從18世紀(jì)第一次工業(yè)革命的機(jī)械化，到19世紀(jì)第二次工業(yè)革命的電氣化，再到20世紀(jì)第三次工業(yè)革命的信息化，能源、電力、物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)分別成為推動(dòng)每一次科技革命的引擎，帶來社會(huì)生產(chǎn)力的大解放和人類生活水平的大躍升。今天，由先進(jìn)計(jì)算推動(dòng)的“第四次工業(yè)革命”，又將再一次改變世界歷史的發(fā)展軌跡——算力、算法、大數(shù)據(jù)成為新的生產(chǎn)力，人工智能成為先進(jìn)計(jì)算的落地場(chǎng)景。從先知先覺的資本市場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，全球市值排名前10名的公司，有7家是從事計(jì)算科技的公司。其中，微軟的主要業(yè)務(wù)收入來源已經(jīng)從Windows切換到了云計(jì)算平臺(tái)，谷歌推出了云計(jì)算領(lǐng)域的第一顆專用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片（TPU），主持研發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的阿里云平臺(tái)的心理學(xué)博士王堅(jiān)成為中國計(jì)算領(lǐng)域首個(gè)來自于民營企業(yè)的院士。此外，算法成為抖音的“非賣品”，特斯拉自研的超高計(jì)算能力的輔助駕駛芯片成為馬斯克眼中的核心競(jìng)爭力和護(hù)城河。所有這一切都表明，未來已來，先進(jìn)計(jì)算已經(jīng)無處不在，最終將無所不能。
圖1 全球市值最高的前10名上市公司（2020年9月28日）
高性能的先進(jìn)計(jì)算成為高科技行業(yè)的競(jìng)爭主戰(zhàn)場(chǎng)
先進(jìn)計(jì)算的硬件載體是計(jì)算類芯片，其中最主要的是CPU（中央處理器）、GPU（圖形處理器）、DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）和AI專用處理器等處理器芯片和FPGA、專用加速器等其他芯片。根據(jù)國內(nèi)知名券商中金的調(diào)研報(bào)告，2019年全球處理器芯片的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1280億美金，占全球半導(dǎo)體銷售額的31%，在所有芯片中排名第一（排名第二的是存儲(chǔ)芯片），高性能的計(jì)算芯片名副其實(shí)成為半導(dǎo)體行業(yè)的競(jìng)爭主戰(zhàn)場(chǎng)。中金的調(diào)研報(bào)告中還指出，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人均算力隨之水漲船高，算力與各國人均GDP之間具有高度相關(guān)性；未來5年，計(jì)算芯片的國產(chǎn)化空間超過500億美金；異構(gòu)計(jì)算快速發(fā)展，計(jì)算芯片進(jìn)口替代空間進(jìn)一步打開。
圖2 中金公司調(diào)研報(bào)告：云計(jì)算開啟國產(chǎn)CPU和AI芯片的騰飛之路
先進(jìn)計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)就是以深度學(xué)習(xí)（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）為代表的AI計(jì)算。那么，深度學(xué)習(xí)（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）的專用（計(jì)算）芯片會(huì)不會(huì)替代CPU或者GPU這些通用（計(jì)算）芯片呢？其實(shí)，從GPS或者北斗定位芯片的發(fā)展就可以得出結(jié)論。專用的GPS和北斗定位芯片的銷量并不大，主要用于交通、海事等細(xì)分市場(chǎng)。今天大部分人都已經(jīng)采用手機(jī)來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，并不需要一個(gè)單獨(dú)的導(dǎo)航儀。而且，GPS/北斗的實(shí)現(xiàn)門檻低，作為芯片的一個(gè)功能，手機(jī)等通用芯片廠商早就把它集成進(jìn)去了。與此類似，以深度學(xué)習(xí)為代表的AI，其實(shí)也只是眾多應(yīng)用中的一個(gè)功能。就像GPS/北斗專用芯片一樣，AI專用芯片的優(yōu)勢(shì)在于細(xì)分市場(chǎng)的某些應(yīng)用場(chǎng)景，和已經(jīng)實(shí)現(xiàn)同樣AI功能的通用芯片廠商在主流市場(chǎng)上進(jìn)行多種計(jì)算單元的集成度PK、異構(gòu)計(jì)算性能的比拼就不是專用（計(jì)算）芯片廠商所擅長的了。
