30多年前,美国也曾经发动过一场对日本的贸易战,也在核心技术领域掐过日本人的脖子。那么,日本人是如何打响保卫战,又是如何在核心技术领域尤其是半导体芯片领域赶超美国的呢?这是我今天想跟大家聊的话题。

机器之心:寒武纪的产品线更新战略是什么样的,多久推出一代新的芯片?

“5G技术更大的价值和意义其实不是在手机,而是在自动驾驶、物联网等领域。”王艳辉表示,在即将到来的5G时代,5G网速将是4G的100倍,但除了速度更快以外,到底什么是5G手机的核心应用,目前来看还并不明确。未来,手机用户也需要有更多“杀手锏”应用来激活。

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寒武纪表示,旗下的终端和云端产品均原生支持寒武纪NeuWare软件工具链,可以方便用户进行智能应用的开发、迁移和调优。陈天石表示,寒武纪科技创立的初衷就是要让全世界都能用上智能处理器。寒武纪本次提出了“端云协作”的理念,这次发布的MLU100芯片可以和此前寒武纪1A/1H/1M系列终端处理器进行适配,协同完成复杂的智能处理任务。

而继2017年出货量下滑后,2018年智能手机市场形势依然不容乐观。专业研究机构集邦咨询认为,由于缺乏唤起消费者换机意愿的创新议题,预估2018年智能手机市场需求动能将持续疲弱。

实际上,早在基尔比和诺伊斯发明集成电路的第二年,也就是1960年,日本就开始了芯片的研究。1960年,日本晶体管的年产量突破1亿个,连续第二年超过美国。此时,日本半导体企业没有料到美国在1962年就跨入了芯片的实用化时代。

优德88手机版app,在本次发布会上,寒武纪1M处理器的具体参数终于展示在人们的眼前。1M使用TSMC
7nm工艺生产,其8位运算效能比达5Tops/watt。寒武纪提供了三种尺寸的处理器内核(2Tops/4Tops/8Tops)以满足不同场景下不同量级智能处理的需求,寒武纪称,用户还可以通过多核互联进一步提高处理效能。

万物互联将成现实“杀手锏”应用仍待探索

为此,日本通产省在机械情报产业局下面专门设立了一个叫作“电子情报课”的机构,负责策划计算机及其关键的存储器的开发战略。通产省还于1975年7月成立了包含多名产业界和学术界人士在内的“大型集成电路研究开发政策委员会”。经该委员会充分酝酿,通产省最终决定于1976年3月10日成立由政府和民间企业共同出资的共同研究开发组织——“VLSI技术研究组合”。

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国产手机芯片厂商同样扮演着重要角色。记者从国产手机芯片厂商紫光展锐获悉,紫光展锐已经完成了5G原型机的开发。2017年10月,紫光展锐完成与华为5G原型基站的互操作对接测试,标志着紫光展锐在加速5G标准化及商用化进程上与国际一流水平保持同步。

经过一段时间的酝酿,日本通产省于1966年启动了“超高性能电子计算机的开发”大型项目研究。该项目的目标非常明确,就是开发出可同IBM360系列竞争的高性能第三代计算机。此项目通产省直接支付给参与企业的补助金总额高达100亿日元。在通产省所属工业技术院电子技术综合研究所以及民间企业、高等院校的共同努力下,1972年预期目标总算得以实现。

其实,寒武纪科技的产品早已进入普通用户的手中。去年10月,华为发布了搭载全球首款“人工智能处理器”麒麟970的手机Mate
10系列(以及其后发布的华为P20、荣耀V10系列等),其芯片架构中就包含了寒武纪的Cambricon-1A神经网络处理器。1A也由此成为了全球首个成功商用的深度学习处理器IP产品。

5G手机据称将给业界带来新的发展机会。5G手机带宽可以达到20Gbps(每秒1000兆位,即1Gbps),手机的应用数据、照片、视频等大体积文件,云盘备份或下载等都会极速完成,购买5G手机的消费者可以感受到下载速度上明显的差异。另外,5G也会为手机带来更多娱乐性的创新体验。

