【南京眼】阿里的“含光”，能治好中国的“芯病”吗？

组织部新来了年轻人，而且这个人，大家都认识。

2019年9月25日，阿里巴巴“2019云栖大会”在杭州正式拉开帷幕。在本次会议上，阿里巴巴正式对外发布了全新的含光800芯片。据称这是全球最高性能的AI推理芯片。

该芯片由阿里达摩院和中天微合并而成的“平头哥半导体”生产，虽然阿里达摩院成立时间不长，但是在过去两年里，已经在国际顶级学术会议上累计发表近450多篇论文，在自然语言处理、智能语音、视觉计算等领域算法夺得40多项世界第一。

而中天微公司更是芯片业内大名鼎鼎的企业，在过去十几年里，中天微成功设计出了多款自主知识产权的嵌入式CPU内核，是国内唯一一家能够提供自主CPU内核和安全芯片的厂商。

在业界标准的ResNet-50测试中，含光推理性能达到78563IPS，比目前业内最好的AI芯片性能高四倍；能效比500IPS/W，是第二名的3.3倍。阿里巴巴首席技术官张建峰表示，“这是互联网公司研发的第一款芯片，这是万里长征第一步”。阿里巴巴有足够的能力去做传统公司的事情，“我们用一年半时间，就完成了芯片的制作。所以，阿里巴巴将成为软硬件一体化协同发展的公司”。

复杂的技术细节，是大多数人无需了解的，大多数人只关心一件事：目前芯片已经成为中国最大的进口产品，也因此屡遭某些国家在产业上卡脖子，提高国产芯片产业水平，已经成为当务之急，阿里的含光800，能否成为改善中国芯片短缺现状的契机？

显然，大多数人会认为，对于区区一款芯片，这个话题未免有些太大，作为信息技术革命的核心产业，2018年全球半导体市场规模接近5000亿美元，这样庞大的产业自然有复杂的产业链，和如繁星般众多的产品。

如果粗略划分的话，半导体产业链大体可以分为硅原料、芯片设计、晶圆加工、封测，以及相关的半导体设备这几部分。

首先，芯片的原料硅便是一个难关，太阳能级高纯硅要求纯度99.9999%，全世界一半的产能在中国，而芯片使用的电子级高纯硅要求99.999999999%，却几乎全赖进口，这方面的传统霸主是德国Wacker和美国Hemlock(美日合资)，而中国直到2018年江苏的鑫华公司才实现量产，目前年产0.5万吨，而中国一年进口15万吨。

硅原料之后，便是加工了，将硅加工为芯片的设备主要有光刻机，蚀刻机，离子注入机，其中高端光刻机只有荷兰阿斯麦公司(ASML)生产，目前制程工艺能够达到7nm，而中国的制程水平在28nm和65nm之间，距离国际先进水平有十五年左右的差距。

蚀刻机的情况比光刻机要好很多，中国16nm刻蚀机已经量产运行，7-10nm刻蚀机也在路上了，所以在这方面，中国几乎没有受到科技封锁。而在晶圆上注入硼磷等元素要用到“离子注入机”，70%的市场份额是美国应用材料公司的，2017年8月中国才有了第一台国产商用机。

将高纯硅加工为芯片的工厂被称为“晶圆厂”，其中只制造芯片、不负责设计的企业被称为晶圆代工厂，这必须得先说台湾的台积电。正是台积电的出现，才把芯片的设计和制造分开了。

2017年台积电包下了全世界晶圆代工业务的56%，规模和技术均列全球第一，市值甚至超过了英特尔，成为全球第一半导体企业。大陆最大的代工厂是中芯国际和上海华力微电子，但技术和规模都远不及台积电。

晶圆代工厂主要负责制造，而负责设计的就是常规意义上的“芯片企业”，主要玩家有美国的高通、博通、AMD，中国台湾的联发科，大陆的华为海思、展讯，其中世界上一半手机装的是高通芯片，博通是苹果手机的芯片供应商，AMD和英特尔基本垄断了电脑芯片。

华为是中国最强大的芯片设计企业之一

值得一提的是三星和英特尔既有晶圆的制造能力，也有芯片的设计能力，两方面技术都很强，在制造上，有10nm制程的工艺能力，仅次于台积电的7nm。

芯片的最后一道工序是封测，这方面的企业主要有台湾的日月光和大陆的三大封测巨头，长电科技、华天科技、通富微电。

而作为最终产品的芯片，产品类别也不是只有一种或者少数几种，而是要比公众想的丰富的多。著名芯片设计公司Ti有多达数万种产品。芯片并不只有CPU，GPU，或者是NPU这些东西。集成电路分为数字、模拟和数模混合。CPU、NPU和SoC只能算是数字芯片下面的一个门类，而本次阿里研发的含光800AI芯片又只是NPU庞大产品序列里面的一种。

2015年至2020年，国内半导体产业计划投资650亿美元，其中设备投资500亿美元，再其中480亿美元用于购买进口设备。算下来，这几年中国年均投入130亿，而英特尔一家公司的研发投入就超过130亿美元。

由此可见，中国芯片的落后是系统性的，并非一种芯片超过世界先进水平就可以力挽狂澜。但是阿里的含光800仍然有不同凡响的重要意义，因为它有可能对现有的芯片产业格局进行“降维打击”。

因为打败马车的，并不是更好的马车，打败电话的，也不是更好的电话，虽然在某些产业有后发优势，但是在汽车，芯片这样资本技术双密集的产业中，先发者常年投入大量资金和人力物力，奠定的竞争优势几乎是不可动摇的。后发企业往往难以逾越。除非产业发生革命，发生让大家的技术积累一起归零的“破坏性创新”。

