科技巨頭們為什么“跨界造芯”

在“缺芯”浪潮持續發酵下，“跨界造芯”被列入半導體行業十大熱詞。無論是車企、手機廠商還是互聯網大廠，都接二連三地扎進“造芯”賽道，甚至于連地產、家電、百貨、水泥廠等企業也直接橫跨到科技業開始造芯之路。

“造芯”早已不再是芯片公司的專場，蘋果、谷歌、特斯拉、微軟、百度、亞馬遜、阿里巴巴、騰訊等科技巨頭接連入局。對于任何企業來說，“造芯”之路都耗費巨大，但為什么汽車、手機、互聯網等大廠們還是要扎堆造芯？它們造的芯片和專業芯片廠商有什么不一樣？更進一步，國內大廠投入造芯，能緩解芯片短缺、卡脖子的困境嗎？

“跨界造芯”的互聯網云巨頭

近年來，頭部科技公司的行動出奇地一致：無論國內外，都將目光放在了“芯片”這一領域。先是手機廠商如蘋果、華為、OPPO，紛紛下海自研AI芯片。2017年，蘋果A11Bonic問世，首次采用自研GPU，首次搭載神經網絡引擎，開啟智能手機AI時代；華為“昇騰”系列芯片出爐，標志著華為正式進軍AI處理器行業；OPPO也明確進軍半導體，打造自研芯片。同時互聯網公司如谷歌、亞馬遜、BAT，也開始有所行動。國外如谷歌，2014年就開始為數據中心設計服務器芯片，2019年更是在印度組建芯片團隊。亞馬遜AWS也在2018年底披露了首款自研云服務器CPU Graviton。國內如百度，2010年就開始采用FPGA自研AI芯片，2021年百度昆侖芯2發布即實現量產。阿里2018年成立“平頭哥半導體有限公司”正式入局AI芯片，2019年首發AI芯片“含光800”。騰訊從2018年開始對燧原科技進行多輪投資之后，在2020開始自立門戶下場造AI芯片。字節跳動，2021年被曝自研云端AI芯片和ARM服務器芯片。至此，BAT等國內互聯網巨頭全部殺進芯片的領域，展開競爭。

BAT們的對手不光有英偉達、高通、賽靈思這樣的國外芯片巨頭，還有寒武紀、地平線這樣專注于研發AI芯片的創業企業，也有華為海思這樣的國產芯片頭部企業。

互聯網公司投入這么大的成本造芯，究竟看中了什么？當我們把目光轉到全球的互聯網公司，會發現這個趨勢更加明顯，幾乎所有涉及云計算和AI的科技巨頭都在做芯片。

這些云巨頭做的芯片，主要集中在幾個方面：在ARM服務器芯片布局的有亞馬遜AWS的Graviton2、阿里的倚天、華為的鯤鵬等。云端AI芯片方面有谷歌的TPU、阿里的含光、騰訊的紫霄、華為的晟騰、百度的昆侖等。云端外設芯片方面有AWS的網卡芯片、存儲芯片等；華為、騰訊的智能網卡芯片等。

那么，這些芯片都用在了什么地方？在互聯網公司，它們的去向主要是自家的云服務器。近幾年，中國的云業務市場越來越大。根據中國信通院發布的《云計算白皮書（2021年）》顯示，2020年我國云計算市場呈爆發式增長，整體規模達到2091億元，增速56.6%。巨大的云市場背后，是規模龐大的云服務器。根據Canalys的數據，中國頭部四家云服務公司為阿里、華為、騰訊、百度。其中，三家互聯網公司的服務器均超過百萬臺。為了能讓數億互聯網用戶快樂沖浪，服務器的性能至關重要，而云端AI芯片、服務器CPU芯片就是其中的關鍵一環。“AI芯片”之名源于它的用途，從技術路線上，GPU、FPGA芯片和ASIC芯片，都可以被用來做AI芯片。

