魏少军教授：AI芯片三大问题 中国芯片产业快速增长背后的隐忧

3月15日，清华大学魏少军教授在上海慕尼黑展的SEMI中国举办的IC产业与技术投资论坛上，带来了2017年中国集成电路最近统计数据的解读，中国芯片产业在高速发展的背后，还存在哪些短板？AI芯片目前发展存在哪些问题？AI能够成为集成电路产业发展的主要推动力量吗？

魏少军教授指出，2017年，全球半导体产业录得近年来最大增长，令人振奋。但是，2017年的增长中存储器贡献了绝大部分，除去存储器后，产业增长不到10%，中国集成电路产业一如既往大踏步前进，发展速度上仍然高于全球产业增速。

2017年，全球集成电路增长（含存储器）22.2%，2017年全球存储器增长64%，2017年，全球集成电路（不含存储器）9.64%。中国集成电路全球占比7.78%，在存储器领域中国目前是空白，去掉存储器，中国集成电路全球占比11.28%。

从2013年起，中国进口集成电路的价值就超过2000亿美元，这一现象在2017年再次出现，且创下历史新高，达到2601亿美元，一举突破2500亿美元大关，远远超过当年进口原油的价值1623.3亿美元。这里有部分集成电路产品大幅涨价的因素，但是金瓯芯片价值超过2000亿美元，由此产生的贸易逆差也创新历史新高，达到了1932.6亿美元，接近了2000亿美元。

2017年芯片设计业达到2073.5亿，销售额第一次超过2000亿，在设计业里面。

据IC Insight数据，2017年全球半导体公司年研发投入大于10亿美元的前10名，总计研发投入达359亿美元，其中英特尔依130亿美元居首，高通为34.5亿美元，博通为34.2亿美元分别居第二与第三，台积电为26.5亿美元，它们的研发投入占销售额之比，英特尔达21.2%，高通为20.2%及博通为19.2%，以及台积电占8.3%。

在中国半导体业中，企业之间研发的投入是有差异性，如领先的中芯国际每年研发投入在2-3亿美元，占销售额之比约为8%，仅达到全球代工研发投资的平均值。另据魏少军博士提供的数字，中国半导体业的年研发总计费用为45亿美元，还不及英特尔公司的一半。美国十分害怕中国半导体业的成功，会动摇它的“老大地位”，因此会尽一切可能的方法来阻碍我们的进步。而中国半导体业方面也认为未来中国的崛起与强国之路，半导体业绝不能拖后腿。

2017年，芯片封测业在维持了多年比较平缓的增长后，首次录得超过20%的年增长率，达到20.8%，对应的销售额达到1889.7亿元人民币。与芯片制造业相类似的，外商在华独资企业功不可没。不过，可以预期的事，外商在华企业的贡献爱封测领域要比在芯片制造领域所占的比例低一年。尤其是通过前两年的并购和扩产，本地企业的贡献率在提升。

2017年中国芯片制造业延续了2016年的快速增长势头，全年销售达到1448.1亿人民币，比上年增长28.5%，为近年来的最高值，这一统计包含了在华外商独资企业的经营数据，所有制造业的快速增长包含这些企业的贡献。2018年芯片制造业务要比2017年增长15.6%。芯片的制造基地聚集在北京、天津、无锡、厦门。

著名半导体行业评论家莫大康先生表示，依据中国芯片制造业的现状，基本上可分成两类，一类是8英寸及以下生产线（特种器件不在此列），它们能够依据市场作出自主决策，及自负盈亏，已经在走市场化道路。另一类，包括先进工艺制程的12英寸生产线，以及三条存储器生产线等，它们一定要从产业利益的高度出发，不会拖累迈向强国之路的后腿，那怕暂时的亏损也一定要努力，迅速的挺进。

AI能够成为集成电路产业发展的主要推动力量吗？芯片是实现AI的当然载体，魏少军教授指出，人工智能崛起的三个基本要素为算法、数据和算力。 AI芯片的三大问题：第一、算法本身还在不断演进，我们只能将现有的算法作为储备。第二，一种算法对应一种应用，没有统计的算法；第三、AI的杀手级应用在哪里？

工欲善其事必先利其器，人工智能的根本是智能芯片。离开芯片你没办法找到第二种人工智能的实现方法，未来的至少10年内你找不到可替代芯片的方法。从计算能力看，目前主要的人工智能芯片是GPU。GPU的计算能力比CPU大概提高了5倍，存储能力是2倍到4倍。目前Intel占了71%的市场，Nvidia占了16%。Nvidia在分立式GPU上占据主要优势。而人工智能主要应用于分立式GPU。一种芯片方案是通过FPGA，与纯CPU/SW相比性能提高5~10倍，功耗下降到了GPU环境的20%。

架构创新是AI芯片不可回避的话题。AI需要架构创新，以软件来定义芯片技术，智能软件是实现智能的载体，智能芯片承载所需要的计算。可重构的计算芯片技术允许硬件架构和功能随软件变化而变化，实现软件定义芯片实现AI功能时具有独到的优势，具备广阔的前景。