人工智能（AI）將如何通過消費(fèi)類應(yīng)用影響半導(dǎo)體市場？從云端到邊緣；從摩爾定律到專業(yè)化本報告致力于研究人工智能（AI）對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的影響。據(jù)麥姆斯咨詢介紹，在摩爾定律放緩和數(shù)據(jù)隱私監(jiān)管日趨嚴(yán)格的今天，人工智能的發(fā)展趨勢顯得尤為重要。雖然20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初期出現(xiàn)了分布式計算，其中集成了越來越強(qiáng)大的中央處理器（CPU）和圖像處理單元（GPU），但是智能手機(jī)的出現(xiàn)使得計算設(shè)備的需求變得更高效、更小巧、更低功耗。

本報告研究領(lǐng)域

計算的集中化是滿足信息技術(shù)（IT）演進(jìn)趨勢的合理解決方案，并且片上系統(tǒng)（SoC）和云計算技術(shù)的充分融合，將成為信息安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果。人工智能算法，尤其是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）應(yīng)用較多，在圖像和語音識別方面能夠給出較好的結(jié)果。相比較其它深度、前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要考量的參數(shù)更少，使之成為一種頗具吸引力的深度學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)。

在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）世界中，一個新的概念越來越流行：智能邊緣計算。邊緣指物聯(lián)網(wǎng)的每個邊緣設(shè)備都具備處理數(shù)據(jù)的能力，而不是簡單將數(shù)據(jù)儲存在云中。但是在這種情況下，云計算仍然非常重要。為了滿足業(yè)務(wù)所需，在數(shù)據(jù)同步到云之前，邊緣設(shè)備需要自己處理分析數(shù)據(jù)。雖然GPU適用于云計算，但由于能耗過高，不適合邊緣計算設(shè)備。谷歌（Google）的Edge TPU則是GPU、CPU和其它ASIC 解決方案在邊緣計算方面的補(bǔ)充。阿里云于2018年也宣布將戰(zhàn)略投入到邊緣計算技術(shù)領(lǐng)域，并推出了首個物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算產(chǎn)品Link Edge，打造云、變、端一體化的協(xié)同計算體系。

隨著摩爾定律的放緩，半導(dǎo)體公司必須了解并遵循這些發(fā)展趨勢，為專用軟件提供所需的硬件。對于成像領(lǐng)域中的人工智能，蘋果（Apple）公司的iPhone X利用其專用硬件：A11處理器中的Neural神經(jīng)引擎和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來進(jìn)行3D人臉識別的學(xué)習(xí)和算法改進(jìn)，例如會隨著用戶使用而更新手機(jī)內(nèi)部存儲的人臉數(shù)據(jù)，讓識別基準(zhǔn)與用戶人臉變化保持同步，這樣也有利于增強(qiáng)Face ID的速度以及安全性。本報告研究了兩種不同類型人工智能芯片架構(gòu)（嵌入式SoC和專用芯片）的發(fā)展趨勢，并介紹了成像領(lǐng)域中的人工智能芯片（例如視覺處理單元或視覺處理器）和音頻領(lǐng)域中的人工智能芯片（例如音頻處理單元或音頻處理器），以及相關(guān)算法。在所有人工智能應(yīng)用中，專業(yè)的優(yōu)化需要軟件和硬件的共同發(fā)展與配合。

智能接口的發(fā)展之路

主要人工智能領(lǐng)域的營收將飛速增長本報告重點(diǎn)關(guān)注了三類有前景的硬件市場：智能手機(jī)、無人機(jī)、智能家居。下圖展示了在視覺處理單元/視覺處理器和音頻處理單元/音頻處理器方面，嵌入式SoC和專用芯片的營收情況。根據(jù)我們對成像和音頻技術(shù)的分析與預(yù)測：人工智能硬件市場方面，在2023年將會產(chǎn)生230+億美元的人工智能芯片營收，包括100+億美元的嵌入式SoC營收和130+億美元的專用芯片營收。增速方面，嵌入式SoC在2017~2020期間的復(fù)合年增長率為96%，在2020~2023期間的復(fù)合年增長率為31%；專用芯片在2017~2020期間的復(fù)合年增長率高達(dá)501%，在2020~2023期間的復(fù)合年增長率為36%。

人工智能營收：嵌入式SoC vs. 專用芯片

最有前途的人工智能市場是智能手機(jī)。我們認(rèn)為成像相關(guān)的人工智能將廣泛嵌入手機(jī)應(yīng)用處理器（AP）中。對于音頻相關(guān)人工智能，根據(jù)不同公司的選擇及技術(shù)狀態(tài)，我們可以看到既有嵌入手機(jī)應(yīng)用處理器中，也有采用專用的獨(dú)立芯片。同樣，本報告也研究了集成人工智能技術(shù)的無人機(jī)市場，包括中端無人機(jī)（最低平均銷售價格為500美元）和高端無人機(jī)（平均銷售價格為1200美元）。人工智能技術(shù)將主要使用視覺處理器來識別環(huán)境障礙，以及判斷手勢以控制飛行。對于智能家居市場，很可能使用所有架構(gòu)。這使得該市場與眾不同，但又有非常豐富的數(shù)據(jù)和資源，因此智能家居市場擁有龐大的生態(tài)系統(tǒng)。有前途的創(chuàng)業(yè)公司將與谷歌、蘋果、Facebook、亞馬遜、微軟、百度、阿里巴巴、騰訊和小米合作，共同“挖掘”這個日益受到監(jiān)管的資源寶藏。數(shù)據(jù)就是金錢從軟件時代到互聯(lián)網(wǎng)，再到如今的大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)的量和復(fù)雜性都經(jīng)歷了從量到質(zhì)的改變，可以說大數(shù)據(jù)引領(lǐng)人工智能發(fā)展進(jìn)入重要戰(zhàn)略窗口。各種應(yīng)用都需要數(shù)據(jù)來創(chuàng)建更精準(zhǔn)、更高效、更靈活、更優(yōu)秀的人工智能算法。獲得最佳算法可以提高應(yīng)用的滲透率和接受度，顯然也可以提高營收。

人工智能領(lǐng)域有哪些廠商？他們的戰(zhàn)略、愿景和文化是什么？本報告回答了這些問題，并闡述了人工智能軟件和硬件的未來趨勢。激烈的競爭在傳感器公司（如ams、索尼、樓氏電子）之間，以及應(yīng)用處理器公司（如蘋果、海思、高通、英偉達(dá)）之間展開。谷歌、蘋果、Facebook、亞馬遜等互聯(lián)網(wǎng)公司也將發(fā)揮核心作用，因?yàn)樗麄兤渲幸恍┕菊谠O(shè)計自己的硬件，并正在大量收購或投資人工智能軟件技術(shù)。

人工智能硬件：消費(fèi)類應(yīng)用的價值鏈

人工智能“戰(zhàn)役”剛剛開始，我們試圖“破譯”其中涉及的各方力量和局勢。這是一項激動人心的研究，因?yàn)檫@場“戰(zhàn)役”不斷地且快速地發(fā)生著變化。