芯片,，過(guò)往認(rèn)為是電子設(shè)備中最復(fù)雜的元件。隨著科技的日新月異,，定制化芯片的需求越來(lái)越高,，這也導(dǎo)致了許多大企業(yè)紛紛自研自己的芯片，除了能夠降低成本之外,，也能夠最大化性能,。這些公司當(dāng)中包括了谷歌、亞馬遜,、蘋(píng)果以及特斯拉等,。

谷歌

2021年8月5日，谷歌 在推特上公布了關(guān)于其新一代 Pixel 手機(jī)的信息,，并首次放出了關(guān)于首代 谷歌自研芯片——Tensor 芯片的很多資料,。

谷歌CEO Sundar Pichai將 Tensor 芯片稱(chēng)為迄今為止在 Pixel 領(lǐng)域最大的創(chuàng)新。谷歌將Tensor 芯片對(duì)標(biāo)其對(duì)手蘋(píng)果旗下的A系列芯片,。

谷歌認(rèn)為,，如今安卓手機(jī)已經(jīng)跨過(guò)了手機(jī)綜合性能不足的門(mén)檻，下一代手機(jī)需要的并非更強(qiáng)的性能,、更大的運(yùn)存,，想要繼續(xù)改善如今智能手機(jī)的使用體驗(yàn)，則需要借助各種深度學(xué)習(xí)技術(shù),、針對(duì)使用場(chǎng)景優(yōu)化的協(xié)處理器來(lái)完成,。

谷歌為手機(jī)設(shè)計(jì)芯片，開(kāi)始讓安卓陣營(yíng)手機(jī)芯片的巨頭捏了一把冷汗,，股價(jià)在谷歌發(fā)布Tensor 芯片后應(yīng)聲下跌,，例如高通。

谷歌將過(guò)往發(fā)布的各種協(xié)處理器全部整合進(jìn)Tensor 芯片,。在谷歌的計(jì)劃里,，自研芯片其中一個(gè)重要目的就是進(jìn)一步推動(dòng)谷歌旗下各種 人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),，借助算力更強(qiáng)大的移動(dòng)端硬件優(yōu)化普通用戶(hù)的實(shí)際使用,，進(jìn)一步推動(dòng) AI 的實(shí)用化。

相比于其他芯片,，Tensor 芯片最大的區(qū)別在于加入了谷歌針對(duì)移動(dòng)設(shè)備定制的 TPU 處理單元,。張量處理單元（Tensor Processing Unit，TPU）,，是谷歌開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用集成電路（ASIC）,，專(zhuān)門(mén)用于加速機(jī)器學(xué)習(xí),。比如，谷歌 Tensor 芯片的性能比高通的驍龍 888＋ 強(qiáng)一些,，雖然功耗高,，但是其AI 性能3 倍于 888＋。

手機(jī)攝影涉及了機(jī)器學(xué)習(xí),，例如在黑暗的情況里,，手機(jī)利用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)自動(dòng)調(diào)色，不會(huì)讓我們拍照“黑黑一片”,，提高照片的質(zhì)量,。根據(jù)谷歌的介紹，Tensor 芯片將進(jìn)一步加強(qiáng)Pixel系列手機(jī)的拍照功能,。

過(guò)往許多安卓手機(jī)有著一些缺點(diǎn),，例如在拍照處理照片的過(guò)程中其他在后臺(tái)運(yùn)行的應(yīng)用進(jìn)程被“殺掉”或是感受到明顯卡頓。而隨著Tensor 芯片的加入,，谷歌稱(chēng) Pixel 6 將會(huì)給手機(jī)攝影領(lǐng)域帶來(lái)全新體驗(yàn),。谷歌進(jìn)一步表示，Pixel 手機(jī)未來(lái)借助更強(qiáng)算力能拓展的更多使用場(chǎng)景,，比如把因?yàn)榭焖僖苿?dòng)導(dǎo)致模糊的人像照片“搶救”回來(lái),，以及讓視頻在不同的光線(xiàn)環(huán)境下保持最自然的白平衡等。