行業(yè)巨頭正在構(gòu)筑異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域的新賽道、創(chuàng)造新物種、搭建新生態(tài)
2020年7月，全球GPU芯片的老大英偉達(dá)的市值超過了老牌的計(jì)算芯片巨頭——CPU芯片的老大Intel，位居全球芯片行業(yè)市值第一。2019年英偉達(dá)的芯片銷售額（幾乎全是GPU芯片）只有100億美金左右，而同期Intel的總的銷售接近650億美金，其中CPU銷售額約500億美金。這反映了一個(gè)不爭的事實(shí)，在人工智能等先進(jìn)計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景，GPU將比CPU承擔(dān)更多的計(jì)算任務(wù)。但是，需要指出的是，對(duì)于任何計(jì)算芯片，CPU仍然是必要條件，即使不再是充分條件，因?yàn)橹挥蠧PU才能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的控制功能，運(yùn)行我們通常所熟悉的Windows、安卓和iOS操作系統(tǒng)。因此，不久前，英偉達(dá)果斷出手收購了CPU芯片的另外一個(gè)巨頭ARM。CPU與GPU的異構(gòu)融合，發(fā)軔自AMD的Fusion Core，現(xiàn)在看來，英偉達(dá)與ARM的結(jié)合有可能將構(gòu)建一個(gè)全新的異構(gòu)生態(tài)。此前，Intel和AMD都有自己的GPU，ARM和之前的Imagination也嘗試在嵌入式領(lǐng)域提供CPU+GPU的平臺(tái)。今天全球幾乎所有的CPU公司，都在設(shè)計(jì)自己的GPU，包括國外的蘋果、高通，中國的龍芯和華夏芯。未來單獨(dú)的CPU公司、或者單獨(dú)的GPU公司都很難打入主流的計(jì)算市場(chǎng)。
圖3 全球市值最高的前10名芯片上市公司（2020年9月28日）
可以想象，未來主流的先進(jìn)計(jì)算領(lǐng)域的芯片公司，它的計(jì)算平臺(tái)一定會(huì)同時(shí)包括CPU和GPU，假如是面對(duì)嵌入式AI或者通訊市場(chǎng)，還需要加上DSP。在云計(jì)算、邊緣計(jì)算領(lǐng)域，CPU、GPU這些通用計(jì)算處理器開始和FPGA以及深度學(xué)習(xí)（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）計(jì)算單元或者其他（通訊領(lǐng)域）的專用加速器異構(gòu)融合。這種通用和專用計(jì)算單元之間的高效協(xié)同計(jì)算，就稱之為異構(gòu)計(jì)算；可以肯定地說，異構(gòu)計(jì)算已經(jīng)成為發(fā)展最快的先進(jìn)計(jì)算領(lǐng)域之一了。剛剛傳出來的超微半導(dǎo)體（AMD）正在收購FPGA的巨頭賽靈思的消息，就是一個(gè)CPU和GPU大廠在異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域構(gòu)筑新賽道、創(chuàng)造新物種、搭建新生態(tài)的典型案例。
華夏芯致力于打造新一代異構(gòu)計(jì)算的中國引擎
圖4 華夏芯的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)
華夏芯（北京）通用處理器技術(shù)有限公司（以下簡稱：華夏芯）作為中國第一家異構(gòu)計(jì)算IP平臺(tái)、芯片及解決方案供應(yīng)商，致力于打造新一代異構(gòu)計(jì)算的中國引擎。華夏芯深耕異構(gòu)計(jì)算IP與SoC，已完成全自主64位異構(gòu)CPU、DSP及AI處理器等IP核的研發(fā)。華夏芯已構(gòu)建由100多項(xiàng)全球?qū)＠M成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，填補(bǔ)了國產(chǎn)異構(gòu)處理器領(lǐng)域的空白。華夏芯在機(jī)器視覺、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域的SoC芯片已經(jīng)量產(chǎn)，并在AI等新興領(lǐng)域自建異構(gòu)生態(tài)。華夏芯通過自主設(shè)計(jì)的Unity統(tǒng)一指令集架構(gòu)和基于此架構(gòu)的CPU、DSP、GPU、AI專用處理器系列IP與SoC在提升性能價(jià)格比的同時(shí)，顯著降低計(jì)算芯片研發(fā)成本和研發(fā)復(fù)雜度，同時(shí)縮短研發(fā)周期，減少開發(fā)人員工作量和開發(fā)門檻。