人工智能芯片市場規模及發展前景分析2023

• 郭夢 2023年5月26日 來源：互聯網 476 25
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人工智能芯片產業是信息產業的核心，是引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵力量。近年來，隨著大數據、云計算、物聯網、自動駕駛領域的飛速發展，市場需求逐年擴大。預計2023-2027年，中國人工智能芯片市場規模將持續上漲，到2024年，中國人工智能芯片市場規模將突破100

人工智能芯片市場規模及發展前景分析2023

人工智能芯片產業是信息產業的核心，是引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵力量。近年來，隨著大數據、云計算、物聯網、自動駕駛領域的飛速發展，市場需求逐年擴大。預計2023-2027年，中國人工智能芯片市場規模將持續上漲，到2024年，中國人工智能芯片市場規模將突破1000億元;到2027年，中國人工智能芯片市場規模達到2881.9億元。

人工智能芯片也被稱為AI加速器或計算卡，即專門用于處理人工智能應用中的大量計算任務的模塊(其他非計算任務仍由CPU負責)。業界關于AI芯片的定義仍然缺乏一套嚴格和公認的標準。比較寬泛的看法是，面向人工智能應用的芯片都可以稱為AI芯片。由于需求的多樣性，很難有任何單一的設計和方法能夠很好地適用于各類情況。因此，涌現出多種專門針對人工智能應用的新穎設計和方法，覆蓋了從半導體材料、器件、電路到體系結構的各個層次。

人工智能芯片具有兩個突出特點：一是算法與芯片的高度契合，面向終端和云端不同需求提升計算能力;二是專門面向細分應用場景的智能芯片，如語音識別芯片、圖像識別芯片、視頻監控芯片等。當前的人工智能正處于產業化的早期階段，所有的國家都站在了同一條起跑線上。而中國政府從上至下給予了人工智能高度的關注，完成了一系列政策層面的頂層設計。而擁有大量的數據并對數據主權的管理以及應用場景的本土化，也必將進一步助力中國本地芯片公司的崛起。而作為扎根中國的外資企業們，也應積極投身中國的人工智能發展大潮之中，在技術、市場和人才等方面和本土公司開展共贏合作，共同助力中國人工智能產業的發展和壯大。

人工智能芯片產業鏈主要分為上游的材料與設備，中游的產品制造，下游的應用市場;上游的材料與設備主要指半導體材料和半導體設備，半導體材料包括單晶硅、單晶鍺、砷化鎵、晶體管等材料，半導體設備包括光刻機、等離子刻蝕機等設備;中游的產品制造包括芯片設計和芯片制造，芯片設計的流程主要是通過EDA進行系統設計、RTL設計、物理設計等過程，芯片制造包括晶圓加工、晶圓測試、晶片切割、芯片封裝等過程;下游的應用市場主要有云計算、自動駕駛、智能手機、無人機、智能音箱、智能安防等。

目前，我國制造14nm以下的芯片技術能力受限，主要原因在于我國缺乏能夠自主生產可用于制作微小工藝的光刻機，因此我國在14nm芯片制程方面進入了關鍵的瓶頸期，這也是我國人工智能芯片產業發展亟需解決的難題。

截止 2022 年 1 月， 2021 年中國人工智能芯片相關領域融資事件共計 92 起，總金額約 300 億人民幣。企業方面，中國的科技巨頭如百度、阿里巴巴、華為等都在人工智能芯片領域進行了大量的投資此外，還涌現出了許多專注于人工智能芯片研發的創業公司，如Horizon Robotics、 Cambricon 等。

中國人工智能芯片市場在政策的引導支持下持續快速發展。芯片產業是信息 產業的核心部件與基石。當前，我國芯片高度依賴進口非常不利于國家安全與行業發展。

因此，近年來國家高度關注人工智能芯片產業的發展，發布一系列產業支持政策，為人工智能芯片行業建立了優良的政策環境，促進行業的發展。 2021 年，《“十四五”規劃綱要和 2035 年遠景目標綱要》指出，“十四五”期間，我國新一代人工智能產業將聚焦高端芯片等關鍵領域。

從國家戰略高度為人工智能芯片行業建立了優良的政策環境。各地方也根據各自的背景與條件，發布促進和扶持人工智能產業發展的方案方針。

目前國內人工智能芯片市場呈現出百花齊放的態勢。AI芯片的應用領域廣泛分布在金融證券、商品推薦、安防、消費機器人、智能駕駛、智能家居等眾多領域，催生了大量的人工智能創業企業，如地平線、深鑒科技、寒武紀、云知聲、云天勵飛等。在政策大力支持下，國內人工智能芯片市場發展迅猛。

