
調(diào)研報(bào)告顯示,隨著人工智能技術(shù)的普及和深入應(yīng)用,AI視覺芯片的市場需求不斷增長,特別是在智能制造、自動(dòng)駕駛、智能家居等領(lǐng)域,AI視覺芯片的應(yīng)用前景廣闊,各國政府都在積極推動(dòng)人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,為AI視覺芯片行業(yè)提供了良好的政策環(huán)境,例如,中國政府出臺了多項(xiàng)政策支持人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,包括資金扶持、稅收優(yōu)惠等。
一、面臨的挑戰(zhàn)?
1、技術(shù)瓶頸?
盡管 AI 視覺芯片技術(shù)取得了顯著進(jìn)展,但在算力、功耗、算法優(yōu)化等方面仍面臨諸多技術(shù)瓶頸。隨著人工智能應(yīng)用對視覺處理要求的不斷提高,對 AI 視覺芯片的算力需求呈指數(shù)級增長。然而,當(dāng)前芯片制程工藝逐漸逼近物理極限,摩爾定律的放緩使得通過縮小晶體管尺寸來提升算力變得愈發(fā)困難。在先進(jìn)制程工藝下,芯片的設(shè)計(jì)復(fù)雜度大幅增加,研發(fā)成本急劇上升,同時(shí)還面臨著漏電、散熱等問題,嚴(yán)重制約了芯片算力的進(jìn)一步提升。?
功耗問題一直是 AI 視覺芯片發(fā)展的一大挑戰(zhàn)。在邊緣端和終端應(yīng)用場景中,設(shè)備通常依賴電池供電,對芯片的功耗有著嚴(yán)格的限制。而 AI 視覺芯片在執(zhí)行復(fù)雜的視覺任務(wù)時(shí),需要進(jìn)行大量的計(jì)算,這往往導(dǎo)致功耗過高,縮短設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。如何在保證芯片高性能的同時(shí),降低功耗,成為亟待解決的問題。傳統(tǒng)的芯片架構(gòu)在處理 AI 視覺任務(wù)時(shí),計(jì)算效率較低,功耗較大。雖然近年來出現(xiàn)了一些新的芯片架構(gòu),如異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)、存算一體架構(gòu)等,但這些架構(gòu)仍處于發(fā)展階段,在技術(shù)成熟度、兼容性等方面還存在不足,需要進(jìn)一步的研發(fā)和優(yōu)化。?
算法優(yōu)化也是 AI 視覺芯片面臨的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一。隨著深度學(xué)習(xí)算法的不斷發(fā)展,算法模型的規(guī)模和復(fù)雜度日益增加,對芯片的計(jì)算能力和存儲帶寬提出了更高的要求。然而,當(dāng)前的 AI 視覺芯片在算法優(yōu)化方面還存在不足,無法充分發(fā)揮硬件的性能優(yōu)勢。不同的深度學(xué)習(xí)算法對芯片的計(jì)算資源需求不同,如何在芯片硬件架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)對多種算法的高效支持,是一個(gè)亟待解決的問題。算法的訓(xùn)練和推理過程需要大量的數(shù)據(jù)和計(jì)算資源,如何優(yōu)化算法,減少數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算量,提高算法的運(yùn)行效率,也是 AI 視覺芯片發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)之一。?
2、市場競爭?
AI 視覺芯片市場競爭激烈,呈現(xiàn)出高度集中的市場格局,頭部企業(yè)憑借技術(shù)、品牌、資金等優(yōu)勢占據(jù)了較大的市場份額,給其他企業(yè)帶來了巨大的市場份額爭奪壓力。在全球市場,英偉達(dá)、英特爾等國際科技巨頭憑借其強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)實(shí)力、廣泛的市場渠道和品牌影響力,在 AI 視覺芯片市場中占據(jù)主導(dǎo)地位。英偉達(dá)的 GPU 芯片在深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練和推理領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢,其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、自動(dòng)駕駛等高端領(lǐng)域,占據(jù)了深度學(xué)習(xí)市場的大部分份額。英特爾憑借其在處理器領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累和龐大的客戶基礎(chǔ),在 AI 視覺芯片市場也具有較強(qiáng)的競爭力,其推出的至強(qiáng)系列處理器集成了 AI 加速功能,能夠滿足企業(yè)級客戶對 AI 計(jì)算的需求。?