AI芯片與CPU相比，具有更多ALU（邏輯運算單元）。換句話說，兩者是全才與專才的差別：CPU能夠執行復雜指令，但算力因此受到限制，AI芯片雖只能執行簡單指令，可它的算力卻比CPU高得多。恰巧，AI的訓練和推理，就是一個簡單的重復過程，用不到那么復雜的指令，用AI芯片代替CPU往往能事半功倍。為了開發最適合自家云計算和AI業務的芯片，互聯網云廠商紛紛自研芯片。AI芯片就用在這些運算、推理的云服務器上，提高它們的算力。而基于ARM架構的服務器CPU芯片，則是對標X86服務器CPU芯片，一方面提升云服務器的性能，另一方面也為可能遭遇“卡脖子”而未雨綢繆。

大廠“造芯”的門檻

這么多互聯網云計算大廠投入芯片設計，難道芯片設計就沒有門檻嗎？事實上，造芯有三大門檻：技術密集、資金密集、成本敏感。簡單來說，需要有人、有錢、有量。對于互聯網云計算大廠來說，有人有錢自然不用說，但大家其實沒有看到的一面是：大廠有量。

眾所周知，芯片投入很大，7nm開發成本在億人民幣級別，沒錢沒人都做不了芯片。因此，只有量大才能分攤芯片的成本。對于做芯片來說，量比錢甚至更重要。換句話說，如果沒有市場需求，做芯片這個邏輯本身都不成立。例如，蘋果公司每年出貨幾千萬臺手機，這個是蘋果做手機SOC芯片的底氣，同時這些量能夠極大分攤芯片的成本。正因如此，互聯網云計算大廠們掌握了全球大部分的服務器的算力，這個數量足以激勵其研發自己的服務器芯片。一旦芯片生成出來，立馬就可以產生效益，不但滿足需求，還可以分攤成本。可以說，互聯網云計算大廠們的“需求”是從云里來，自研“芯片”也是到云里去。

即便拋開互聯網公司自身的需求，AI芯片本身也是一個誘人的市場。AI芯片是一個相對年輕的行業。與CPU行業相比，還沒有哪家公司獨占AI芯片的鰲頭。這個市場養活了寒武紀、地平線、天數智芯等AI芯片創企，而近年來盯上AI的互聯網公司，自然不愿放過這塊“肥肉”。

大廠“造芯”任重道遠

從入局目的來看，現階段互聯網大廠造芯都有自己的“小算盤”，芯片“出口”方向精準，都是為了自家業務而來。海比研究院行業研究總監宋濤認為，現在國內BAT等公司采用的“設計+應用”的芯片入局方式，對于現今芯片“卡脖子”的制造環節毫無貢獻，對于“芯片荒”只是起到了錦上添花的作用。但是不排除這些科技巨頭在積累一定的經驗人才后，進軍難度更大的芯片制造。

顯然，要實現這一點并不容易，業內分析師認為，“即便科技公司造芯在未來會左右傳統芯片廠的營收，但并非短期內能實現。”

一方面，通用芯片的難度和自家業務上用的芯片研發難度并不在一個等級，造芯從來不是一蹴而就，靠的都是厚積薄發經年之功。即使對于這些互聯網巨頭來說，仍然有很長的路要走。放眼國際，從2010年第一款自主芯片到加載出今天的萬億帝國，蘋果用了10年；谷歌2018年涉足芯片加大投入，憑借高研發投入和技術積累，還在奮力追趕；三星的造芯之路開局“慘烈”，但是一步一個腳印，終在制程上超越制霸芯片行業20多年的英特爾。

另一方面，5G時代前夕的AI芯片機遇，數據在爆發式低增長，芯片行業這個蛋糕只會越來越大。現在互聯網巨頭的入局，僅僅是芯片行業的開始，而對于芯片生產來說，它只是半導體產業的其中重要一環。

有一點值得注意，從進入時間來看，在云端AI芯片領域，中國互聯網巨頭與美國同行們幾乎是同時起步。互聯網巨頭在屬于自己的垂直領域在做精細化深耕，這對中國芯片市場精細化分工打下了基礎。同時，中國互聯網巨頭有一個獨特優勢就是，可以用于自家產品上快速進行市場驗證，并快速商業化。在芯片國產化起步的階段，BAT等中國互聯網廠商的躬身入“芯”局，或許是一個小小的突破口，現階段國內芯片制造還遠未形成競爭格局，抱團取暖，尋求合作契機共同發展才是關鍵。