日本产业发展也并不是一帆风顺,也有过不少的教训。但是,日本人兢兢业业的做事风格,使得它有着长期厚实的技术的积累。所以,我一直认为,日本走过的路,有过的教训,都是值得我们中国学习和参考的。人类发展一定会有许多共性和不可避免的道路要走,无论日本、美国还是中国,只有拥有自己的东西,做人才有底气。

科大讯飞也在发布会上披露了与寒武纪的深度合作研发项目。

对5G手机来说,手机芯片居于核心地位。高通近日宣布,将在2019年与19家手机制造商和18家运营商联合推出5G手机。在这19家手机厂商中,包括多家国内外知名手机品牌。

遏制美国公司在日本生产芯片,是日本政府当时保护本国半导体产业的一个手段。而如何提升日本自身的半导体研发技术、与美国形成产业竞争态势,是日本政府一直在思考的问题。

首款云端智能芯片:MLU 100

5G手机明年上市手机业迎来新赛道

但是,就在日本几乎要赶上IBM370的水准之时,又传来了IBM将着手开发第四代计算机“未来系统”的消息。该型计算机计划使用M比特的超大规模集成电路,而日本企业当时在IBM370对抗机种中使用的只不过是16K的LSI。这意味着日本的集成电路技术与美国存在着相当大的差距,如果不能在此关键技术领域取得突破,日本企业想超越IBM根本不可能。

机器之心:有关产品定位的问题,您认为新的芯片会对目前已有的市场产生冲击,还是会开拓出新的市场?直接对标的同类产品是什么?

中兴手机相关负责人认为,在未来的5G万物互联时代,智能手机是通往物联网的“网关”,是人类与万物交互的“神经中枢”。未来手机在5G演进中必然更加人工智能化,智能手机将可以看到、听到、考虑和了解消费者,为用户带来更强大的功能。

参加“VLSI技术研究组合”的企业全部由通产省选定。它们是日本电气、东芝、日立、富士通、三菱电机。除美国独资公司日本IBM外,几乎囊括了日本境内所有的大型半导体生产企业。同时,通产省还决定在“研究组合”下面设立一个研究基地——共同研究所,由通产省所属的工业技术院电综研和各参加企业负责派遣科研人员组成。尽管日本早先已成立了很多形形色色的“研究组合”,但由存在竞争关系的企业各自派遣研究人员组成相对稳定的共同研究所置于“研究组合”之下,这还是第一次。

与此前仅面向终端设备的芯片IP不同,本次发布会上,寒武纪推出的芯片不仅性能更强大,而且还出现了面向云端服务器等专业应用场景的产品。

5G商用可望带动新一波换机需求

北京大学科学技术史教授周程先生最近写文介绍说,1964年,美国IBM公司宣布使用了集成电路的第三代计算机360系统问世。同一年,法国最大的计算机生产商被美国通用电气公司收购。这使日本政府深刻地意识到本国企业在计算机领域所存在的巨大差距,从而坚定了无论如何也要保护和培育国内计算机产业的决心。

至此,寒武纪已经形成了覆盖智能终端设备、自动驾驶以及云端服务器的AI智能芯片IP产品线。“寒武纪未来计划发布自己的编程语言,”陈天石说道,“我们希望自己的合作伙伴能够基于这套软件系统发布自己的产品。”

国内智能手机市场在经历前些年的高速增长后,市场整体出货量自2017年开始显现下滑局面。国际数据公司统计,2017年中国智能手机出货量为4.443亿台,和2016年相比下滑了4.9%。造成手机市场下滑的原因包括多方面:市场饱和、迭代周期平缓、产品升级与功能创新匮乏,都在一定程度上抑制了用户购买欲望。

但在1970年,IBM又开发出了使用大规模集成电路的370系列计算机。于是,日本通产省又被迫启动了数个与计算机相关的大型项目研究,如1971年的“图像信息处理系统的开发”。该项目跨度为十年,总补助金额为220亿日元。

机器之心:我们能否期待下一代消费级NPU的消息?