在中國市場,華為海思、寒武紀(jì)、地平線等本土企業(yè)在 AI 視覺芯片領(lǐng)域積極布局,取得了一定的市場份額,但與國際巨頭相比,仍面臨著較大的競爭壓力。華為海思的昇騰系列 AI 芯片在國內(nèi)市場具有較高的知名度和市場份額,廣泛應(yīng)用于智能安防、智能交通等領(lǐng)域,但受到外部制裁的影響,其芯片業(yè)務(wù)的發(fā)展面臨一定的不確定性。寒武紀(jì)專注于 AI 芯片的研發(fā),其思元系列芯片在云端和終端市場均有應(yīng)用,但在市場份額和品牌影響力方面,與國際巨頭相比仍有差距。地平線在自動(dòng)駕駛 AI 芯片領(lǐng)域表現(xiàn)出色,但隨著越來越多的企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域,市場競爭日益激烈,其市場份額的保持和擴(kuò)大面臨挑戰(zhàn)。?
除了國際巨頭和本土領(lǐng)先企業(yè),AI 視覺芯片市場還涌現(xiàn)出了眾多的初創(chuàng)企業(yè),這些企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品差異化等方面具有一定的優(yōu)勢,加劇了市場競爭的激烈程度。一些初創(chuàng)企業(yè)專注于特定領(lǐng)域的 AI 視覺芯片研發(fā),如智能安防、智能穿戴等,通過提供針對性的解決方案,在細(xì)分市場中獲得了一定的發(fā)展空間。然而,初創(chuàng)企業(yè)在資金、技術(shù)、市場渠道等方面相對薄弱,面臨著較大的生存壓力,需要不斷提升自身的核心競爭力,才能在激烈的市場競爭中脫穎而出。?
3、供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)?
AI 視覺芯片供應(yīng)鏈面臨著諸多風(fēng)險(xiǎn),其中原材料供應(yīng)和產(chǎn)能受限是最為突出的問題,對 AI 視覺芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展構(gòu)成了潛在威脅。AI 視覺芯片的制造需要大量的關(guān)鍵原材料,如硅片、光刻膠、電子特氣等。這些原材料的供應(yīng)高度集中在少數(shù)幾家企業(yè)手中,且部分原材料的生產(chǎn)受到地域、技術(shù)等因素的限制,導(dǎo)致供應(yīng)穩(wěn)定性較差。硅片是 AI 視覺芯片的核心原材料,全球硅片市場主要由信越化學(xué)、SUMCO、環(huán)球晶圓等幾家企業(yè)壟斷,一旦這些企業(yè)出現(xiàn)生產(chǎn)故障、供應(yīng)中斷等問題,將直接影響 AI 視覺芯片的生產(chǎn)。光刻膠是芯片制造過程中的關(guān)鍵材料,其技術(shù)門檻高,生產(chǎn)難度大,全球光刻膠市場主要被日本和美國的企業(yè)所壟斷,國內(nèi)企業(yè)在光刻膠的研發(fā)和生產(chǎn)方面相對滯后,對國外供應(yīng)商的依賴程度較高,這使得國內(nèi) AI 視覺芯片企業(yè)在原材料供應(yīng)方面面臨較大的風(fēng)險(xiǎn)。?
產(chǎn)能受限也是 AI 視覺芯片供應(yīng)鏈面臨的重要風(fēng)險(xiǎn)之一。隨著 AI 視覺芯片市場需求的快速增長,對芯片產(chǎn)能的要求也越來越高。然而,芯片制造過程復(fù)雜,需要先進(jìn)的制造設(shè)備和技術(shù),且建設(shè)芯片制造工廠的投資巨大,周期較長,導(dǎo)致芯片產(chǎn)能的擴(kuò)張相對緩慢。在全球范圍內(nèi),芯片制造產(chǎn)能主要集中在臺積電、三星等少數(shù)幾家企業(yè)手中,這些企業(yè)的產(chǎn)能利用率已經(jīng)處于較高水平,難以滿足市場快速增長的需求。在需求旺季或出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí),芯片供應(yīng)短缺的情況時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重影響了 AI 視覺芯片企業(yè)的生產(chǎn)和交付能力。美國對中國芯片產(chǎn)業(yè)的制裁措施,限制了中國企業(yè)獲取先進(jìn)的芯片制造設(shè)備和技術(shù),進(jìn)一步加劇了國內(nèi)芯片產(chǎn)能不足的問題,使得國內(nèi) AI 視覺芯片企業(yè)在供應(yīng)鏈安全方面面臨更大的挑戰(zhàn)。?
二、發(fā)展機(jī)遇?
1、新興應(yīng)用需求?
