字节之芯继续跳动,科技巨头扎堆造芯

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· 8月10日

字节截胡百度芯片人才。

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字节之芯继续跳动,科技巨头扎堆造芯

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图片来源@视觉中国

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文 | 字母榜,作者 | 赵晋杰,编辑 | 彦飞

在教育业务折戟沉沙后,字节跳动把目光投向了“造芯”。

今年3月,媒体曝出字节跳动正在自主研发云端AI芯片和Arm服务器芯片。字节跳动随后证实,正在组建芯片团队。如今,这一试水开始加速。

字母榜近日了解到,今年7月,字节跳动从百度手里截胡了3个芯片相关人才。百度HR部门人士透露,原因是字节“给的钱更多”。

上述人士称,目前百度拆分独立的昆仑芯片部门约有百人,字节芯片业务的团队规模有赶超之势。

几乎在同一时间,腾讯也被曝出多个芯片研发岗位的招聘信息。官方随后回应,腾讯正在研发的并非通用芯片,而是基于一些业务需要,在特定领域展开的协处理器研发尝试,比如AI加速和视频编解码等。

在造芯赛道上,字节和腾讯刚刚试水,华为、阿里、百度、小米等公司则布局已久,囊括中国互联网的几乎所有头部玩家。

从短期看,通过自研芯片,科技公司可以更好地应对全球芯片短缺危机。

在国内市场,华为被美国人“卡脖子”、被迫剥离手机业务的前车之鉴,让小米OV纷纷启动芯片研发;而在国外,谷歌也在近期加入了芯片战局。

8月初,谷歌宣布今年秋季将推出新一代旗舰手机Pixel 6和Pixel 6 Pro,搭载自研的张量(Tensor)芯片。在此之前,谷歌一直使用高通骁龙芯片。谷歌CEO桑达尔·皮查伊将这款张量芯片称为“Pixel系列史上最伟大的创新”。

“在某种程度上,我们能够控制自己的命运是一件幸运的事情。”谷歌设备高级副总裁里克·奥斯特洛说,“我们认为可以渡过难关,情况将在年底前有所好转”。

从长期看,全球计算正在进入架构创新的黄金时代。

异构计算崛起,正从通用CPU走向与Arm架构处理器、NPU(神经网络处理器)和GPU一起的并行计算和分布式计算场景。尤其是智能手机的崛起,彻底改变了曾经由PC所主导的半导体市场。

芯片产业链的日益完善,也为科技公司造芯奠定了基础。

过去几年间,Arm架构不断迭代,性能大幅提升,已经和英特尔主导的x86架构并驾齐驱。华为、字节跳动、苹果、谷歌、微软等科技公司通过购买Arm公司授权,就有机会设计出足够强力的自研芯片。

此外,英特尔之所以能够长期占据行业龙头,通过自建工厂掌握芯片产能是关键。但近年来,全球最大芯片代工厂台积电已经研发出5nm以下制程工艺;其他玩家能够通过第三方代工,生产出制程工艺并不落后于英特尔、甚至更先进的芯片,从源头上抹平技术代差。

一场新的造芯浪潮由此展开。

01

从最终用途来看,当前造芯的主要科技大厂分成了两派:智能手机厂商和云服务商。

借助2004年就已成立的海思半导体,在智能手机浪潮到来之际,华为用了八年时间,成为中国唯一一家挑战三星、苹果成功,且跻身高端品牌的手机厂商。

“华为选择了芯片作为自己的核心优势,建立了唯一的地位。”曾主管华为消费者BG战略的芮斌如此评价。

这三家厂商都从一开始,就在坚持自研芯片。华为海思麒麟一度跟三星Exynos、苹果A系列并列全球智能手机芯片出货量TOP3。

如今,这份名单上还将增添谷歌的身影。

上述手机厂商自研的SoC(片上系统)芯片,能够支撑Android、iOS等手机操作系统的基本运转;小米OV们则走向了另一条路:针对特定功能,研发协处理器。

协处理器是为了填补通用CPU的性能短板而诞生的。随着摩尔定律逐渐失效,厂商不再能够轻易从通用CPU内核中挤出更多性能,满足用户的某些特定需求。为解决这些特定需求的专用硬件——协处理器,就此诞生。

例如,小米今年3月推出澎湃C1芯片,这是一颗专用于提升手机影像功能的ISP(图像信号处理器)芯片。

图源:小米公司官方微博

OPPO和vivo也在内部筹划自家的ISP芯片。据媒体报道,OPPO首款ISP芯片将在明年初上市的Find X4系列手机上首发;vivo的ISP芯片则将在今年下半年上市的X70系列手机上首发。

