數(shù)字經濟大潮下，天數(shù)智芯以系統(tǒng)+芯片進入AI賽道

      在不久前的南京召開的“全球半導體市場與應用趨勢論壇”上，系統(tǒng)級技術初創(chuàng)公司——天數(shù)智芯的創(chuàng)始人兼董事長李云鵬先生發(fā)表了講演，題為“數(shù)字經濟浪潮下的芯片設計創(chuàng)業(yè)”，并在會后向媒體介紹了對半導體行業(yè)與AI機會的觀察。

      天數(shù)智芯的策略是：以系統(tǒng)級思維，軟硬件協(xié)同，做通用芯片，重視軟件，在重點行業(yè)商業(yè)落地，然后把成功模式復制到更廣泛領域中。

      1  創(chuàng)業(yè)公司成功的三要素

      半導體設計業(yè)的龍頭企業(yè)在市場上已經有二三十年甚至是四五十年的歷程，說明在半導體業(yè)，創(chuàng)業(yè)是一場馬拉松。很多跑過馬拉松的人知道，真正完成一場馬拉松需要有三個前提條件。第一，要選擇合適的賽道，例如在北京和廈門跑是不一樣的。第二，要有充沛的體能。第三，要制定合適的策略。

      對于芯片設計公司，需要看到賽道、市場是否有足夠大的需求，同時自身是否具備一定的技術實力，另外最關鍵的是在巨頭林立、成熟的半導體行業(yè)中，你是否具備聰明的商業(yè)策略，能夠真正走入市場，獲得商機。

      1.1  對AI賽道的分析

      過去十幾年有四個詞語耳熟能詳——互聯(lián)網、物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據(jù)，促成了從原來的“產業(yè)數(shù)字化”，變成現(xiàn)在的“數(shù)字產業(yè)化”，因此現(xiàn)在“電子信息產業(yè)”改叫“數(shù)字經濟產業(yè)“了。

      數(shù)字經濟時代有一個很重要的條件——大數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的來源是基本的生產資料；其次，數(shù)據(jù)價值提取是相應的價值創(chuàng)造點，其中一個很關鍵的因素是計算力。過去七八年，特別是最近兩三年AI很火，因為過去七八年，整個世界的算力提升了30萬倍，直接促進了當代AI的發(fā)展。因此，算力推動力是很重要的條件，這就是算力賽道。

圖：天數(shù)智芯的定位（來源：天數(shù)智芯官網）

      算力賽道有智能云和智能端，因此算力有云端和邊端之分。云端的需求是穩(wěn)定、持續(xù)的需求，這需要對算法甚至對整個數(shù)字經濟發(fā)展有一定的前瞻性的支撐；同時產品更加需要性價比、功耗比的優(yōu)異。邊端有手機端、智能設備端，價格絕對值相對比較低，算力要足夠高。

      1.2  體能——算力的比拼

      主要看體能。作為芯片算力設計公司，可以在很多方面有相應的技術選擇，例如可以選擇一種核心技術，也可以針對具體的算法做專用的加速器，或者針對算法的基礎形態(tài)做通用性支撐，也可以使用通用性架構或者針對某一類型架構做領域專用型處理器，同時芯片設計企業(yè)還要考慮到軟件問題。

      天數(shù)智芯的特點是軟硬件結合。從軟件角度，有三個很重要的特點。第一，能否承載已有的開發(fā)者生態(tài)。在算力客戶角度，開發(fā)者是應用開發(fā)商。第二，根據(jù)場景特殊情況，能夠做快速落地，直接產生場景化的應用和系統(tǒng)方案。第三，算力本身是單一的因素，在一個完整的計算系統(tǒng)中，瓶頸往往不在處理器端而是在I/O端，如何讓計算機系統(tǒng)把算力均值地提升？這是軟件的價值。

