭格局
近年來,各類勢力均在發(fā)力AI芯片,參與者包括傳統(tǒng)芯片設(shè)計、IT廠商、技術(shù)公司、互聯(lián)網(wǎng)以及初創(chuàng)企業(yè)等,產(chǎn)品覆蓋了CPU、GPU、FPGA、ASIC等。
根據(jù)相關(guān)市場調(diào)研機構(gòu)發(fā)布的榜單來看,前十依然是歐美韓日企業(yè),國內(nèi)芯片企業(yè)如華為海思、聯(lián)發(fā)科、Imagination、寒武紀、地平線機器人等企業(yè)進入該榜單,其中華為海思排12位,寒武紀排23位,地平線機器人排24位。
圖表:全球人工智能芯片行業(yè)企業(yè)排名
數(shù)據(jù)來源:中研普華產(chǎn)業(yè)研究院
五、 全球人工智能芯片行業(yè)發(fā)展趨勢
(1)更高效的大卷積解構(gòu)/復(fù)用
在標(biāo)準(zhǔn)SIMD的基礎(chǔ)上,CNN由于其特殊的復(fù)用機制,可以進一步減少總線上的數(shù)據(jù)通信。而復(fù)用這一概念,在超大型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中就顯得格外重要。如何合理地分解、映射這些超大卷積到有效的硬件上成為了一個值得研究的方向,
(2)更低的Inference計算/存儲位寬
AI芯片最大的演進方向之一可能就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)/計算位寬的迅速減少——從32位浮點到16位浮點/定點、8位定點,甚至是4位定點。在理論計算領(lǐng)域,2位甚至1位參數(shù)位寬,都已經(jīng)逐漸進入實踐領(lǐng)域。
(3)更多樣的存儲器定制設(shè)計
當(dāng)計算部件不再成為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器的設(shè)計瓶頸時,如何減少存儲器的訪問延時將會成為下一個研究方向。通常,離計算越近的存儲器速度越快,每字節(jié)的成本也越高,同時容量也越受限,因此新型的存儲結(jié)構(gòu)也將應(yīng)運而生。
(4)更稀疏的大規(guī)模向量實現(xiàn)
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雖然大,但是,實際上有很多以零為輸入的情況,此時稀疏計算可以高效的減少無用能效。來自哈佛大學(xué)的團隊就該問題提出了優(yōu)化的五級流水線結(jié),在最后一級輸出了觸發(fā)信號。在Activation層后對下一次計算的必要性進行預(yù)先判斷,如果發(fā)現(xiàn)這是一個稀疏節(jié)點,則觸發(fā)SKIP信號,避免乘法運算的功耗,以達到減少無用功耗的目的。
(5)計算和存儲一體化
計算和存儲一體化(process-in-memory)技術(shù),其要點是通過使用新型非易失性存儲(如ReRAM)器件,在存儲陣列里面加上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算功能,從而省去數(shù)據(jù)搬移操作,即實現(xiàn)了計算存儲一體化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理,在功耗性能方面可以獲得顯著提升。
近年來國家高度關(guān)注人工智能芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,發(fā)布一系列產(chǎn)業(yè)支持政策,為人工智能芯片行業(yè)建立了優(yōu)良的政策環(huán)境,促進行業(yè)的發(fā)展。2021 年,《“十四五”規(guī)劃綱要和 2035 年遠景目標(biāo)綱要》指出,“十四五”期間,我國新一代人工智能產(chǎn)業(yè)將聚焦高端芯片等關(guān)鍵領(lǐng)域。
從國家戰(zhàn)略高度為人工智能芯片行業(yè)建立了優(yōu)良的政策環(huán)境。各地方也根據(jù)各自的背景與條件,發(fā)布促進和扶持人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方案方針。
預(yù)計2027年中國人工智能芯片市場規(guī)模分析
預(yù)計2023-2027年中國人工智能芯片市場規(guī)模將持續(xù)上漲,到2024年,中國人工智能芯片市場規(guī)模將突破1000億元;到2027年,中國人工智能芯片市場規(guī)模達到2881.9億元。
未來行業(yè)市場發(fā)展前景和投資機會在哪?欲了解更多關(guān)于行業(yè)具體詳情可以點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的報告《2022-2027年中國人工智能芯片行業(yè)發(fā)展分析及投資風(fēng)險預(yù)測報告》。
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2022-2027年中國人工智能芯片行業(yè)發(fā)展分析及投資風(fēng)險預(yù)測報告
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