寒武紀(jì)科技在AI與半導(dǎo)體領(lǐng)域的發(fā)展史

20世紀(jì)50年代至70年代的人工智能力圖模擬人類智慧，但由于受過分簡單的算法、匱乏得難以應(yīng)對不確定環(huán)境的理論以及計(jì)算能力的限制，這一熱潮逐漸冷卻。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，人工智能這一項(xiàng)新興技術(shù)，在經(jīng)歷了最近幾年的技術(shù)積累、升級、發(fā)酵之后，正在以AI芯片作為載體而全面崛起。

從歷史上看，每次出現(xiàn)一個新興應(yīng)用，都會有一類專用芯片誕生，AI 也需要專門處理器，包括智能終端處理器以及智能云服務(wù)器處理器。在這個全新的智能時代，芯片的使命將從信息時代的計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)橹螜C(jī)器智能。

寒武紀(jì)實(shí)力領(lǐng)跑AI芯片

那么，如何讓芯片有限的空間得以支持任意規(guī)模的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型?寒武紀(jì)先行進(jìn)行了探索，這也是寒武紀(jì)重要的學(xué)術(shù)原創(chuàng)成果。人工智能處理器上一定有一個非常靈活、高效的指令集，可以用來解決不同類型的人工智能處理任務(wù)。在這一點(diǎn)上，寒武紀(jì)跑在了國內(nèi) AI 芯片創(chuàng)業(yè)公司的前面。

寒武紀(jì)科技源自于中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所(中科院計(jì)算所)。中科院計(jì)算所是中國第一個專門從事計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)綜合性研究的國立學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，被譽(yù)為“中國計(jì)算機(jī)事業(yè)的搖籃”，曾自主研發(fā)了中國首臺數(shù)字電子計(jì)算機(jī)、首個通用CPU，為中國計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界培養(yǎng)了大量高技術(shù)人才，創(chuàng)辦了聯(lián)想、曙光等一批高技術(shù)企業(yè)，是寒武紀(jì)科技的重要股東和產(chǎn)學(xué)研長期合作伙伴。

在中國科學(xué)院的鼎力支持之外，寒武紀(jì)科技的戰(zhàn)略投資方和合作方可謂陣容豪華，囊括了頂尖互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)(阿里巴巴)、頂尖服務(wù)器廠商(聯(lián)想、曙光)、頂尖人工智能公司(科大訊飛，天使輪戰(zhàn)略投資方)，以及多個頂尖芯片廠商。寒武紀(jì)科技在北京海淀區(qū)中關(guān)村和上海浦東新區(qū)臨港設(shè)有研發(fā)中心，得到了各級政府部門的大力扶持。

作為中國最炙手可熱的高科技初創(chuàng)公司之一，寒武紀(jì)在芯片產(chǎn)業(yè)有什么布局?他們?yōu)槭裁茨塬@得包括阿里巴巴在內(nèi)的資本青睞，成為獨(dú)角獸?

超強(qiáng)實(shí)力打磨強(qiáng)勢芯片

作為全球第一個成功流片并擁有成熟產(chǎn)品的AI芯片公司，擁有終端AI處理器IP和云端高性能AI芯片兩條產(chǎn)品線，2016年。寒武紀(jì)首次發(fā)布了全球首款面向智能手機(jī)、安防監(jiān)控、無人機(jī)、可穿戴設(shè)備以及智能駕駛等各類終端設(shè)備的商用深度學(xué)習(xí)專用處理器IP——寒武紀(jì)1A處理器，寒武紀(jì)1A的橫空出世打破了多項(xiàng)記錄，受到了業(yè)界廣泛關(guān)注，并入選了第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會評選的十五項(xiàng)“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果”。

伴隨著人工智能技術(shù)的不斷創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)落地深化，AI芯片成為了一條優(yōu)秀賽道，擁有應(yīng)用場景廣泛的潛力市場。專注于AI芯片設(shè)計(jì)的寒武紀(jì)，是身處這條賽道中的企業(yè)之一。寒武紀(jì)自2016年成立起便致力于研發(fā)高端智能芯片，突破關(guān)鍵環(huán)節(jié)“卡脖子”問題。從發(fā)展歷程看 , 寒武紀(jì)僅用五年就達(dá)成了3大產(chǎn)品線、7款智能芯片產(chǎn)品的成就 , 比對芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè) 2-3 年的平均開發(fā)周期 , 寒武紀(jì)的高產(chǎn)顯然領(lǐng)先于業(yè)界。根據(jù)智慧芽數(shù)據(jù)顯示，截至最新，寒武紀(jì)及其關(guān)聯(lián)公司在126個國家/地區(qū)中，共有1896件專利申請(詳見圖1)，其中，發(fā)明專利占97.36%(詳見圖2)。寒武紀(jì)的專利布局主要聚焦于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算裝置、運(yùn)算指令、數(shù)據(jù)處理、處理裝置等專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域

公司在AI芯片領(lǐng)域技術(shù)積淀深厚，不斷拓展業(yè)務(wù)邊界。公司成立于2016年，創(chuàng)始人 陳天石是前中科院計(jì)算機(jī)所研究員。2010-2015年，陳天石在中科院工作期間的主要 研究方向是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和計(jì)算智能，并就相關(guān)研究發(fā)表論文40余篇。2016年， 公司創(chuàng)立之初即推出了全球首款商用智能終端IP-寒武紀(jì)1A。截止2020年底，公司的 智能IP產(chǎn)品已搭載于超過1億臺智能手機(jī)和智能終端設(shè)備中。2018年，公司在云端AI 芯片領(lǐng)域取得突破，推出了中國首款高峰值云端智能芯片-思元100芯片。之后，公 司陸續(xù)推出思元270、290和370，架構(gòu)持續(xù)升級，性能持續(xù)提升，與頭部廠商的技術(shù) 差距持續(xù)縮小。公司不斷拓展業(yè)務(wù)邊界，在邊緣計(jì)算場景推出思元220芯片，并布局 智能駕駛場景。