      前瞻性通用性支撐需要天數(shù)智芯關注是否真正做到了自主可控，做到無縫替換，這是天數(shù)智芯從硬件角度上突出的問題。

可見，天數(shù)智芯的軟硬件結合如何在市場上真正的落地，有相應的軟件和硬件，有相應的價值。

      1.3  策略——做自主可控的通用芯片

      基于應用的解決方案，并不是算法直接的固化，是通用AI計算。天數(shù)智芯云端GPGPU有前瞻性算力支撐。AI本身算法是否是20年后流行的算法？軟件的更新迭代較硬件的更新迭代是快之又快。為此，天數(shù)智芯選擇了自研通用并行計算IP架構，其自研的產品中的低端計算芯片，在2019年下半年會推出，高端計算芯片將于2020年問世，中端計算芯片將于2021年上半年推出。

圖：2019南京“世界半導體大會”上，天數(shù)智芯的展位

      2  系統(tǒng)和芯片兼顧

      芯片、AI芯片廠商的命脈掌握在哪家公司手上？主要掌握在系統(tǒng)廠商和應用服務提供商手上。

      因此，李云鵬先生并不把天數(shù)智芯定位為一家單純的半導體公司，而更愿意把自己定位為一家具備系統(tǒng)能力的系統(tǒng)技術公司。 

      天數(shù)智芯的整體邏輯思路是：天數(shù)智芯不是一家系統(tǒng)集成商，因為系統(tǒng)集成商是營收最高、利潤最薄的。“系統(tǒng)技術”經天數(shù)智芯細化后，實際上就是軟硬件的結合。天數(shù)智芯通過軟件的能力，迅速在場景上給出具體應用的解決方案，然后在芯片上有一個入口，能夠為客戶提供無縫遷移的可能。這是一種自主可控遷移的過程。

      有兩個有典型的AI系統(tǒng)公司的案例令人深思。第一個是IBM，IBM是全球最早開始做AI芯片的廠商，做了類腦芯片，也做了沃森（Watson）醫(yī)生，但沃森（Watson）醫(yī)生并沒有使用其類腦芯片，因為這兩個項目是割裂開來研發(fā)的，當軟件已經能夠落地、產生價值的時候，芯片卻用不上了，這是件很郁悶的事情。

      另外一家廠商是谷歌，也像IBM一樣具備系統(tǒng)能力。谷歌首先推出了TensorFlow，非常流行，各種各樣的應用在這上面去搞。忽然有一天，谷歌宣稱要推出TPU芯片，先不談TPU技術性能，但是第一天TPU就已經被用起來了，而且不用主動去推銷，該公司的TPU Cloud Service非常受歡迎。 

      因此，半導體業(yè)發(fā)展到今天，具體有哪四個特點？第一，對手是強大的，半導體行業(yè)到處都是巨頭。第二，本土創(chuàng)業(yè)公司是弱小的，在資源、資金、渠道方面很弱勢。第三，對于天數(shù)智芯，特色要搞軟件結合。第四，對國內半導體行業(yè)來說，中國半導體在過去的一二十年中實際上也走過一些彎路，積累了很多經驗，所以割裂來做一個東西是不行的。數(shù)字經濟產業(yè)方面，不能割裂地看待半導體，不能割裂看待半導體設計，不能割裂的看待平臺技術軟件的支撐。

      3  天數(shù)智芯的定位考慮

圖：“世界半導體大會”上，天數(shù)智芯的展位

      3.1  相比眾多AI企業(yè)，天數(shù)智芯的差異化

      算力賽道是很明晰的一條必然的賽道，所以國內外的AI芯片創(chuàng)業(yè)公司，都根據(jù)自身的特點定位。例如國內AI芯片的頭部企業(yè)，他們從科研一路下來，有相應的技術積累，也有前端學術性的成果轉換，因此會有自身的特點。而且AI創(chuàng)業(yè)公司在芯片設計后端的集成能力非常強，在第一天直接集成一些已有IP，針對AI的特征集成一款SoC出來……，這些都是他們各自根據(jù)“體能”做出的選擇。

      那么在真正市場化的過程中，由于半導體芯片的TTM(Time To Market，上市時間)較長，如何縮短上市時間？天數(shù)智芯借助于軟件。這應該不是技術的范疇，而是商業(yè)模式的范疇。軟件能夠為客戶快速有效地直接產生價值。 