谷歌 Silicon 團(tuán)隊(duì)高級(jí)主管Monika Gupta表示：“對(duì)于谷歌來(lái)說(shuō),，我們希望把 AI 運(yùn)用在生活的方方面面,，甚至園區(qū)餐廳的菜單也可能是由 AI 根據(jù)我們的喜好來(lái)設(shè)計(jì),。我們不想生產(chǎn)傳統(tǒng)意義上的智能手機(jī),，谷歌想要 AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)處理能力大增的設(shè)備，但市面上的處理器并不滿(mǎn)足谷歌的需求,，更強(qiáng)的AI 是谷歌選擇自研芯片的初衷,。”

The Verge實(shí)測(cè)Pixel 6以及 iPhone 12 Pro Max拍照性能對(duì)比認(rèn)為,，Pixel 6沒(méi)有太多過(guò)度銳化痕跡,。可以說(shuō)谷歌正在依靠著Tensor 芯片追趕者蘋(píng)果,。

亞馬遜

亞馬遜除了是一家電商巨頭之外,，也是云計(jì)算領(lǐng)域的巨頭（AWS）。亞馬遜正在積極自研云計(jì)算芯片,。2021年12月21日,，亞馬遜云發(fā)布了通用服務(wù)器芯片Graviton 3、機(jī)器學(xué)習(xí)云端芯片Trainium以及固態(tài)硬盤(pán),，并提供相關(guān)云計(jì)算應(yīng)用,。實(shí)際上,，亞馬遜早在2015年就收購(gòu)了以色列芯片公司Annapurna Labs，布局自研芯片,。

Graviton 芯片主要應(yīng)用在服務(wù)器,、云服務(wù)、高性能計(jì)算,、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域,。許多 AWS 服務(wù)，包括 Amazon Aurora,、Amazon ElastiCache,、Amazon EMR、AWS Lambda 和 AWS Fargate,，都使用Graviton 芯片,。而許多企業(yè)包括Epic Games、DIRECTV,、Intuit,、Lyft 和 Formula 1 等都有采用亞馬遜的Graviton 芯片來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

通用服務(wù)器芯片Graviton 3,，采用Arm架構(gòu),。Graviton3的計(jì)算性能是 Graviton2是 1．25倍，如果特別專(zhuān)注在科學(xué)領(lǐng)域（尤其是機(jī)器學(xué)習(xí)）,、加密領(lǐng)域等使用浮點(diǎn)運(yùn)算的話(huà),，Graviton 3性能最快可達(dá)2倍。Graviton 3采用5納米制程,。

Graviton第一代處理器發(fā)布于2018年11月,，定位為云原生芯片，對(duì)云端基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行了針對(duì)性?xún)?yōu)化,。Graviton處理器的推廣也幫助Arm架構(gòu)蠶食英特爾處理器的市場(chǎng)份額,。雖然Arm架構(gòu)在智能手機(jī)市場(chǎng)呼風(fēng)喚雨，但服務(wù)器領(lǐng)域則是英特爾的天下,。2021年9月10日,，IDC發(fā)布的《全球服務(wù)器季度跟蹤報(bào)告》顯示，x86服務(wù)器產(chǎn)生的收入在2021年第二季度增長(zhǎng)2．2％,，達(dá)到214億美元,，占全球服務(wù)器收入的90．3％，x86服務(wù)器市場(chǎng)芯片基本為英特爾所有,。

Trainium 芯片是亞馬遜AWS 設(shè)計(jì)的第二款定制機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練芯片,，可為在云中訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型提供最佳性?xún)r(jià)比。Trainium 芯片專(zhuān)門(mén)針對(duì)圖像分類(lèi)、語(yǔ)義搜索,、翻譯,、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和推薦引擎等應(yīng)用程序的深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練工作負(fù)載進(jìn)行了優(yōu)化,。而隨著機(jī)器學(xué)習(xí)使用的加速,，迫切需要提高性能并降低推理和訓(xùn)練驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)設(shè)施成本。AWS 推出了 Inferentia芯片,，這種定制芯片可以在云中以最低的成本為客戶(hù)提供高性能的機(jī)器學(xué)習(xí)推理,。