隨著科技的不斷進(jìn)步和人們生活水平的提高,新興應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?AI 視覺芯片的需求呈現(xiàn)出快速增長的趨勢,為 AI 視覺芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的機(jī)遇。元宇宙作為一個(gè)融合了虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人工智能等多種技術(shù)的新興領(lǐng)域,對 AI 視覺芯片提出了極高的要求。在元宇宙中,用戶需要通過各種智能設(shè)備,如虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡等,實(shí)時(shí)獲取和處理大量的視覺信息,實(shí)現(xiàn)沉浸式的交互體驗(yàn)。這就需要 AI 視覺芯片具備強(qiáng)大的算力、低延遲和高可靠性,能夠快速處理高清圖像和視頻數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)渲染和場景重建。隨著元宇宙市場的逐漸成熟和用戶規(guī)模的不斷擴(kuò)大,對 AI 視覺芯片的需求將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,為 AI 視覺芯片企業(yè)提供了廣闊的市場空間。?
智能醫(yī)療領(lǐng)域也是 AI 視覺芯片的重要新興應(yīng)用方向。AI 視覺芯片在醫(yī)學(xué)影像診斷、手術(shù)輔助、遠(yuǎn)程醫(yī)療等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。在醫(yī)學(xué)影像診斷中,AI 視覺芯片能夠快速分析 X 光、CT、MRI 等醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù),幫助醫(yī)生準(zhǔn)確地檢測和診斷疾病,提高診斷效率和準(zhǔn)確性。在手術(shù)輔助方面,AI 視覺芯片可以通過對手術(shù)場景的實(shí)時(shí)視覺分析,為醫(yī)生提供精準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航和操作指導(dǎo),提高手術(shù)的成功率和安全性。隨著 5G 技術(shù)的普及和遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展,AI 視覺芯片還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)的醫(yī)療影像診斷和手術(shù)指導(dǎo),打破地域限制,讓優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療資源惠及更多患者。隨著人口老齡化的加劇和人們對醫(yī)療健康需求的不斷提高,智能醫(yī)療市場對 AI 視覺芯片的需求將持續(xù)增長,推動(dòng) AI 視覺芯片技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的深入應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展。?
2、政策支持與產(chǎn)業(yè)協(xié)同?
政策支持對 AI 視覺芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的推動(dòng)作用,各國政府紛紛出臺相關(guān)政策,加大對 AI 視覺芯片產(chǎn)業(yè)的扶持力度,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境。中國政府高度重視人工智能和芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,將其作為國家戰(zhàn)略重點(diǎn)支持領(lǐng)域。出臺了一系列政策措施,如《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》等,明確提出要加快 AI 視覺芯片等關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,加大對相關(guān)企業(yè)的資金支持和稅收優(yōu)惠力度。國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金的設(shè)立,為 AI 視覺芯片企業(yè)提供了大量的資金支持,加速了企業(yè)的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)能擴(kuò)張。各地政府也積極響應(yīng)國家政策,紛紛出臺地方扶持政策,建設(shè)人工智能產(chǎn)業(yè)園區(qū),吸引企業(yè)入駐,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展。這些政策措施的出臺,為中國 AI 視覺芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的政策動(dòng)力和保障。?
產(chǎn)業(yè)協(xié)同是 AI 視覺芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢,通過產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的緊密合作,實(shí)現(xiàn)資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ),能夠有效提升產(chǎn)業(yè)的整體競爭力,為 AI 視覺芯片產(chǎn)業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。在 AI 視覺芯片產(chǎn)業(yè)鏈中,上游的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)與中游的芯片制造企業(yè)、下游的應(yīng)用企業(yè)之間存在著密切的協(xié)同關(guān)系。芯片設(shè)計(jì)企業(yè)需要根據(jù)應(yīng)用市場的需求,研發(fā)出具有高性能、低功耗的 AI 視覺芯片產(chǎn)品;芯片制造企業(yè)則需要不斷提升制造工藝和產(chǎn)能,確保芯片的高質(zhì)量生產(chǎn)和供應(yīng);應(yīng)用企業(yè)則需要將 AI 視覺芯片與自身的產(chǎn)品和業(yè)務(wù)相結(jié)合,開發(fā)出具有創(chuàng)新性的應(yīng)用解決方案,推動(dòng) AI 視覺芯片在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。華為海思與臺積電在芯片制造方面的合作,確保了海思 AI 芯片的先進(jìn)制程工藝和高質(zhì)量生產(chǎn);華為海思與安防企業(yè)??低?、大華股份等的合作,推動(dòng)了 AI 視覺芯片在安防監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用和創(chuàng)新。通過產(chǎn)業(yè)協(xié)同,各方能夠充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢,共同推動(dòng) AI 視覺芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)互利共贏。