除了ISP芯片之外,小米、OV也在同步推进自研SoC,但其难度远高于协处理器。

例如,早在2017年3月,小米推出了首款自研SoC芯片澎湃S1,但其发热和性能均存在明显短板。S1也成为截至目前小米发布的唯一一款SoC芯片。

2020年8月,在小米十周年演讲上,小米集团董事长兼CEO雷军曾提到,澎湃计划确实遇到了巨大困难,但“这个计划还在继续”。

此外,华为在遭到美国制裁后,芯片研发制造陷入停摆。自研芯片不仅是小米OV们冲刺高端的必要举措,也是应对未来竞争不可缺少的一环。

云服务商的造芯重点同样是协处理器,但其主要研发方向是AI芯片。

这方面起步最早的是百度。2018年7月,百度发布昆仑1代芯片。今年3月,百度昆仑芯片业务拆分独立运营,并完成新一轮融资,昆仑2代芯片进入量产阶段。

国内最早发力云计算的阿里,在2017年成立达摩院后,借助孵化的平头哥半导体公司,相继推出3款面向公开市场的芯片类产品。去年4月,阿里云宣布未来3年再投2000亿,用于云操作系统、服务器、芯片、网络等领域。

今年9~10月有望对外发布云计算IaaS服务的字节跳动,也在3月份证实了AI芯片的研发方向。

2016年今日头条用户数首次达到6亿时,字节跳动创始人张一鸣对外讲起公司未来突破点时,就曾提到一点:

公司越强大就越要往底层走,往整个社会的基础设施走。

做火山引擎、打造字节云和AI芯片,正是对张一鸣上述预判的实践。

除此之外,包括亚马逊、华为等云服务厂商也都有各自适配的服务器芯片,甚至微软也被传出计划研发基于自家Azure云服务的相关芯片计划。

02

去年,苹果基于Arm架构推出自研芯片M1,用于MacBook产品线。外界测试后发现,M1芯片的性能已经超过同档次的英特尔芯片。

目前,Arm架构已经在移动端占据大多数市场份额。而苹果M1芯片受到消费者欢迎,让越来越多的人意识到,Arm架构不仅适用于移动产品,也能够用于PC、Mac等桌面端以及服务器端计算场景,并带来一整套开发者生态。

Linux之父Linus torvalds就曾解释过Arm服务器一直无法打开市场的重要原因:开发者希望在云上运行与自己笔记本上相同的代码。因为代码都是在x86笔记本上编写的,而不是在手机上。

现在台积电的先进制程工艺,加上苹果入局后的Arm生态,终于有了跟x86生态掰一掰手腕的资格。

另外,随着过去20年全球算力发展,依托移动互联网的Arm,已成为世界最大算力架构平台。

华为芯片和硬件战略Fellow(高级专家)艾伟评价到,“2000年,英特尔主导的x86架构牢居市场份额第一,总算力输出占到全球70%;而今天,基于Arm指令的处理器总算力输出达到全球82%。”

与中国而言,基于Arm架构自研芯片还承担着减轻西方依赖的作用。

2018年中兴事件爆发后,腾讯创始人马化腾曾表示:“算是把大家打醒了。移动支付再先进,没有手机终端,没有芯片和操作系统,竞争起来的话,你的实力也不够”。

随后的华为事件,让马化腾的焦虑变成了全行业共识。用中国工程院院士倪光南的话说,“在别人的墙基上砌房子,再大再漂亮也可能经不起风雨。”

通过自研芯片打造自属服务器,成为中国企业争夺数字主权的一部分。在服务器芯片自研之外,包括华为、阿里等还在做的一件事是,加大国产数据库替代,逐步推进“去IOE”(指替代掉IBM、Oracle、EMC三家美国科技公司的产品)进程。

华为最近被曝出将要出售x86服务器业务线,而仍会保留Arm架构服务器产品线,原因之一也在于此。

此外,拥有自研芯片支持的华为泰山服务器,也是支撑华为正在构建的软件先进目标的关键一环,如旗下的华为云、自动驾驶等,都离不开自研芯片的光环加持。

华为泰山服务器和atlas 800 ai服务器

作为协处理器的一种,AI芯片成为各家云厂商寻求差异化竞争的主要手段之一。

相比使用英特尔和英伟达通用芯片,定制化的AI芯片,能够针对一家企业的特定需求,制定性能最优、功耗最低的设计方案,从而提升用户体验。

对需求量大的科技大厂而言,成本压力也是华为、阿里、百度、字节跳动等自研Arm架构、RSIC-V架构服务器的原因之一。国信证券在一份研报中称,处理器芯片占服务器BOM(物料清单)成本约40%。