亞馬遜表示，借助 Trainium 和 Inferentia,，客戶(hù)可以獲得最佳的機(jī)器學(xué)習(xí)性?xún)r(jià)比,，從擴(kuò)展訓(xùn)練工作負(fù)載到通過(guò)高性能推理加速生產(chǎn)中的深度學(xué)習(xí)工作負(fù)載，讓所有客戶(hù)都可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)的全部功能,。

云化是企業(yè)接下來(lái)將要面對(duì)的一個(gè)大趨勢(shì),。許多企業(yè)不是已經(jīng)云化，就是在云化的路上,。企業(yè)對(duì)于云計(jì)算的需求也會(huì)持續(xù)增加。定制化,，專(zhuān)門(mén)為云計(jì)算服務(wù)的芯片自然也就會(huì)有相應(yīng)的需求,。亞馬遜積極布局相關(guān)芯片的設(shè)計(jì)也是看好未來(lái)云計(jì)算在此方面的發(fā)展。 

蘋(píng)果

2020 年 11 月 11 日,，蘋(píng)果通過(guò)線(xiàn)上發(fā)布會(huì)正式發(fā)布全新搭載自研 M1 芯片以及搭載 M1 新品的三款 Mac 產(chǎn)品,。M1 芯片主要專(zhuān)為Mac打造，采用 5nm 工藝制造,，集成多達(dá) 160 億個(gè)晶體管,，而且是一顆完整的 SoC，集成所有相關(guān)模塊,，并采用蘋(píng)果自創(chuàng)的封裝方式,。

根據(jù)蘋(píng)果的資料顯示,，M1 可以在 10W 功耗下提供兩倍于如今市場(chǎng)上最新筆記本芯片的性能,，能效比則高達(dá)三倍。而搭載了M1 芯片的Mac電腦能夠?qū)崿F(xiàn)最高 3．5 倍的 CPU 提速,，最高提 5 倍的 GPU 提速和最高 9 倍的機(jī)器學(xué)習(xí)提升,。與此同時(shí)，其續(xù)航比上代也有著大幅提升,。

縱觀(guān)蘋(píng)果的產(chǎn)品發(fā)展史,，蘋(píng)果一直堅(jiān)持的產(chǎn)品戰(zhàn)略都是軟硬一體，除了對(duì)于供應(yīng)鏈有很高的要求之外，蘋(píng)果也希望產(chǎn)品所有的零件都是自己設(shè)計(jì),，這樣一來(lái)就不會(huì)有零部件被其他公司卡脖子的問(wèn)題,。英特爾此前的“擠牙膏”行為引起了蘋(píng)果的不滿(mǎn)，除了硬件跟不上軟件之外,，蘋(píng)果也無(wú)法定制化筆記本電腦,，讓自身產(chǎn)品性能達(dá)到極致。因此研發(fā)了M1芯片以擺脫英特爾在筆記本電腦處理器的卡脖子,。

蘋(píng)果自研出M1芯片除了可在筆記本電腦領(lǐng)域擁有更多話(huà)語(yǔ)權(quán)之外,，蘋(píng)果旗下的Mac 的使用體驗(yàn)將和 iPhone、iPad 更加協(xié)同,，因?yàn)樗械奶O(píng)果應(yīng)用都采用 ARM 架構(gòu),，而 iPhone 的應(yīng)用將能夠與 Mac 兼容。蘋(píng)果自身也能夠根據(jù)產(chǎn)品迭代周期來(lái)持續(xù)更新芯片技術(shù),，不必跟隨英特爾的腳步,。而對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，除了體驗(yàn)的升級(jí)之外,，Mac 系列產(chǎn)品將比以往的售價(jià)要低許多,，因芯片處理器由蘋(píng)果自家研發(fā)。

根據(jù)蘋(píng)果官方的資料,，M1芯片的性能超過(guò)英特爾過(guò)往的芯片處理器,，且性能增加了但能耗沒(méi)有增加。蘋(píng)果硬件技術(shù)高級(jí)副總裁Johny Srouji表示,，這是蘋(píng)果制造過(guò)的最強(qiáng)大的芯片,。與最新的8核PC筆記本電腦芯片相比，M1 Pro在同等功耗水平下的中央處理器性能可高達(dá)1．7倍,，達(dá)到其峰值水平性能的功耗則少了70％,。 