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我说这一个例子,是想说明,拿来主义在世界工业发展史上是属于普通的行为,但是,关键是拿来之后怎么办?我可以很不客气地说,日本人是学了人家的技术提升了自己的产业竞争力,而我们中国人是学了人家的皮毛,但是挣了不少的钱。

陈天石:MLU100是寒武纪公司长期积累的成果,基于Cambricon指令集,在机器学习领域适用面广。而且得益于寒武纪在微结构方面的创新,达到了最高每秒166.4万亿次定点运算的峰值。

此外,集邦咨询拓墣产业研究院分析师姚嘉洋向记者表示,由于5G手机带来的是下载速度的明显提升,这也牵涉到电信业者的服务模式变化。电信业者或是其他服务供应商,或许会在影音服务上提供更高质量的影音体验,例如2K影像或是简易型VR服务给消费者。通过此种方式,来提升消费者对于电信业者的黏着度。当然,在电信服务费用上,相信也会有适度调整。

1964年,基尔比所在的德州仪器公司向日本政府提出,要在日本设立全资公司生产芯片。由于日本企业此时尚未启动芯片的生产,出于培育国内半导体产业的考虑,通产省对德州仪器公司在日本设厂的申请极力拖延。与此同时,日本政府利用融资优惠、税收优惠等手段开始积极引导本国企业从事芯片的研发和批量生产。德州仪器公司在独资设厂受阻的情况下,决定拒绝将芯片基本专利转让给日本企业。而日本政府则寻找借口迟迟不批准其在日本提出的芯片专利申请,以致日本企业在国内从事芯片的生产无需太多顾忌专利侵权问题。

机器之心:寒武纪在2018年选择了“由端入云”的发展方向,是出于什么样的思考?以及如何看待云端计算的发展趋势?

伴随着5G手机的临近,将对国内业已饱和的智能手机行业带来变革机会。专家预测,未来5G的商用,将带动新一波换机需求。

世界上第一台电脑

正如MLU的系列命名所示,寒武纪希望把旗下芯片的应用范围由神经网络(Neural
network)扩展到机器学习(Machine
Learning)的加速任务上。由于IP授权的方式利润空间有限,进军云端市场或许是寒武纪作为新一代芯片公司发展的必然道路。

中兴通讯终端首席执行官程立新不久前在上海表示,2017年中国的智能手机市场销量下滑,行业由增量市场向存量市场转变。“2018年中国手机市场将是5G来临前的寒冬,手机市场整体需求下滑,手机品牌将面临重新洗牌局面。”

特朗普发动中美贸易战,第一个中枪倒下的,是中国著名的通讯设备制造商中兴通讯。中兴的倒下,让我们知道了中国在芯片制造领域与世界的距离。同时更让我们惊醒:掌握核心技术有多么的重要。

陈天石:寒武纪公司从2016年起,逐步推出了寒武纪NeuWare软件工具链,实现对tensorflow、caffe和mxnet的API兼容,并同时提供了寒武纪专门的高性库,可以方便地进行智能应用的开发,迁移和调优。目前,由于寒武纪在终端的广泛应用,已经有不少客户在寒武纪NeuWare之上构建了他们的应用。

5G网络能够提供高速率、低时延、可靠安全的增强型移动宽带服务。从2013年起我国启动了全球规模最大的5G试验,2018年我国已经启动5G第三阶段技术研发试验,也是5G展开规模试验、进行市场布局的关键一年。在近期举行的首届数字中国建设峰会上,工信部信息通信发展司司长闻库表示,预计今年年底进行第一批5G芯片的流片并在2019年春节前后完成,2019年上半年开展商用基站建设,2019年下半年生产出第一批5G手机。目前,三大通信运营商和多家网络通信企业正在紧锣密鼓地开展5G技术测试研发。5G手机成为各大手机厂商争抢的新赛道。包括华为、小米、维沃在内的多家手机厂商表示,将于2019年推出5G手机。

1980年,日本的集成电路对美贸易出现顺差。到1986年,日本半导体产品的国际市场占有率便开始超越美国。上世纪80年代,日美贸易战争中打得最为惨烈的战场就是半导体。虽然如此,日本以自己独有的核心技术,在其后十年中,除个别年份外,日本的国际市场占有率始终高于美国。1995年,世界半导体企业前十中,日本占了5位:NEC、东芝、日立制作所、富士通、三菱电机。这种状况直到1995年微软推出视窗95,英特尔推出与之相配套的改进型奔腾处理器之后,才发生了根本性的逆转。