      3.2 在AI生態(tài)里的角色

      隨著最近20年創(chuàng)業(yè)公司的發(fā)展或者互聯(lián)網的蓬勃發(fā)展，一個很重要的概念的產生是什么呢？就是原先2B（面向商業(yè)）的企業(yè)關注的是客戶，一般做企業(yè)基本是以產品為核心，或者以客戶為中心。但是互聯(lián)網興起之后，有兩個新的概念出來，用戶和客戶。

      從生態(tài)角度上看，在AI時代，首先要看AI的用戶生態(tài)，這里特指從事AI或大數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)科學家們或數(shù)據(jù)分析師們，他們是用戶。從用戶生態(tài)角度來看，天數(shù)智芯承接這些用戶的生態(tài)。為此，天數(shù)智芯采取開放標準的態(tài)度，因為用戶使用的都是開源產品，諸如Tensorflow及各種AI數(shù)據(jù)分析的計算平臺。

      從客戶的角度上看，AI的頭部企業(yè)，比如商湯、曠視、依圖等，在安防、新零售、金融等領域已經有很切實的場景落地。相比之下，天數(shù)智芯關注的客戶是裝備制造業(yè)或高端制造業(yè)，特指軌道交通、新能源（如風電）。這些行業(yè)的特點與安防有類似之處：數(shù)據(jù)源充足，數(shù)據(jù)的挖掘價值和提取的訴求很高。裝備設備主要關注安全和運營效率的提升。實際上，在軌道交通領域，天數(shù)智芯在AI場景落地方面已是頭部企業(yè)。因為該公司已經在軌道交通行業(yè)的主要企業(yè)中有完整的系統(tǒng)場景進行落地，包括平臺軟件具體的應用場景，及在行業(yè)領域的加法價值方面已經落地了。

圖：天數(shù)智芯的四大類產品（來源：天數(shù)智芯官網）

      3.3  軌道交通領域的模式可以復制

      天數(shù)智芯是軌道交通領域的AI場景化的一家頭部企業(yè)。頭部的意義代表著能讓平臺化產品，第一代和第二代產品有效地得到標桿性的應用。

      實際上，天數(shù)智芯的模式是BBB模式。第一個B指技術提供者，第二個B是指行業(yè)集成商或者行業(yè)的產品解決方案提供商，第三個B是最終的客戶，諸如鐵路，或者中石油的煉油廠等，或者是各個工廠等。

      天數(shù)智芯做公司可以概括為六個字。第一是“聚焦”，在市場上聚焦軌道交通行業(yè)、裝備制造行業(yè)、基礎軟件和芯片產品，聚焦高效率的管理運營；第二是“借力”，借力市場帶來的反饋，硬件借力軟件帶來的快速的反饋，然后借力合作伙伴；同時，行業(yè)的合作伙伴能夠提供很多的領域知識，補充天數(shù)智芯的不足，然后達到迭代的效果，這就是第三點——“迭代”，反復迭代自己的產品。

      下一步，隨著天數(shù)智芯的產品迭代成熟，模式也必將會從BBB變成BCD。B指技術性產品；C是Cloud，天數(shù)智芯為云計算提供主云和邊緣云，包括各大云計算廠商，或者是IDC（互聯(lián)網數(shù)據(jù)中心）服務商或者服務器制造商；D是為終端的企業(yè)級客戶提供各種各樣的服務。

      3.4  為何做GPGPU？

      有兩個原因。首先，AI芯片有很多技術的選擇和流派，天數(shù)智芯選擇了一個更像通用性支撐的技術路徑。

      其次，如前所述，應用軟件或者軟件應用場景的變化，或者軟件能力的迭代周期相對來說比較短；而半導體的生命周期很長，迭代周期相對來說比較長，特別是云端，迭代周期如果沒有兩三年是不可能的。在這種情況下，如果沒有一個前瞻性的通用支撐能力，芯片產品很有可能做出來之后，在短短的幾年內就失去了生命力，就很難成功。

      3.5  在裝備制造領域，如何優(yōu)化客戶的解決方案

      裝備制造業(yè)屬于第二產業(yè)。電子信息產業(yè)屬于第三產業(yè)。

      第二產業(yè)的特征，第一，制造業(yè)有個微笑曲線，包括設計、制造和服務，為什么呈微笑形狀呢？兩端的價值高，中間的價值低（如下圖）。第二，中國制造企業(yè)，包括中國的名片高鐵。

