详解百度造芯！AI处理器量产2万片背后：构建生态是重点

智东西（公众号：zhidxcom）作者|温淑编辑|漠影

智东西2月18日消息，2021开年伊始，国内互联网巨头的造芯“战火”在春节序曲的余韵中持续绵延。作为国内互联网造芯“热门选手”之一的百度，在2月份市值创下新高、首次突破千亿美元，同时其芯片业务将在新一年中迎来新进展。

据百度今天发布的2020年第四季度财报，为进一步增强百度智能云的算力优势，百度自主研发的百度昆仑2芯片即将量产，并将部署在搜索、工业互联网、智能交通等业务领域。

此前，百度首款通用AI处理器百度昆仑1已于2020年实现2万片规模的部署。据称，相比百度昆仑1，百度昆仑2性能将实现3倍的提升。

目前，国内各大互联网厂商已在造芯赛道上集齐。除了百度以外，阿里巴巴旗下半导体公司平头哥在2019年发布了云端AI推理芯片含光800；腾讯在2020年成立了深圳宝安湾腾讯云计算有限公司，其业务范围涵盖集成电路设计和研发……

各大互联网厂商纷纷布局芯片背后，它们在芯片设计方面拥有怎样的优势？在国内几大互联网造芯“选手”中，已经实现自研芯片规模部署的百度，秉承着怎样的商业和技术思路？又将在未来推出怎样的芯片产品？

为回答这些问题，智东西挖掘互联网造芯背后的机遇与挑战，并解读百度自研芯片背后的商业、技术逻辑。

一、AI应用“倒逼”芯片功能进化，算力成互联网厂商新需求

回顾各大互联网厂商造芯之路，既面临着前所未有的机遇，也面临着极大挑战。

一方面，各大互联网厂商积极布局芯片设计市场背后，是智能化浪潮之下，新的市场需求涌现出来，互联网厂商相比传统芯片厂商具备了独特优势。

回顾传统芯片市场，几十年来，传统芯片厂商深耕硬件，沿袭低功耗、高算力的思路，依赖制程节点向物理极限逼近来保证产品竞争力。基于这一思路以及芯片设计能力，英特尔、Arm已分别雄踞多年传统的PC、手机市场多年。

但是，新一轮智能化浪潮不仅对硬件提出高要求，还要求软件算法做到极致。因此，AI芯片需要在软件、硬件两方面均达到要求，这为芯片市场带来了新的机遇。

从下游应用市场来看，近些年来，智慧能源、智能制造、智慧政务、智能交通、智能家居等领域逐渐兴起。而互联网厂商已在数据积累、算法成熟度、市场渗透能力方面做到了领先，占据了推动智能化变革的先机。

从AI发展本身的需求来看，AI的三要素是算力、算法和数据。传统互联网厂商在算法和数据方面具备天然优势，想要引

另一方面，互联网厂商造芯是一条“前无古人”之路，入局的玩家同样面临着挑战。

一位业内人士告诉智东西，在芯片产品设计过程中，互联网厂商面临的挑战主要来自于商业和技术两方面：

在商业方面，自动驾驶、HPC、通用计算等等各方面应用都具备着良好的前景，但这些应用的落地势必需要很长时间。玩家能否脚踏实地、一个步骤一个步骤地去实现目标，这是一个很大的挑战。另外，在每个领域中，都有不止一个玩家在布局，“强敌环伺”同样是挑战。

从技术角度来说，互联网造芯要回到芯片行业本身的规律，“把芯片产品做好”这个目标本身，对互联网厂商的技术能力提出了要求。这位业内人士称：“我们也看到，有一些互联网厂商造芯，背后得到了公司的支持，也拥有良好的应用场景，但最终并没有实现很好的落地。”

