中國沒有真正的芯片產業

            2019-10-09 09:26 來源:未知 作者:石家莊生活網
            中國沒有真正的芯片產業

            在天津,一座距北京南部約一小時車程的城市,有一幢金碧輝煌的辦公大樓,隸屬于中國迅速崛起的人工智能(AI)公司之一——科大訊飛(iFlytek)。

            大門外戒備森嚴,大樓內的展廳卻十分耀眼,在展廳內的大型電視屏幕上,放映著美國總統特朗普對這家中國公司贊不絕口的畫面。這的確是他的模樣和聲音,但顯而易見,這段錄像是假的。這是科大訊飛對其正在開發的尖端AI技術的一次調皮的演示。

            江濤(Jiang Tao)——公司創始人之一——笑了笑,帶我們繼續參觀科大訊飛旗下其他幾項技術展品。途中,江濤用起了另一項卓越的發明——一個可以即時將普通話譯成英文的手持設備。他對著機器說話,然后一邊笑著一邊聽機器翻譯出英文:“I find that my device solves the communication problem.(我發現我的設備可以解決交流上的障礙。)”

            科大訊飛的翻譯器展示了公司可與全世界各地抗衡的AI技術能力,也強調了2017年公布的中國計劃中的一個大項目:到2030年成為AI領域的世界領導者。科大訊飛開發了內部算法,但硬件(最終實現算法的微芯片)是在其他地方設計和制造的。

            盡管中國制造了世界上大多數的電氣電子配件,但是在這些微小的、極其復雜的硅結構的生產方面,中國經歷了一次又一次的失敗。科大訊飛對外國集成電路的依賴可能會削弱它在AI領域的雄心壯志。

            不過,AI本身可以改變這一切。通過訓練和運行深層神經網絡來完成諸如語音識別和圖像處理等任務,可開發新型芯片,以便充分挖掘AI的先進功能。這些芯片的數據處理方式,與數十年來尖端硬件定義的硅邏輯電路有著本質的區別。

            這是多年來對微芯片的第一次重塑。一個更先進的芯片產業,可以幫助中國實現它真正的科技大國之夢。中國不會在這些新芯片上捉襟見肘,因為數十年來,它已經做成了很多傳統芯片。

            反而是它在AI方面的現有優勢,以及對AI算法訓練所需的海量數據的超強訪問權,可以使其在設計優化運行它們的芯片方面具有優勢。

            中國在芯片發展領域的野心也具有地緣政治意義。先進的芯片是完善新武器系統、優化密碼學和提升更強大的超級計算機的關鍵,而這些也是中美貿易矛盾愈演愈烈的重要原因。

            成功的芯片產業將使中國在經濟上更有競爭性和獨立性。對許多國家政府——包括美國和中國——來說,國家實力和民族安全都是利害攸關的。

            硅產品的愿景

            在武漢市郊,一個距上海沿長江幾天航程的城市,矗立著一家工廠,占地好幾個足球場。它隸屬于國家政策支持下的微芯片制造商——清華紫光集團(Tsinghua Unigroup)。

            在2019年年底,工廠將開始生產硅片——硅片后續將被切割成先進的存儲芯片。清華紫光的目標是將武漢工廠的規模擴大到目前規模的三倍,總費用為240億美元。

            集團正在開發兩個類似的工廠點,一個在南京的長江沿岸,另一個在成都的西邊,投入成本差不多。它們將是中國的公司有史以來建造的最大且最先進的芯片工廠。這都是中國推動芯片制造業向前發展的一部分努力。

            2014年,政府設立了國家集成電路產業投資基金。該補貼項目計劃從地方政府基金和國有企業共籌集資金1,800億美元。

            一年后,國務院發布了《中國制造2025》(Made in China 2025),這是一份全面提升中國整個制造業的藍圖,設定了一個雄心勃勃的目標:每年生產價值3,050億美元的芯片,到2030年滿足80%的國內芯片需求,高于2016年的650億美元和33%。目前,全球芯片產量價值為4,120億美元。

            中國沒有真正的芯片產業,AI芯片能扭轉乾坤嗎?

