三年時間內，AI如何成為芯片的“標配”？

從上游半導體IP的視角，汪洋用真實案例告訴大家，一些從事ISP算法已經10年、20年的企業，最后在相關產品的性能PK中，都表示無法贏過AI公司。

提到芯片上游設計環節，有兩個環節是繞不過的，就是EDA和IP。

而這兩個環節有一個共同的特點，就是以數十億、百億美元的銷售額，翹起了千億美元市場規模的半導體產業。

比如芯片設計IP，數據統計，該產業在2020年的銷售額達到了46億美元，是自2000年以來最好的增長年份。再看2020年的半導體產業，市場規模達到了4330億美元。

看到這里，我們不禁發問：在如此重要的芯片設計環節，中國實力究竟如何呢？

帶著這個疑問，有幸采訪了國內半導體IP授權服務商芯原股份的商業運營高級副總裁汪洋先生，就當前國產IP的多方面作了深入探討。

依據IPnest的最新排名，2020年，芯原股份位列全球第七、中國大陸排名第一。

3年時間內，芯片對傳統算法需求與AI的關系“完全錯位”

提起芯片的國產化，AI芯片在這幾年來被視為一個新機遇。

究竟AI芯片有多受熱捧呢？站在IP的角度，用汪洋的話來說，相比3年前，客戶如今對待AI的態度可謂天壤之別。

汪洋道出了自己的真實案例與感受：3年前，他向客戶推廣AI技術，在近一年內的無數次碰面中，客戶只有一個問題——用AI如何賺錢？“簡而言之，客戶知道AI是一個趨勢，但是他不清楚AI能夠帶來怎樣的效益。”

針對這一點，只能說在當時那個環境內，AI技術的呼聲雖然很高，但產業化落地的成功案例還不突出。隨著人們對“邊緣人工智能計算”有了更清晰的認知，這一情況得到了極大改觀。

“3年后的今天，我們再來看客戶產品，芯片里面只要還有一點空間，就一定要放AI進去，能放多少放多少，與之前的態度可以說是天壤之別。”不夸張的說，“無AI不芯片”已經成為當前芯片產業的一個小縮影。

至于這背后態度的前后不同，汪洋總結為“嘗到了AI的甜頭”。這怎么說？

他以ISP為例，眾所周知，這一領域在過去一直都是索尼、尼康、佳能等日本廠商的“天下”，且后來者因為缺少ISP（圖像信號處理器）算法的積累，因而進入的門檻也很高。但汪洋用自己的切身體會告訴我們，這一現象正在被顛覆。

“我們找了幾家國內從事ISP算法已經10年、20年的企業，讓他們與一家AI公司進行相關產品的性能PK，這些老兵最后都表示無法贏過后者。”需要注意的是，這家AI公司并不是專業研究ISP算法的企業，也沒有十幾、二十多年的ISP經驗，但聚焦于利用AI對現有ISP處理后的成品進行數據修復與優化。

“現在，即便研究某些特定算法20年，都難抵AI算法對其的快速顛覆，芯片對傳統算法需求與AI之間的關系已經完全錯位。”

芯片技術變革下，IP廠商的職能也正打破傳統

當前，在神經網絡處理器IP這一業務上，芯原股份的產品已經被用于40多家客戶的80多款產品中。

一般而言，從IP選型到芯片投片，芯片設計廠商需要花費約兩年時間，其中僅IP評估＋芯片設計環節就占到十幾個月時間。不得不承認，在當下芯片迭代速度不斷加快的背景下，用2年來設計一款芯片著實有點耗費時間了。

針對這一點，芯原股份提出了“芯片設計平臺即服務（SiPaaS）”的模式，即依托芯原自主設計的半導體IP，為客戶提供平臺化、全方位、一站式的芯片定制服務和半導體IP授權服務，兩種服務之間有非常高的協同效應。

“公司交付給客戶的可以是IP產品，也可以根據客戶的需求直接交付一款實實在在的芯片——客戶只需要告訴我芯片規格和訴求，基于公司已有的大量IP，我們便能夠為他定制一款芯片。”汪洋表示，“通過以Chiplet實現特殊功能IP的“即插即用”，也即IP as a Chiplet （IaaC） 理念，把過去客戶需要花費兩年時間完成一款芯片的投片，縮短到現在可能只需要幾個月的時間，就能夠做到芯片面世及出貨。”

這一模式的成功，需要IP公司具備兩點，一個是手握很好的IP，一個是懂設計。其中針對第一點，很好的IP，不只是注重性能，還需要IP類型夠全。

目前，芯原股份擁有5大類型數字處理器IP，包括GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP和ISP IP；以及1400多個數模混合IP和射頻IP。“從單類IP的技術優越性，以及擁有的IP種類的豐富度來講，芯原可以說是全球領先的IP提供商之一。”汪洋說到。