2017-2018年，公司的營收主要來源為終端芯片IP。公司于2016-2018年間開發(fā)出了 1A、1H和1M芯片，以IP授權(quán)的形提供給華為海思。公司終端芯片IP業(yè)務(wù)的收費(fèi)分為 兩部分：

1. 在IP授權(quán)時收的固定費(fèi)用：IP授權(quán)的固定費(fèi)用的收費(fèi)為許可技術(shù)通過驗(yàn)收后，許 可產(chǎn)品正式出貨前，按照授權(quán)許可實(shí)施進(jìn)度分階段收取相應(yīng)費(fèi)用。2017-2019年， 固定費(fèi)用收費(fèi)分別為285萬元、7395萬元和2200萬元，占比分別為37%、63% 和32%。

2. 在產(chǎn)品銷售后收的提成費(fèi)用：按照使用其IP的芯片實(shí)現(xiàn)銷售時按單價比例收取 一定提成費(fèi)用。提成費(fèi)用為被授權(quán)方量產(chǎn)芯片并銷售許可產(chǎn)品后的每個季度末， 按照許可產(chǎn)品的累計(jì)銷售數(shù)量所在區(qū)間，分標(biāo)準(zhǔn)收取相應(yīng)費(fèi)用。2017-2019年， 提成費(fèi)用收費(fèi)分別為486萬元、4271萬元和4677萬元，占比分別為63%、37% 和68%。

2019年，終端智能處理器IP許可銷售收入同比下降41.1%，主要原因系公司于2018 年向華為海思逐步交付了終端智能處理器IP，2019年固定費(fèi)用模式的IP許可銷售收 入相應(yīng)下降。2019年后，公司將業(yè)務(wù)發(fā)展重點(diǎn)由終端轉(zhuǎn)向云端后，終端智能處理器 IP業(yè)務(wù)將變?yōu)榇媪繕I(yè)務(wù)，收入以其搭載手機(jī)銷售額的提成收入為主。

縱觀芯片行業(yè)的歷史并進(jìn)行推敲,可以發(fā)現(xiàn)有一條無法跨越的產(chǎn)業(yè)規(guī)律,那就是芯片設(shè)計(jì)企業(yè)必須要經(jīng)歷馬拉松式的“產(chǎn)品研發(fā)——適配導(dǎo)入——市場推廣”過程,最終實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)及出貨。這個過程就如同闖關(guān)游戲,只有努力奮勇向前沖過重重關(guān)卡,沒有任何途徑可以直接傳送到終極BOSS面前。

芯片就是這樣一個慢性行業(yè),但如果想要取得領(lǐng)先優(yōu)勢的話,還是要牟足勁的持續(xù)發(fā)力。伴隨著人工智能技術(shù)的不斷創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)落地深化,AI芯片也成為了一條優(yōu)秀賽道,擁有應(yīng)用場景廣泛的潛力市場。專注于AI芯片設(shè)計(jì)的寒武紀(jì),是身處這條賽道中的企業(yè)之一。

芯片設(shè)計(jì)公司是行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的上游。一顆芯片的研發(fā)設(shè)計(jì)過程,往往需要兩到三年的時間,來進(jìn)行技術(shù)積累和自我迭代。其特性不同于布下產(chǎn)線,造出產(chǎn)品,即可著手進(jìn)行市場推廣的消費(fèi)品行業(yè)。它必須先大幅度投入研發(fā),進(jìn)行復(fù)雜的產(chǎn)品,設(shè)計(jì),制程工藝,在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的技術(shù)突破后,才能進(jìn)一步建立客戶壁壘,實(shí)現(xiàn)市場突破。

這造成了芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的一些典型特征——“投資前置,收益后置”、“投資規(guī)模大,盈利周期長”。但對于普通投資者而言,這種產(chǎn)業(yè)特征似乎不易理解。另一方面,寒武紀(jì)身處的行業(yè),存在著業(yè)務(wù)高度TO B,技術(shù)門檻極高,大眾感知程度極低也是造成不易理解的原因之一。

不過,從寒武紀(jì)的一系列發(fā)展歷程和表現(xiàn)來看,寒武紀(jì)擁有扎實(shí)的技術(shù)積淀。自2016年成立至今,寒武紀(jì)在五年時間內(nèi),達(dá)成了3大產(chǎn)品線、7個智能芯片產(chǎn)品的成就,比對芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)2-3年的平均開發(fā)周期,寒武紀(jì)的高產(chǎn)顯然領(lǐng)先于業(yè)界。

同時,在基本面的變化與業(yè)務(wù)進(jìn)展上,寒武紀(jì)有7nm思元290芯片推出、更先進(jìn)制程工藝的新產(chǎn)品在研、芯片出貨快速增長、進(jìn)軍車載業(yè)務(wù)等一系列利好。

在創(chuàng)立初期,寒武紀(jì)選擇先從IP授權(quán)業(yè)務(wù)切入市場,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和技術(shù)的商業(yè)化落地和技術(shù)驗(yàn)證,達(dá)成了“初創(chuàng)便量產(chǎn)”的奇跡,幫助其在眾多創(chuàng)業(yè)公司中脫穎而出。但在此之后,管理層的雄心推動寒武紀(jì)不滿足于既有的終端IP授權(quán)業(yè)務(wù),轉(zhuǎn)向更具想象空間的云邊端芯片戰(zhàn)略。