二、百度造芯背后：10年磨一剑，要打造软硬兼备的开放生态

目前，百度的自研芯片在产品成熟度方面已经取得了一些成绩。

2020年，百度自研的首款通用AI处理器百度昆仑1实现2万片的规模部署。与国内其他互联网造芯玩家的产品相比，百度昆仑1的出货量较为领先。

智东西了解到，相比国内其他互联网厂商，百度在自研芯片这条路上占据着先发优势。早在10年前的2010年，百度就开始采用FPGA自研AI芯片。10年前，放眼全球互联网行业，只有百度和GoogleTPU团队在那时就开始部署芯片研发。

同时，百度在通用芯片上摸索出了一套自己的“生态打法”——采用软硬一体化的发展战略。具体来说，相比传统芯片厂商，百度更注重性能、性价比和生态。

百度昆仑作为百度工智能平台的核组件，原生持国内生态最领先的开源深度学习框架飞桨（PaddlePaddle）、百度机器学习平台（BML）及各垂类的AI能力引擎。百度昆仑不仅持全球主流CPU、操作系统、Pytorch和TensorFlow等深度学校框架，还支持飞腾、申威、海光等国产CPU，麒麟、深度、统信等国产操作系统。

不同于传统的芯片企业靠卖芯片赚钱，也不同于传统的互联网企业通过卖服务挣钱，百度选择承担起“赋能”的角色。智东西了解到，百度芯片业务致力于与服务器商一道，为新基建的智能化发展注强劲动。

按照这一设想，软硬一体化的AI芯片生态一旦建立，百度将实现从芯片到终端、应用、云端、服务的生态闭环，创造更大的商业价值。

三、百度昆仑：基于自研XPU架构，百度昆仑2性能再提三倍

百度昆仑1通用AI处理器于2019年成功流片，2020年成功量产。目前，百度昆仑1广泛部署于百度搜索引擎和百度智能云生态伙伴等场景。

百度昆仑1基于百度自研的昆仑XPU架构，采用三星14nm工艺、16GBHBM先进内存和2.5D封装解决方案，提供高达512GB/s的内存带宽。在低于150W的功率下，百度昆仑1可实现256TOPS的INT8处理能。

作为一款通用AI处理器，百度昆仑1可做推理和常规训练，在计算机视觉、语识别、然语言处和推荐等算法上的性能指标高效且稳定。

软件方面，百度昆仑SDK软件开发包为开发者提供高效、灵活的编程接口和算法示。开发者可以轻松用工具识别和转换已有算法，主结合处器的硬件特性进行编译和优化AI计算任务。针对特定领域，户还可以开发自定义算子以提系统效率。

据百度方面分享，百度昆仑芯片具备高性能、低成本、高灵活性、自主可控的的特点，亦可描述为通用、易编程、高性能、自主可控。

具体而言，通用性是指百度昆仑芯片可支持全部的AI应用和场景；易编程指的是用户可借助百度昆仑芯片构建强大的软件生态护城河；高性能是指百度昆仑芯片可以支撑AI应用实现新可能；自主可控则是指在降低使用成本的同时，百度昆仑芯片也成为中国缓解技术被“卡脖子”问题的一道曙光，为构建国产化产业链贡献力量。

2021年上半年，百度第二款通用AI处理器百度昆仑2将实现量产，百度昆仑2采用7nm工艺。据称，相比百度昆仑1，百度昆仑2性能有望实现3倍的提升。

结语：互联网造芯未来可期

智能化浪潮奔涌而来，数据、算法、算力三大要素成为智能化市场玩家追逐的重要能力，亦为早有数据量积累的互联网玩家开启一扇“造芯”的大门。

互联网厂商作为芯片产业链中的“后来者”，虽然在建立商业闭环、培育产品生态、提升技术能力等方面仍有待耕耘和探索，但同样面临巨大的市场机遇，未来可期。

面对造芯之路上的种种挑战，百度选择通过建立软硬件一体的开放芯片生态、赋能全产业链的方式来“破局”。

可以看到，百度昆仑1已经实现了一定规模的落地部署。未来，百度还将通过怎样的产品来加强和完善其芯片产品布局？我们将持续关注。

注：部分配图来自网络