而对手机厂商来说,自研芯片不仅能够建立品牌核心竞争力,而且还得以摆脱对如高通、联发科等芯片厂商的依赖,可以自主设计规划新品,甚至可以领先同行,在关键时刻抢夺时间窗口。

例如,过去十年间,小米手机缺少芯片等核心技术,品牌“高端化”迟迟无法取得突破。雷军在2020年亚布力中国企业家论坛上,提到外界对小米中低端的误解,略显委屈的表示:“干了十年,大家觉得小米还是中低端,我挺郁闷的。”自研芯片显然有助于打破这种固化认知。

更重要的是,自研芯片与中高端手机的结合,才能够让手机厂商们掌握完整的用户使用数据,进而充分洞察真实用户需求,最终转化成有针对性的特定设计方案,这也是华为、三星、苹果们维持高端市场的一种秘密手段。

与此同时,自研芯片同样能助力手机厂商赢得成本优势,增强其对产品成本的控制力,从而在同类产品竞争上,实现更优性价比。

03

科技大厂纷纷下场造芯,第一个愁坏的就是英特尔。

这场PC互联网+英特尔x86架构,与移动互联网+Arm架构的竞争中,天枰开始出现向后者倾斜的苗头。

由于苹果Mac芯片业务仅占英特尔芯片业务的5%。从业务上看,苹果Arm架构PC的推出,给英特尔带来的损失并不大。因为处于转型中的英特尔,数据中心业务才是其当前的营收重心。

与2020年初近3000亿美元高点相比,这点风吹草动,直接让英特尔市值在一周内下跌了近800亿美元。

苹果推出M1两个月后,英特尔官宣了CEO换任计划。30年的英特尔老兵、前英特尔CTO帕特·基辛格2月15日正式担任英特尔新一届首席执行官。这也预告着英特尔重回技术掌权路线。

但新的挑战有增无减。除了要解决7nm制程工艺量产难题之外,英特尔引以为傲的x86处理器市场份额,也在迎来更多对手。这里面既有老对手AMD、英伟达的蚕食,又有新晋对手华为、阿里、字节等的瓜分。

调研机构Odmia分析指出,越来越多企业开发基于Arm等其他架构的服务器,将让拥有绝对优势的传统x86 CPU产品面临一定威胁。

而在美国对华为等企业实施芯片禁令之后,彭博社预计,未来3年将会导致美国半导体企业营收减少370亿~400亿美元,全球市场占有率从48%下降至40%。

与之相对,中国半导体自给率有望提升至25%以上。

此外,随着Arm架构对自研芯片企业越来越重要,英伟达想要顺利完成收购的阻力也在越来越大。

去年9月,英伟达拟以400亿美元从软银手中收购Arm,双方交易预计将于2022 年3月完成。一旦成功,这将是有史以来最大的半导体收购案之一。

根据Investopedia数据显示,2020年,全球超过95%的智能手机、平板电脑都采用Arm架构。Arm官方预计,到2035年,全球将有超过1万亿台智能电子设备互联,芯片、AI驱动的5G物联网将成为各行各业的基础设施与“产业生命线”。

而Arm则通过IP授权,控制着物联网生态的底层架构。

一旦英伟达成功收购Arm,则意味着通过Arm,可以直接征服未来巨大的AIoT市场,从笔记本与数据中心向自动驾驶与物联网发展,形成“GPU+NPU+CPU+SoC”的全域芯片家族。

7月下旬,英国竞争和市场管理局提交的一份报告书中,提到这笔交易可能对英国国家安全产生不利,彭博社援引知情人士消息称,英国目前倾向于拒绝英伟达收购。

双方交易刚一发布时,便曾遭到来自华为、高通、微软、谷歌等公司的反对,认为将会对半导体行业产生不利影响。

虽然英伟达一再坚称不会改变Arm的商业模式,还将大举投资Arm,帮助它去满足不断增长的市场需求。但一些公司却并不以为然,它们认为,英伟达收购Arm后,可能会让它们更难获得Arm的技术。

起码,正在大力造芯的字节和百度们,都不希望这样的局面发生。

参考资料:

  • 《谷歌Pixel 6系列手机将搭载自研芯片》经济参考报
  • 《英特尔这些年的糟心事,都怪苹果?》半导体行业观察
  • 《下一个倒下的会不会是英特尔?》市界
  • 中国信通院发布的《云计算白皮书(2020年)》
  • 《中国芯片的短板与突围》底层设计师
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