            圖注:在近日于北京舉行的高科技博覽會上,國家支持的清華紫光集團展示了顯微鏡下的芯片。

            圖注:在近日于北京舉行的高科技博覽會上,國家支持的清華紫光集團展示了顯微鏡下的芯片。

            中國還有很長的路要走。雖然中國是世界上最大、增長最快的半導體市場,但在銷售方面,沒有一個中國芯片制造商沖進全球15強。

            目前先進芯片主要由美國、臺灣、日本、韓國和西歐的公司制造。來自中國最大的經濟競爭對手——美國——的芯片約占全球銷售額的一半,而中國芯片進口量的一半也來自美國。長期以來,中國政府一直在努力打造一個強大的微芯片產業。

            20世紀50年代末,美國發明了晶體管,而中國研究人員在不久后也開發出了第一臺晶體管。但在經歷了文化大革命的動蕩之后,中國在教育和商業領域落后了。

            20世紀60年代,硅谷半導體行業迅猛發展,加上摩爾定律的提出(譯注:Moore's Law,指每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18-24個月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術進步的速度),中國新興的芯片行業陷入了一片廢墟。

            到上世紀80年代中國經濟開放的時候,已經太晚了。中國芯片制造商與外國公司合作,但其進口制造設備很快就過時了,他們甚至無法可靠地、足量地生產基本芯片。盡管中國的電子制造業在上世紀90年代開始騰飛,但官僚主義的失誤和高質量進口芯片的現成供應,阻礙了政府的進一步推進制造業。

            中國公司沒有任何能與Intel、Samsung和臺積電(TSMC)等有數十年專業知識的外國公司相競爭。美國投行Bernstein的分析師馬克·李(Mark Li)研究了亞洲芯片行業,他估計,中國最先進的芯片制造商仍落后至少五年。

            因為摩爾定律描述的芯片性能每兩年左右就會翻一番,這是一個相當大的差距。中國確實有許多低端工廠生產智能卡、SIM卡甚至基本手機所用的相對簡單的芯片,但沒有生產先進處理器所需的工廠。

            為什么中國在其他方面如此出色,而在制造先進的芯片的道路上行進地如此困難?因為芯片制造確實是太難了。最新的芯片有數十億個晶體管,每個晶體管的尺寸只有幾納米,相當于單個原子大小。

            芯片如此復雜,中國企業家不能再像對許多外國產品那樣,把一個產品拆開,復制它的設計。即使這是有可能的,中國也無法獲取設計和制造下一代芯片所需的專業知識。中國科學院高級計算機系統中心(Center For Advanced Computer Systems)主任、微處理器設計專家包云剛表示:“制造涉及數百甚至數千項技術挑戰,我們還需要很長時間才能趕上。”

            網絡效應

            人工智能可能會改變這場競賽。

            深度學習是一項人工智能(Artificial Intelligence)技術,近年來,它充分地展現了造福人類的能力,比如通過醫學成像技術發現疾病,或者讓自動駕駛車輛學會按既定道路行駛以及識別語音命令。

            深度學習技術與大部分軟件的工作方式有本質上的區別。它使用的大型網絡有點像生物大腦中的多層神經元。當網絡學習某項任務時,網絡中連續的各層級便進行級聯計算。

            每個計算的結果都會改變每一層與下一層之間的聯系。本質上,在運行的過程中,網絡會重新對自身進行編程。

            與傳統編程不同,神經網絡的圖像識別能力并不是一步步邏輯運算的結果。

            這種能力的培養需要經過仔細的訓練,并對網絡內部無數參數進行反復調整,最終才能逐漸成熟。

            研究人員很早就意識到,游戲機中的芯片(最初用于快速渲染3D圖像)比通用芯片更適于深度學習。深度學習算法仍然主要以這些圖形處理器(Graphics Processing Unit)作為訓練載體。

            圖形處理器的市場領導者之一是Nvidia,它為游戲玩家提供硬件服務。但現在Intel以及其他研制中央處理器的公司已經設計出了強大的新芯片來訓練深度學習。

            即使像Google和Amazon這樣的云軟件企業也在為他們的最佳算法研發定制的芯片。

            過去的一年內中國也宣布了類似的技術。七月,搜索引擎巨頭百度透露,該公司正在開發一款名為昆侖的芯片,用于在它的數據中心運行深度學習算法。

            九月,電子商務巨頭阿里巴巴表示將推出一家致力于生產人工智能芯片的新公司。值得關注的是,這家新公司的名字叫Pingtouge,是一種蜜獾的昵稱。這種動物來自非洲,以大膽和堅韌而聞名。

            對于中國的芯片制造商來說,人工智能潮的來臨實屬偶然。深度學習革命在加速發展之際,又恰好趕上政府最新的芯片業扶植政策。

            人工智能芯片設計依舊處于早期階段。與存儲器和邏輯電路不同,在這項技術上,中國已不甘人后。


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