中科曙光也在发布会上推出了基于Cambricon
MLU100的服务器产品系列“PHANERON”。这款服务器可支持2-10块寒武纪MLU处理卡,面向多种智能应用任务。其中PHANERON-10集成了10块寒武纪人工智能处理单元,可以为人工智能训练应用提供832T半精度浮点运算能力,在推理时提供1.66P整数运算能力。中科曙光表示,新一代服务器可以在典型场景下将能效提升30倍以上。

“5G的发展关键在于应用。”中国上市公司协会会长王建宙近日表示,5G技术已经不再是障碍,如何应用5G技术是创新和发展的关键。5G技术在大幅提高网络容量之外,未来和人工智能技术的融合以及通过uRLLC类型应用的发展将是引爆市场的关键。

中日两国的产业发展,有着一个共同的经历,都是从模仿开始的。电脑、电视机、冰箱,都是美国人发明的,日本人把它们从美国扛回来,全部拆开之后,研究一个问题:美国人生产的玩意儿有什么缺陷?结果,日本人仿造的同类产品,比美国人制造的正宗产品还要先进,而且日本人会堂而皇之地打上一个标签“MADE
IN
JAPAN”。而我们中国企业最初也从美国和日本扛回一些产品模仿,模仿出来的东西比原装产品糟糕得多,有的企业还敢打上“美国制造”、“日本原装”的标签,因为这样来钱。

陈天石:寒武纪相信智能是一个快速增长的市场,我们愿意和全世界的同行实现合作共赢。

5G将带领人们进入一个全新的通信技术时代:一方面它为万物互联、万物智能提供了非常好的技术基础,将开启万物互联之门;另一方面,5G可以改变人们的行为方式及手机的形态。不过,在专家看来,当前5G手机在核心功能和应用方面仍有待探索。

“VLSI技术研究组合”的最大功绩是成功开发出了半导体加工过程中的关键设备——缩小投影型光刻装置。为开发这种精密装置,“VLSI技术研究组合”以势在必夺之势,在共同研究所内组建了相互独立的三支团队。三支团队研发半导体加工装置的技术路线虽然不尽相同,但都取得了重大突破。这些技术突破为日本后来在缩小投影型光刻装置乃至整个半导体生产设备领域确立优势地位奠定了基础。“VLSI技术研究组合”启动以前,日本半导体生产设备的80%左右依赖从美国进口,但到了上世纪80年代中期全部半导体生产设备都实现了国产化,至80年代末日本的半导体生产设备的世界市场占有率超过了50%。1980年,全球半导体生产设备销售额最高的十大公司中,日本只有1家;1989年迅速增长到5家。如以缩小投影型光刻装置这项关键设备为例,1980年前几乎全部从美国进口,但从1985年开始,日本的国际市场占有率便超过了美国,到2000年时,除荷兰的AMSL外,生产、销售这种关键生产设备的厂家都是清一色的日本公司。

寒武纪1M处理器延续了前两代IP产品的完备性,可支持CNN、RNN、SOM等多种深度学习模型,此次又进一步支持了SVM、k-NN、k-Means、决策树等经典机器学习算法的加速。这款芯片支持帮助终端设备进行本地训练,可为视觉、语音、自然语言处理等任务提供高效计算平台。“这意味着使用1M的设备可以根据用户行为对应用进行个性化定制,”陈天石表示。“本地训练同时也解决了用户数据隐私的问题。它是全球第一款支持本地机器学习训练的智能处理器产品。”据悉,该产品可应用于智能手机、智能音箱、摄像头、自动驾驶等不同领域。

市场调研公司CounterpointResearch近日发布报告称,5G智能手机将于2019年进入初步商业化阶段。随着各国开始部署5G基础设施,5G手机销量将会大幅增长。中国、美国、韩国和日本将成为5G基础设施部署和推动智能手机销量增长的关键市场。预计到2021年全球5G智能手机出货量将达到1.1亿部。