至于為什么能夠做到如此豐富，背后也有SiPaaS模式的聯動效益，“通過過往的自研和收購，我們已經逐步積累了基礎，同時利用幫助客戶定制芯片的業務，我們也能夠在第一時間了解他們的需求和痛點，繼而在服務過程中了解到IP的不足和空白之處，并戰略性地補充和優化自有的IP庫。”

與此同時，因為使用自有的IP，并一手包攬了芯片設計工作，因此相較于客戶使用不同來源IP設計的芯片，在性能優化、低功耗設計與IP整合緊密度上，芯原股份為客戶定制的芯片在市場中更具競爭力。

以芯原股份十分看好的可穿戴設備賽道為例，“以前手機芯片的難度在于通訊基帶，但是現在，不管是手表、眼鏡還是耳機，其主要門檻變成了低功耗與IP整合。”汪洋表示：“相較于廠商A＋B＋C搭積木的做法，芯原更偏向于設計特別精簡的小IP，并將它們像樂高那般緊緊相扣。此時，將芯片嵌入耳機產品后，可能前者只能運行幾小時，而搭載芯原產品的耳機能夠運行一天。”

農村包圍城市，或成超車彎道

在前面提及具體產品的時候，想必大家也已經注意到，雖然芯原股份在IP的豐富度上做到了第一，但是論及具體的IP，卻沒有見到大家更為熟悉的CPU IP。難道芯原不打算做這一塊嗎？

嚴格來看，針對CPU IP，芯原股份并沒有放棄，只是它換了一種打法，我們或許可以將之歸類為“農村包圍城市”的打法。

單看CPU這一市場，正如汪洋所說，在國內市場，從事CPU芯片的供應商就有10個以上，在基礎體系上，可以說是百花齊放，“CPU已經不是一個產品的概念，而是一個生態的概念，此時再進攻CPU市場，可能花費很多資源之后，最終才做出一點點成果。”顯然，這是不劃算的，但是CPU作為主流計算模塊，又是不可放棄的。多方綜合考慮下，芯原股份最終決定順應異構計算的趨勢，從DPU下手。

“未來的趨勢是異構計算，屆時CPU所承擔的計算工作將只是其中的一部分，而更多的計算工作則交由其他專用類關鍵模塊。”

此時，芯原股份多年來的“引進、消化、吸收、再創新”工作就發揮了效用，包括在2006年收購LSI Logic的ZSP（數字信號處理器）部門獲得DSP IP；在2010年跟Google合作繼而開始持續研發高端視頻處理器VPUIP；在2014年收購ArcSoft 軟件開發團隊后開始研發ISP IP；以及在2015年收購圖芯拿到GPU技術，繼而開始神經網絡處理器NPU IP的研發工作等。“10多年來，我們積累這些IP技術，都是有目的性的。”

汪洋進一步解釋，芯原所做的，就是拿下除CPU之外的所有關鍵模塊，“CPU領域內有很多歷史原因、生態原因，會給后來者的發展帶去較大阻力，而DPU關鍵模塊當前對生態的依賴性并不如CPU大，也就留出了機會。”

換一句話說，屆時，不管客戶用的是哪家的CPU IP，在這之外的模塊，則都可以享受芯原股份的“一條龍服務”。

當然，芯原股份也并不是完全不碰CPU IP品類，只不過相較于霸占了移動處理器市場的ARM架構，以及主要落地PC處理器市場的x86，它更為關注的是當下勢頭正盛的RISC－V。作為中國RISC－V產業聯盟的首任理事長單位，芯原已投資中國大陸第一家專業RISC－V IP公司——芯來科技，并大力推動RISC－V生態建設。

“RISC－V就是一個契機，給了中國產業一個很大的機會，可以讓廠商不用受到ARM、x86等架構的授權限制，更可以實現一種差異化創新，基于RISC－V架構做中國自己的一些差異化CPU布局。”汪洋表示。

就比如結合芯原股份的各類IP，RISC－V的開源、擴展體系讓它能夠吸納更多創新設計，此時“我們研發的DPU等各種數據處理關鍵技術與產品，就可以與RISC－V進行配合，繼而形成不同的基于RISC－V技術的產品，最終去服務不同的行業。”

而眾所周知，當前RISC－V更多落地在汽車、工業控制、通信、智能家居等泛物聯網領域，我們在上面也提到了，這也是芯原在后期頗為關注的方向。

此外，汪洋還向我們展示了其他一些國產芯實現超車的“彎道”，譬如他們正在研發的終極內存／緩存技術，“在高端應用處理器方面，我們得以用低成本實現高性能的主要秘密武器就是創新的內存管理技術，這是彎道超車的‘彎道’之一。”