以汽车为例，虽然奇瑞，吉利等国产汽车奋起直追，但是丰田，大众仍然占据优势，而且这优势还不是短时间能够追上的。但是现在新能源汽车开始取代石油汽车，站在舞台中心的厂商变成了美国的特斯拉，中国的比亚迪，蔚来等，而且中国在技术上和产能上都不落下风。

同样的变化也发生在芯片产业中，在21世纪初，芯片产业的代表是英特尔，彼时的英特尔无比强大，“win—intel”的联盟牢不可破，有稳定的市场和无比充裕的资金，竞争对手AMD只能苟延残喘，看不出短时间内有什么企业能够撼动英特尔的地位。

但是时过境迁，现在英特尔虽然仍然无比强大，但是美国“芯片霸权”的象征已经悄无声息的换成了高通。英特尔制程上，在10nm的技术上进展缓慢，输给了台积电的7nm，而为苹果生产的移动通讯芯片信号不佳，发热严重，最终苹果被迫抛弃了英特尔，与高通达成了和解。

为什么英特尔衰弱了？原因很简单，英特尔虽然在电脑芯片（CPU）上处于绝对优势，但是却没能抓住移动芯片，也就是SOC的发展机会。电脑芯片的需求虽然稳定，但是在某种意义上已经是不再增长的“夕阳产业”，而智能机的市场却在过去十年里飞速增长，每年全球需要十几亿台手机，庞大的新需求蓝海让高通、三星、华为，连带台积电业绩飞速增长，相较之下，英特尔就落后了。

高通骁龙是最具知名度的手机芯片

而同样的道理，目前移动手机的市场也接近于巅峰，5G的普及即将让我们进入“万物互联”的物联网时代，物联网时代的产品不仅需要芯片，而且还需要更多芯片，根据IDC去年发布的《中国制造业物联网市场预测2016-2020》，到2020年将有500亿的终端与设备联网，未来50%的数据将在云端储存、分析和处理。

而含光800正是应用于云端计算的强大芯片，这里的强大既体现于性能，也体现于性价比，与同类型的Nvidia P40芯片相比，具有极大优势。

目前含光800已开始应用在阿里巴巴内部核心业务中。根据云栖大会的现场演示，在城市大脑中实时处理杭州主城区交通视频，需要40颗传统GPU，延时为300ms，使用含光800仅需4颗，延时降至150ms。拍立淘商品库每天新增10亿商品图片，使用传统GPU算力识别需要1小时，使用含光800后可缩减至5分钟。

也就是说，含光800并不仅仅是一款性能达到世界先进水平的AI芯片，而且标志着在物联网时代的芯片领域，中国已经处于优势地位，在物联网芯片市场发展，云端计算逐步成熟的过程中，中国的芯片领域的市场份额和话语权会越来越大，最终将会彻底脱离目前芯片产业的弱势地位。

当前物联网和AI的浪潮证明，在未来，随着云计算的逐渐普及，“算力”将会成为和电力，铁路一样的基础设施，如何设计和制造高能效的算力芯片，已经成为芯片产业发展的重要方向，当前，国外的亚马逊，谷歌，国内的阿里，华为等企业，都在这条赛道上投入了巨资。其中阿里巴巴是国内最早开始云计算研究的公司。

早在2007年，后来的阿里巴巴首席架构师王坚在阿里互联网会议上，提出了一个建议，“阿里需要掌握自己的核心技术”，这个建议打动了马云。2008年，王坚带着团队，着手做看不到前景的阿里云。

由于技术难题一直攻克不下，最艰难的时刻，阿里云团队失去了80%的员工，内部多次对这个烧钱项目提出质疑，众矢之的就是YunOS（阿里旗下的智能操作系统）的前身云手机业务，宕机、黑屏、故障频频，耗费巨资却迟迟做不出成绩。

随着时间的推移，不论是社会还是公司内部，质疑的声音越来越多。在知乎上就有许多大V曾断定王坚是个骗子，说他的想法不切实际。

一直到2013年，阿里云才初次展现了自己的威力，这一年，阿里云收购了万网，为用户提供了完整的云服务。得益于优秀的产品质量，阿里云的口碑开始逆转。

2014年5月，阿里云开始在香港提供服务，成为了中国第一家有能力提供海外云计算服务的公司，2015年1月，12306把车票查询业务放到了阿里云上，春运高峰期间，阿里云承担了12306系统中75%的流量，以往抢票期间系统瘫痪的情况大为改观。

2016年10月，阿里云与杭州政府合作，共同开展城市大脑计划，利用人工智能指挥交通。

目前阿里云在全球19个地区运营52个可用区，成为首家覆盖美、英、德、日、中全球前五大云计算市场的中国云计算厂商。美国权威机构统计，阿里云营收规模连续两年位居全球前三，是名副其实的云计算头部玩家。

一度被阿里巴巴员工当做骗子的阿里云当家人王坚

目前，阿里巴巴已经拥有了国际顶尖的云计算平台，同时研发了强大的FPGA异构云服务器“舜天”以及GPU异构云服务器“昊天”，而本次“平头哥半导体”发布的“含光800”则是一款神经网络处理器，顾名思义是专门处理深度神经网络算法的芯片。从设计开始就是针对神经网络的推理运算特征的，专精一处，可以对内存和计算单元实现高效的组织管理，提高效率。正是适用于云计算平台的芯片。目前已经应用于阿里云服务的各个场景。

在《列子·汤问》中，“孔周曰：‘吾有三剑，惟子所择。一曰含光，视不可见，运之不知其所触，泯然无际，经物而物不觉。’”这样的能力，用来形容这款芯片内含的，无形却又强大算力真的再合适不过了。相信含光800的发布，会是一条宏伟生态链构建的开始，国产芯片的未来可期