日本企业又再接再厉拿下了80%的全球市场份额,迫使英特尔、摩托罗拉等多家美国半导体企业退出了存储器领域的竞争。至于“研究组合”作为主要目标开发的1MDRAM,日本企业抢占到近90%的世界销售份额,远远地将美国的半导体生产厂家甩在了后头。

在发布会上,寒武纪的合作伙伴们展示了基于寒武纪芯片的部分应用方案。其中联想推出了基于Cambricon
MLU100的服务器ThinkSystem
SR650。该产品为2U2路机架式规格,支持两个MLU100智能处理器计算卡。这款服务器打破了37项服务器基准测试的世界纪录。

“目前4G通讯标准的生命周期已经进入中后段,过去3-4年的大规模换机需求动能逐渐放缓,市场开始将目光移往渐成气候的5G通讯标准,期待能创造新一波的换机需求。”集邦咨询研究协理范博毓称。手机中国联盟秘书长王艳辉也表示,当前国内智能手机行业创新不足,用户换机动力下滑,在此形势下5G手机将会带来一波换机潮。

进入21世纪,日本半导体产业由于固步自封,未能及时变动企业研发体制。加上后来日本电子企业纷纷抛售电脑事业和手机事业,使得日本半导体产业尤其是芯片的生产又重新落后于美国。但是我们看到,最近几年,以NEC、索尼和富士通为代表的日本电子企业,借助于人工智能产业的发展,重新回归芯片以及相关系统的研发,并凭借长期积累的技术,使得日本的AI产业出现了领跑世界的势头。全自动驾驶汽车时代的到来,将会使得日本的芯片研发与生产迎来新的春天。

在去年11月份的发布会上,陈天石展示了服务器级AI处理器MLU系列的发展计划,寒武纪希望将自己的产品从神经网络加速拓展到机器学习,以及更多任务中。本次发布的又一大重点就是首次亮相的Cambricon
MLU
100云端AI芯片,以及以此为基础的云端智能处理计算卡。“在三年前,我们就开始了两颗测试芯片的研发了。我们时刻准备着将自己的产品放入云端。”陈天石表示。今天推出的产品正是寒武纪稳步推进的成果。

工信部相关负责人近日表示,预计2019年下半年我国首款5G手机将上市。当手机已成为信息社会人们不可或缺的“日常标配”,具有更快网速的5G手机将给用户带来哪些新鲜感?又将给智能手机市场带来哪些影响和改变?

有些读者很反感我拿日本与中国做比较,认为我是故意抬高日本,贬损中国。我很理解这一种反感,因为我们中国人的血液中,缺乏一种自我反省的DNA,我们总认为自己是对的,错的都是别人。即使自己错了,打死也不肯承认。正因为有这一种劣根性,导致我们很难以一种谦恭的心态去对待别人、看待自己,也导致了我们缺乏一种精益求精的精神,往往很难做出精品,芯片和发动机便是如此,这也是我最为担忧的问题。

寒武纪的智能处理器主要针对于人工智能领域计算机视觉、语音识别等方面的任务,面向智能手机、安防监控、可穿戴设备、无人机和智能驾驶等各类应用。据称,其专为神经网络任务优化的架构可以使其达到传统四核CPU25倍以上的性能。

由于在共同研发过程中逐渐掌握了集成电路的高精度加工以及晶圆大口径化、印刷电路的快速检测等技术,故日本在存储器生产领域取得了骄人的成绩。

机器之心:寒武纪的新一代芯片在推出之后将与哪些公司展开合作?