      實際上，在裝備制造業(yè)，全生命周期都可以運用到AI技術，涵蓋從服務端到制造端，再到設計端。

      首先，例如中國的高鐵，其模式叫“自主創(chuàng)新+引進、吸收、消化、再創(chuàng)新”，如果不具備自主創(chuàng)新，前面的是吸收不了或消化不良的，那么是什么過程呢？是個逆向過程。我們有充分的數(shù)據(jù)源支撐。在這種情況下，AI對制造行業(yè)是個逆向的特征。天數(shù)智芯應該怎么切入？首先在前期，在軌道交通行業(yè)1到5年內關注“安全”，例如設備安全，像軌道交通特別明顯。在石油天然氣行業(yè)依舊如此，在港機行業(yè)、船舶制造等都關注安全性的問題，我們有了數(shù)據(jù)，能不能夠以AI的方式做智能監(jiān)控？例如第一，它發(fā)生了什么？這個發(fā)生是好是壞？狀態(tài)是如何？第二，它的趨勢會不會有變化？第三，預測會出現(xiàn)什么樣的問題。這是安全領域，帶來了服務價值的提升。

      第二個階段叫PHM（故障預測與健康管理），軌道交通行業(yè)的5到10年，設備一旦賣出去沒有運營維護，那么這個設備什么時候需要維護？如何定制化？就像每個人看病是有它自己的一套看病的方法，設備也一樣，設備本身也是大規(guī)模批量生產出來的，如何對每個個性化的設備進行全生命周期管理。因此，PHM會帶來整個供應鏈條的縮減，帶來效益。

      第三階段，在智能制造的過程中，如何通過自動化、電子信息化或者是機器人化、智能化的方式，為制造本身或者設計本身提供價值，。

      3.6  未來三五年的規(guī)劃 

      在市場落地端，天數(shù)智芯做的是通用型的產品。天數(shù)智芯的前期戰(zhàn)略，是在一個行業(yè)內由小而精、小而專，做大做強，才具備向其他行業(yè)拓展的可能。

      所以在這個戰(zhàn)略下，近三年內，天數(shù)智芯在已有的行業(yè)，諸如軌道交通、新能源和石油天然氣行業(yè)，能夠做到精而專，而且能夠支撐自己有一定現(xiàn)金流的收益。

      接下來，在隨后的三五年中具備向其他行業(yè)拓展的能力。因為再往其他行業(yè)推，一定是通過渠道的方式去做，和更多的渠道合作伙伴去合作，這是商業(yè)端。在技術端，這三年內，把天數(shù)智芯的第一代核心的芯片產品迭代一次。迭代也很關鍵，因為這第一款產品將涉足國產的大芯片領域，是一個從0到1的過程，那么迭代一次代表的是從1到85分的過程。

      實際上，從0到1是很難的，從1往后，最難的是85到100。

      3.7  軟件戰(zhàn)略

圖  天數(shù)智芯的軟件（圖片來源：天數(shù)智芯官網）

      天數(shù)智芯的軟件分成兩類。

      *第一部分是產品技術，做的產品是具備可復制性的，逾50人在參與此事。

      現(xiàn)在企業(yè)需要的是SHARP。S指Scalable（可擴展），HA指High Availability（高可用性），R指Reliability（可靠性），P指Performance（性能）。

      天數(shù)智芯軟件在SHARP方面的主要工作是P（性能）。因為SHAR是開源生態(tài)具備的，因每一款開源的計算架構本身具備可擴展性（S）、高可用性（HA）、可靠（R），而且有很多公司在做他們相應的開源軟件的服務。但是開源軟件是不是在云計算體系中，或者在大數(shù)據(jù)的環(huán)境下，真正具備高性能（P）。這是天數(shù)智芯以產品的方式來推出一款產品。

      *第二部分是跟合作伙伴合作，做賦能的工作。即跟客戶一起去打造具體的產品應用。天數(shù)智芯主要的工作是賦能。天數(shù)智芯像一個小而精的團隊，教會客戶使用已有的生態(tài)系統(tǒng)，利用客戶的領域知識打造相應落地的具體模型和應用。