互联网公司为何要造芯?对半导体行业有何影响?

       上周，CNBC报道称百度正在计划成立独立的芯片业务子公司，并且已经在和GGV、IDG等一线投资机构洽谈融资事宜。根据消息，百度独立芯片公司将面向多个市场，包括最近缺货严重的汽车芯片。与此同时，百度掌门人李彦宏在财报会上表示，公司的昆仑二号芯片也接近量产。
       虽然百度没有正面回应该消息，但是百度的股价在消息传出后两天一共上涨了近15个百分点，显示出资本市场对于百度造芯一事的态度非常积极。事实上，这样的乐观并非毫无根据，因为百度在芯片领域已经有很久积累。
       在传出成立独立的芯片公司之前，百度已经有两款芯片量产了。首先是使用在人工智能领域的昆仑系列新片。百度的昆仑计划可以追溯到2011年开始的一系列基于FPGA的云端加速器设计，并且在几年前推出了云端AI加速ASIC。目前据百度官方数据，百度第一代昆仑AI加速器主要针对云端和边缘计算，该芯片使用14nm工艺设计制造，而基于昆仑芯片的加速卡搭载了HBM内存，可实现64-256TOPS的峰值算力，功耗为150W，目前已经部署了2万片。根据这些性能数据，我们认为百度的昆仑芯片在性能方面达到了世界一流水准；可兹佐证的是，在今年的半导体芯片行业最顶级的会议ISSCC上，百度的昆仑和Nvidia的A100，微软的下一代XBOXSoC一起登上了“热点商用芯片发布”环节，这也是来自中国大陆的商用芯片难得地站在ISSCC舞台上的高光时刻。此外，第二代昆仑芯片已经完成设计并计划于今年开始量产，性能可达一代的三倍。
      
       除了昆仑之外，百度另一款自研芯片是鸿鹄芯片，该芯片主要面向语音处理场景，能实现语音降噪和语音识别功能，且满足车规标准。
       因此，根据百度之前的技术积累，我们认为其独立成立芯片公司并且面向人工智能、汽车电子、智能设备和物联网等市场都将是非常合乎逻辑的事。
       为什么互联网公司纷纷造芯？
       除了百度之外，其他中国的互联网公司也在积极布局芯片。阿里巴巴两年多前就成立了平头哥半导体有限公司，其主要业务是提供安全、智能和普惠的云端一体化计算架构，并聚焦于云计算与嵌入式两类芯片。腾讯的战略以投资为主，并花重金投资了中国GPU和AI芯片的初创公司燧原。字节跳动也在积极组建芯片团队，目前已经在各大招聘平台上有不少芯片相关职位。
       如果我们把眼光放宽到互联网相关的系统厂商，那么我们能看到更多主业非芯片的巨头公司正在布局芯片。例如，华为造芯已经成就了全球领先的半导体公司海思，而在人工智能领域，四小龙之一的依图也在两年前就公布了其自研芯片的计划。因此，互联网以及系统厂商下场造芯已经成为主流。
       为什么互联网公司要造芯呢？一方面，从需求侧考虑，互联网公司造芯是出于对于下一代风口的准备。目前来看，互联网公司的下一个大机会很有可能在人工智能、物联网/车联网、下一代智能设备等领域，而这些领域一个共同的特点就是非常倚重硬件。因此，如果想要在竞争中实现差异化，独特的硬件和芯片就是生态构建中的重要环节，而光靠软件是不够的。互联网公司亲自下场造芯，能够根据自己的生态需求去设计独特的芯片，因此与其他使用第三方公司芯片的公司来说有其独特的优势。这一点对于中国和世界上的互联网公司都是一致的，因此我们看到了除了中国的互联网巨头之外，美国的亚马逊、谷歌等主流互联网都已经在自研芯片，例如亚马逊的自研芯片已经使用在了其云服务AWS中，未来预期还将推出针对物联网和智能设备（Alexa）端的芯片；而谷歌的芯片则同样是用在了云端（AI加速芯片TPU）和智能设备（Pixel手机中的自研芯片）中。
       除了需求侧之外，从供给侧来说互联网公司造芯的条件目前也已经成熟。从大趋势来看，随着摩尔定律的增长趋缓，每一代半导体工艺节点进步引入的性能改善正在逐渐变少，因此在今天即使使用成熟的工艺（如16nm）去做芯片也不会与使用最先进工艺在性能上有数量级的差距。事实上，在目前异构计算成为新范式的今天，芯片架构的设计甚至比使用新的工艺能带来更大的性能收益，而在物联网等对于性能要求不高的领域使用成熟工艺甚至更有助于降低成本。
       除了工艺成熟之外，半导体行业的分工情况也非常有利于半导体公司造芯。Fab/Fabless模式已经成为标配，更进一步芯片设计服务公司和IP公司也已经非常成熟。以联发科为代表的公司能提供各种等级的设计服务，甚至包括spec-in这样的客户公司仅需提供芯片指标定义设计服务公司就能完成全部芯片设计环节的服务。因此，互联网公司造芯就可以依赖设计服务公司提供的经验和服务，而无需自己去组建一支庞大的团队，而是可以把更多的精力集中在规划芯片时间表、需求分析以及产品定义上。
       互联网公司造芯对半导体行业有什么影响？
       互联网公司造芯目前主要主要针对的市场是人工智能和物联网，而其对于国内半导体格局的影响我们认为也可以分成不同的目标市场来分析。
       对于人工智能芯片来说，我们认为互联网公司亲自造芯将对于其他人工智能芯片公司，尤其是大量的云端人工智能芯片初创公司，造成巨大的竞争压力。这是因为这些互联网公司是云端人工智能芯片的主要客户，而当他们亲自下场做芯片时，将会拥有第三方公司难以拥有的优势。例如，人工智能芯片领域中，目标应用非常重要，因为针对不同的应用有不同的模型算法，其对应的芯片设计也会有很大不同。互联网公司造芯能直接针对需求最强的应用研发芯片，而另一方面互联网公司对于人工智能加速芯片需求最强的应用对于第三方芯片公司来说往往是云里雾里。
       此外，人工智能芯片中其实软件编译器和算法-芯片协同设计是非常重要的一部分。在很多场景中，往往会出现第三方提供的芯片在标准benchmark上跑分非常完美，然而应用到模型架构略有改变的实际场景中其性能就会大幅下降，这主要就是因为编译器和算法-芯片协同设计没做好。互联网公司造芯可以在芯片规划的前期就撬动内部的算法部门去研发适配芯片的算法，确保芯片在实际部署时性能有保证，而第三方人工智能芯片公司通常很少有机会能和作为客户的互联网公司有如此深入的合作。
       对于物联网应用来说，我们认为互联网公司造芯将会给整个行业带来一些示范作用并加速推动市场的发展，但是并不会给其他芯片公司带来直接的竞争压力。这主要是因为物联网领域市场和客户数量远远大于人工智能加速芯片，因此最有可能出现的格局是互联网公司造芯并打造出类似苹果这样的封闭式或者半开放式生态，而相对地也会出现兼容第三方芯片平台的开放式生态。在这里，互联网公司造芯起到的作用就将类似与苹果自研芯片——它能加速整个物联网市场的技术，但是并不会成为一个垄断或者排他的竞争者。