嘉楠科技的AI芯片“上下”之道：IC开发上云，应用场景下沉

原标题：嘉楠科技的AI芯片“上下”之道：IC开发上云，应用场景下沉

IC开发方面通过“上云”来充分利用云的灵活算力降本增效并缩短开发周期，芯片应用场景则聚焦安防、新零售等“下沉”场景开发新一代ASIC芯片赋能AIoT，嘉楠科技已经摸索出一套连接“云+AI+边缘”的芯片新打法。

从2016年Alpha Go横空出世，AI这个词就热度不断。现在说起AI，可能大家瞬间想到的是那些五花八门的AI智能音箱：Siri、亚马逊Alexa，微软小冰，以及国内的百度小度、小米小爱等。但其实经历过“三起两落”的AI，随云计算、IoT、5G等技术的成熟，更大的可能性在智慧农业、智能安防、自动驾驶以及新零售等产业互联网垂直场景。

来源：《产业智能化白皮书——清华大学全球产业研究院》

与此同时，受益于国家政策引导和企业的广泛部署，资方和市场均看好AI芯片的发展走向。据中金报告预测，2022年国内整体AI芯片市场规模将会达到596.2亿美元，CAGR（复合年均增长率）57%，其中云端训练AI芯片172.1亿美元，CAGR 53.5%，云端推断芯片71.9亿美元，CAGR 84.1%，边缘计算AI芯片352.2亿美元，CAGR 55.2%。可以说AI芯片领域整体是有很多机会的，但最大的机会在哪呢？

来源：《AI芯片：应用落地推动产品多样化——中金研究部》

应用场景聚焦下沉，AI芯片的最大机会在于边缘

如同Alpha Go需要48个Google AI芯片的加持才得以在国际棋坛大杀四方一样。作为AI架构的核心部件，伴随算法的迭代，AI芯片也经历了从CPU、GPU、FPGA、到现在主流ASIC芯片的发展过程，其通用性和延展性逐渐收缩，更加聚焦于产业互联网时代“网连万物”（即通常所说的AIoT）的应用要求。

具体来讲，07年以前对芯片还没有特别强烈的需求，通用的CPU芯片即可提供足够算力。之后随着移动互联网的诞生和发展，高清视频和游戏快速发展，在图形处理方面更有优势的GPU发展迅速，在这之后一段时间内成为当时AI芯片的主流。

但是，GPU只是在图形处理上有优势，对于AI深度学习则没有针对性优化。与此同时，随着4G以及大数据和云计算等技术的发展，AI作为一个老技术焕发出新生机，在人脸识别、自然语言处理、语音识别、无人驾驶等领域的需求日益扩大。这时候针对深度学习开发的 FPGA芯片和ASIC芯片开始登上舞台。

FPGA（FIELD-PROGRAMMABLE GATE ARRAY），即 “现场可编程门阵列”，又被称为“万能芯片”。用户通过烧入FPGA配置文件，来定义门电路以及存储器之间的连线，用硬件描述语言（HDL）设计其硬件电路，从而定义需要芯片的功能。但缺点是单芯片成本和功耗依然比较高。

但随后IoT和边缘计算等的发展，使得产业互联网的计算需求得到前所未有的释放。“这些边缘设备相比于高运算力，更加灵活和即时的运算反馈更加重要，所以这个阶段单芯片体积更小、成本更低、功耗更小的ASIC芯片称为新的主流”，国内AI芯片明星公司嘉楠科技CEO张楠赓如此总结道。而像嘉楠K210等针对端侧的AI芯片也更加与现在智能工农业生产场景和C端生活场景中形形色色的海量设备所需要的AI算力、感知交互能力、实时交互能力以及训练数据隐私等需求所匹配，提供设备边缘侧的立体化支持。

另一方面，经过长期发展的通用化芯片领域如CPU等成为巨头盘踞的地方，Intel、NVIDIA都有很完整的产品矩阵。而现在AI芯片，尤其是ASIC现在竞争还不是很充分，而且其应更加适配边缘端的特性也连接了一个万亿级的IoT市场，也是国内小巨头入场的机会。“端侧AI现在还有很多机会，是个蓝海，更适合创业者去折腾”，张楠赓在一次采访时如此说道，这也代表了国内AI领域这些年轻创业者们对于大技术趋势的判断。

IC开发聚焦上云，AI芯片研发的最大机会则在云计算

其实在AI芯片的开发和制造过程中，其硬件成本比较明确（受制于原料供应、工艺水平、供需关系等决定）一定时期内也比较固定。而经典 IC 开发环境中，IC 、 IT 团队都面临着EDA 峰值性能需求难以满足；数据迁移耗时费力；多项目并行发生资源抢夺；长达数周的EDA进程被停电等外力中断；异地办公图像卡顿；数据安全等一系列问题挑战。

来源：《全球及中国芯片产业发展解析——前瞻产业研究院》

与此同时，国内AI产业的蓬勃发展带来一个全民IC（半导体芯片）时代。除传统IC企业外，互联网企业也加入的入场则带来了如云这样的新生产工具，给了灵活算力部署以可能，以应对IC开发过程中的EDA过高等问题，将成为未来降低IC开发成本，突破8：20定价法的机会所在。

对此，嘉楠科技技术副总裁吴敬杰在前不久举行的AWS技术峰会上，以解决CPU密集峰值需求场景为例，介绍嘉楠科技利用AWS助力IC开发的过程：通过Jenkins 对接AWS API, 嘉楠科技在有新代码提交时启用AWS Spot Instance, 在余量不足时启用On demand的EC2 Instance，降低自采设备造成的大量闲置运维成本，并能在第一时间满足CPU密集峰值需求。同时，AWS提供的远程虚拟桌面解决方案，实现从云到客户端加密和云上桌面+云下一并管理。云也大幅简化嘉楠的资源使用分析操作，提升了分析操作的准确度。

AWS灵活的SDN网络，使嘉楠在几分钟内在云上构建符合需求网络成为可能，从而得以投入更多精力优化业务本身。目前嘉楠科技的网络架构，如果用传统方式搭建需要2个月，但用云的方案搭建仅仅用了两周时间。

得益于和AWS的合作，能够快速部署IC开发的高效率大大解放了嘉楠的数字生产力。嘉楠在2018年全球首发量产7nm投片，并成功推出RISC-V AI芯片勘智K210。目前已经在智能农业、人脸识别门锁、无感门禁、智能水表等场景落地。

在分享会的最后，吴敬杰总结了6点云端进行IC开发的优势：大幅弥补经典 IC开发环境的不足；满足深工艺对设计资源的需求；云计算成本通过优化可与传统方案持平，但能够获得更丰富的计算资源；高性能云计算服务可助力端侧 AI 芯片设计和应用；云端安全性被充分考量；Silicon Proven（硅验证）是IC业对工具价值的最终评定标准。

诚如吴敬杰所讲，云端进行IC开发有诸多优势，IC开发上云也是“云+AI”的某种体现。但面对AI领域甚至是泛科技领域的大中小公司争相入局，聚焦广阔IoT的边缘端的AI芯片场景下沉则是新的机会所在。“上云”和“下沉”，对于AI芯片来说，这两者并不冲突。

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