特斯拉

2021年8月19日，特斯拉在帕羅奧圖總部召開(kāi)AI日,，這是特斯拉的第三場(chǎng)技術(shù)發(fā)布會(huì),。在過(guò)去兩場(chǎng)技術(shù)發(fā)布會(huì)上，特斯拉發(fā)布了包括首枚車(chē)企自主研發(fā)自動(dòng)駕駛芯片F(xiàn)SD 芯片,、算力達(dá)到144 TOPS的Autopilot HW 3．0,、無(wú)極耳電池、大體積自研電池,、無(wú)鈷電池等,。

在此次技術(shù)發(fā)布會(huì)上，特斯拉發(fā)布了自研的D1芯片,、特斯拉Bot機(jī)器人,、全新自動(dòng)駕駛模擬程序等多項(xiàng)與人工智能相關(guān)的新技術(shù)。

此前在2021年6月19日舉辦的CVPR 2021（人工智能學(xué)術(shù)頂級(jí)會(huì)議）現(xiàn)場(chǎng)，特斯拉展示過(guò)名為Dojo的超級(jí)計(jì)算機(jī)的相關(guān)性能,。根據(jù)當(dāng)時(shí)披露,，Dojo采用5760個(gè)英偉達(dá)的A100 GPU，總算力達(dá)1．8EFLOPS,，讀寫(xiě)速度高達(dá)1．6TBps,，被認(rèn)為會(huì)超越全球排名第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)富岳。 

世界超級(jí)計(jì)算機(jī)排名

值得注意的是,，特斯拉在AI日進(jìn)一步宣布Dojo將采用特斯拉自研訓(xùn)練CPU—— D1芯片,。特斯拉Autopilot（特斯拉自動(dòng)駕駛程序）的工程主管Milan Kovac上臺(tái)展示了D1芯片。

D1芯片基于7nm工藝,，包括500億個(gè)晶體管數(shù)量,，內(nèi)建354個(gè)訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)，僅內(nèi)部的電路就長(zhǎng)達(dá)17．7公里,，算力高達(dá)362TFLOPs,，功耗僅400W。Milan Kovac表示,，這可能是市面上最強(qiáng)的芯片,，Dojo未來(lái)一段時(shí)間僅專(zhuān)注于訓(xùn)練特斯拉的自動(dòng)駕駛汽車(chē)程序。

此外,，D1芯片未來(lái)會(huì)成為Autopilot 3．0版硬件基礎(chǔ),，目前特斯拉車(chē)型上搭載的是Autopilot 2．5版硬件。全新硬件系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)大幅性能提升,，為日后特斯拉車(chē)型升級(jí)更高階的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供了足夠強(qiáng)大的計(jì)算能力保障,。

根據(jù)特斯拉的描述，D1芯片主要作用是處理來(lái)自攝像頭,、超聲波傳感器以及雷達(dá)的數(shù)據(jù),，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析最終給出車(chē)輛控制決策。其中,，處理來(lái)自攝像頭的圖像數(shù)據(jù)消耗計(jì)算能力最多,。如今特斯拉的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)／方案是一種較為依賴(lài)攝像頭數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所以提升芯片計(jì)算能力對(duì)于提升特斯拉自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的性能是至關(guān)重要的,。

Dojo D1芯片則有望進(jìn)一步加速特斯拉自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的發(fā)展,。在AI日上，特斯拉繼續(xù)傳達(dá)其視覺(jué)系自動(dòng)駕駛技術(shù)路線(xiàn)的決心,。Autopilot軟件主管Ashok Elluswamy在發(fā)布會(huì)上表示,，特斯拉自動(dòng)標(biāo)記技術(shù)，強(qiáng)調(diào)道路上有太多物體需要標(biāo)記,，利用標(biāo)記的物體來(lái)重現(xiàn)道路上的場(chǎng)景。而這背后則是需要龐大的算力。D1芯片將會(huì)幫助特斯拉持續(xù)推進(jìn)其視覺(jué)方案的落地以及成熟化,。