人工智能（AI）將如何通過消費類應用影響半導體市場？從云端到邊緣；從摩爾定律到專業化本報告致力于研究人工智能（AI）對半導體產業的影響。據麥姆斯咨詢介紹，在摩爾定律放緩和數據隱私監管日趨嚴格的今天，人工智能的發展趨勢顯得尤為重要。雖然20世紀90年代和21世紀初期出現了分布式計算，其中集成了越來越強大的中央處理器（CPU）和圖像處理單元（GPU），但是智能手機的出現使得計算設備的需求變得更高效、更小巧、更低功耗。

本報告研究領域

計算的集中化是滿足信息技術（IT）演進趨勢的合理解決方案，并且片上系統（SoC）和云計算技術的充分融合，將成為信息安全產業發展的必然結果。人工智能算法，尤其是卷積神經網絡（CNN）應用較多，在圖像和語音識別方面能夠給出較好的結果。相比較其它深度、前饋神經網絡，卷積神經網絡需要考量的參數更少，使之成為一種頗具吸引力的深度學習結構。

在物聯網（IoT）世界中，一個新的概念越來越流行：智能邊緣計算。邊緣指物聯網的每個邊緣設備都具備處理數據的能力，而不是簡單將數據儲存在云中。但是在這種情況下，云計算仍然非常重要。為了滿足業務所需，在數據同步到云之前，邊緣設備需要自己處理分析數據。雖然GPU適用于云計算，但由于能耗過高，不適合邊緣計算設備。谷歌（Google）的Edge TPU則是GPU、CPU和其它ASIC 解決方案在邊緣計算方面的補充。阿里云于2018年也宣布將戰略投入到邊緣計算技術領域，并推出了首個物聯網邊緣計算產品Link Edge，打造云、變、端一體化的協同計算體系。

隨著摩爾定律的放緩，半導體公司必須了解并遵循這些發展趨勢，為專用軟件提供所需的硬件。對于成像領域中的人工智能，蘋果（Apple）公司的iPhone X利用其專用硬件：A11處理器中的Neural神經引擎和神經網絡技術來進行3D人臉識別的學習和算法改進，例如會隨著用戶使用而更新手機內部存儲的人臉數據，讓識別基準與用戶人臉變化保持同步，這樣也有利于增強Face ID的速度以及安全性。本報告研究了兩種不同類型人工智能芯片架構（嵌入式SoC和專用芯片）的發展趨勢，并介紹了成像領域中的人工智能芯片（例如視覺處理單元或視覺處理器）和音頻領域中的人工智能芯片（例如音頻處理單元或音頻處理器），以及相關算法。在所有人工智能應用中，專業的優化需要軟件和硬件的共同發展與配合。

智能接口的發展之路

主要人工智能領域的營收將飛速增長本報告重點關注了三類有前景的硬件市場：智能手機、無人機、智能家居。下圖展示了在視覺處理單元/視覺處理器和音頻處理單元/音頻處理器方面，嵌入式SoC和專用芯片的營收情況。根據我們對成像和音頻技術的分析與預測：人工智能硬件市場方面，在2023年將會產生230+億美元的人工智能芯片營收，包括100+億美元的嵌入式SoC營收和130+億美元的專用芯片營收。增速方面，嵌入式SoC在2017~2020期間的復合年增長率為96%，在2020~2023期間的復合年增長率為31%；專用芯片在2017~2020期間的復合年增長率高達501%，在2020~2023期間的復合年增長率為36%。

人工智能營收：嵌入式SoC vs. 專用芯片

最有前途的人工智能市場是智能手機。我們認為成像相關的人工智能將廣泛嵌入手機應用處理器（AP）中。對于音頻相關人工智能，根據不同公司的選擇及技術狀態，我們可以看到既有嵌入手機應用處理器中，也有采用專用的獨立芯片。同樣，本報告也研究了集成人工智能技術的無人機市場，包括中端無人機（最低平均銷售價格為500美元）和高端無人機（平均銷售價格為1200美元）。人工智能技術將主要使用視覺處理器來識別環境障礙，以及判斷手勢以控制飛行。對于智能家居市場，很可能使用所有架構。這使得該市場與眾不同，但又有非常豐富的數據和資源，因此智能家居市場擁有龐大的生態系統。有前途的創業公司將與谷歌、蘋果、Facebook、亞馬遜、微軟、百度、阿里巴巴、騰訊和小米合作，共同“挖掘”這個日益受到監管的資源寶藏。數據就是金錢從軟件時代到互聯網，再到如今的大數據時代，數據的量和復雜性都經歷了從量到質的改變，可以說大數據引領人工智能發展進入重要戰略窗口。各種應用都需要數據來創建更精準、更高效、更靈活、更優秀的人工智能算法。獲得最佳算法可以提高應用的滲透率和接受度，顯然也可以提高營收。

人工智能領域有哪些廠商？他們的戰略、愿景和文化是什么？本報告回答了這些問題，并闡述了人工智能軟件和硬件的未來趨勢。激烈的競爭在傳感器公司（如ams、索尼、樓氏電子）之間，以及應用處理器公司（如蘋果、海思、高通、英偉達）之間展開。谷歌、蘋果、Facebook、亞馬遜等互聯網公司也將發揮核心作用，因為他們其中一些公司正在設計自己的硬件，并正在大量收購或投資人工智能軟件技術。

人工智能硬件：消費類應用的價值鏈

人工智能“戰役”剛剛開始，我們試圖“破譯”其中涉及的各方力量和局勢。這是一項激動人心的研究，因為這場“戰役”不斷地且快速地發生著變化。