1942年,在美国诞生的世界上第一台电脑“ENIAC”,它是一个占地150平方米、重达30吨的庞然大物,里面的电路使用了1
.7468万只电子管、7200只电阻、10000只电容、50万条线,耗电量150千瓦。显然,占用面积大、无法移动是这一台电脑最直观和突出的问题;如果能把这些电子元件和连线集成在一小块载体上该有多好!我们相信,当时有很多人思考过这个问题,也提出过各种想法。典型的如英国雷达研究所的科学家达默,他在1952年的一次会议上提出:可以把电子线路中的分立元器件,集中制作在一块半导体晶片上,一小块晶片就是一个完整电路,这样一来,电子线路的体积就可大大缩小,可靠性大幅提高。这就是最早的有关集成电路的构想。晶体管的发明使这种想法成为了可能,1947年在美国贝尔实验室制造出来了第一个晶体管,在晶体管发明后,1958年至1959年之间,基尔比和诺伊斯分别发明了集成电路,也就是我们通常说的“芯片”的雏形。

5月3日,智能芯片公司寒武纪科技在上海举办了2018产品发布会。会上,寒武纪正式发布了多个最新一代终端IP产品——采用7nm工艺的终端芯片Cambricon
1M、首款云端智能芯片MLU100及搭载了MLU100的云端智能处理计算卡。

第三代终端芯片:寒武纪1M

陈天石:寒武纪公司有着一支高效、执行力强的研发队伍,以及一个稳定的技术路线图,会以较快的速度不断推出新的产品满足市场的需求。寒武纪2017年11月发布终端IP产品1A和1H的时候,就预告了今年5月份的新IP产品1M,和云端MLU100芯片。

机器之心:针对新一代芯片,寒武纪是否会推出相关软件API,和完整的解决方案?

陈天石:端侧的智能处理是非常重要的,因为端可以最快速的响应用户的需求,能以非常低的功耗、非常低的成本、非常小的延迟,帮助用户理解图像、视频、语音和文本。但是,云侧的智能处理可以把很多端的信息汇聚在一起。比如,在一个城市中有大量的摄像头,如果想要知道一个特定的物体在多个摄像头间的运动轨迹,就需要在云侧进行智能处理。

另外,终端的数据量有限,只能根据单个用户的数据对机器学习模型进行微调。而云可以看到大量用户的数据。因此,云端的智能处理在数据方面有其不可替代的巨大优势,可以利用海量数据,训练出非常强大的模型。

在人工智能技术的发展过程中,神经网络正不断迈向更深、更复杂的方向,而硬件则正朝着机器学习任务处理专用的道路前进。目前,国内已出现十余家人工智能芯片公司,而寒武纪是其中的佼佼者。作为全球唯一一家AI芯片独角兽,寒武纪于2016年诞生于中国科学院计算技术研究所,并率先推出了商用化的深度学习专用处理器NPU。

陈天石:我们通常不称自己是NPU,因为Neural Processing
Unit把应用面限定在神经网络上。事实上,寒武纪做的是MLU(Machine Learning
Unit),各种机器学习算法(包括神经网络深度学习,也包括多种传统机器学习算法)都能很好地支持。在终端,寒武纪这次发布了IP产品1M,前所未有的具备本地的训练能力,这给终端用户个性化、定制化、适配化的智能服务提供了应借鉴支撑。1M的PPA也有很大的进步,可以达到5Tops/W。

机器之心专访了寒武纪科技的创始人和CEO陈天石,他就一些我们感兴趣的话题进行了解答。

首先是终端处理器部分。今天发布的寒武纪1M是这家公司的第三代机器学习专用芯片,其性能超越此前广泛使用的寒武纪1A十倍。去年11月6日,寒武纪在北京举行了公司成立以来的首场发布会,陈天石在会上披露了1M处理器的发展计划。

陈天石:这次发布会上,曙光和联想都推出了基于寒武纪的云服务器新产品。我们也在深入同各大云计算企业深入合作。

MLU100采用寒武纪最新的MLUv01架构和TSMC
16nm工艺,可工作在平衡模式和高性能模式主频下,等效理论峰值速度则分别可以达到128万亿次定点运算/166.4万亿次定点运算,而其功耗为80w/110w。与寒武纪系列的终端处理器相同,MLU100云端芯片具有很高的通用性,可支持各类深度学习和常用机器学习算法。可满足计算机视觉、语音、自然语言处理和数据挖掘等多种云处理任务。搭载这款芯片的板卡使用了PCIe接口。

机器之心:相对市场上已有的同类芯片,新的产品在设计上具备哪些优势?

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