未來人工智能芯片技術將不斷向前發展，不僅僅是用于計算、嵌入式系統、機器人等領域，還將涉及到更多的應用場景，如智能駕駛、智慧城市、醫療健康等領域。同時，人工智能芯片的性能和功耗也將得到進一步提升，為人工智能技術的發展提供更加強大的支撐。

據中研普華產業院研究報告《2022-2027年中國人工智能芯片行業發展分析及投資風險預測報告》數據顯示

第三章 國際人工智能芯片行業發展分析及經驗借鑒

第一節 全球人工智能芯片市場總體情況分析

一、 全球人工智能芯片行業的發展歷程

全球半導體產業發展至今，總共有三次轉移歷程。

第一階段：由美國轉移到日本。日本從裝配開始全面學習美國半導體技術，電器時代向PC時代轉變;

第二階段：由美國、日本轉移到臺灣、韓國。日本芯片產業受美國施壓及本土經濟乏力而衰落，PC時代持續繁榮;

第三階段：由美國、臺灣、韓國轉移到中國。中國芯片產業擁有巨大下游市場，勞動力豐富，且背靠國家產業政策和活躍社會資本的支持。PC時代向萬物互聯、人工智能時代轉變，激發對AI芯片的需求。

二、 全球人工智能芯片市場規模

圖表：2019-2021年全球人工智能芯片行業市場規模(單位：億美元)

數據來源：中研普華產業研究院

2021年全球AI芯片市場規模約為260億美元。隨著人工智能技術日趨成熟，數字化基礎設施不斷完善，人工智能商業化應用將加速落地，推動AI芯片市場高速增長。

三、 全球人工智能芯片市場區域分布

歐美依然是全球人工智能芯片行業發展領先區域

城市AI技術的創新在一定程度上也代表著這個城市的AI芯片的發展水平以及發展潛力。城市是承載AI技術創新融合應用的綜合性載體，也是人類與AI技術產生全面感知的集中體驗地。過去幾年，全球各地的主要城市都在AI技術的發展中發揮了差異化作用，構建了各自的生態體系，并在賦能產業應用、助力區域經濟發展方面實現初步效果，掀起了人類對新一輪產業革命的思考、認知和行動。

隨著AI應用紛紛落地于城市層面，城市逐漸成為AI創新融合應用的主戰場。雖然全球各地AI技術的關鍵成功要素各有差異，但總體而言都構建了有利于技術與城市融合的生態發展體系。

四、 全球人工智能芯片行業競爭格局

近年來，各類勢力均在發力AI芯片，參與者包括傳統芯片設計、IT廠商、技術公司、互聯網以及初創企業等，產品覆蓋了CPU、GPU、FPGA、ASIC等。

根據相關市場調研機構發布的榜單來看，前十依然是歐美韓日企業，國內芯片企業如華為海思、聯發科、Imagination、寒武紀、地平線機器人等企業進入該榜單，其中華為海思排12位，寒武紀排23位，地平線機器人排24位。

圖表：全球人工智能芯片行業企業排名

數據來源：中研普華產業研究院

五、 全球人工智能芯片行業發展趨勢

(1)更高效的大卷積解構/復用

在標準SIMD的基礎上，CNN由于其特殊的復用機制，可以進一步減少總線上的數據通信。而復用這一概念，在超大型神經網絡中就顯得格外重要。如何合理地分解、映射這些超大卷積到有效的硬件上成為了一個值得研究的方向，

(2)更低的Inference計算/存儲位寬

AI芯片最大的演進方向之一可能就是神經網絡參數/計算位寬的迅速減少——從32位浮點到16位浮點/定點、8位定點，甚至是4位定點。在理論計算領域，2位甚至1位參數位寬，都已經逐漸進入實踐領域。

(3)更多樣的存儲器定制設計

當計算部件不再成為神經網絡加速器的設計瓶頸時，如何減少存儲器的訪問延時將會成為下一個研究方向。通常，離計算越近的存儲器速度越快，每字節的成本也越高，同時容量也越受限，因此新型的存儲結構也將應運而生。

(4)更稀疏的大規模向量實現

神經網絡雖然大，但是，實際上有很多以零為輸入的情況，此時稀疏計算可以高效的減少無用能效。來自哈佛大學的團隊就該問題提出了優化的五級流水線結，在最后一級輸出了觸發信號。在Activation層后對下一次計算的必要性進行預先判斷，如果發現這是一個稀疏節點，則觸發SKIP信號，避免乘法運算的功耗，以達到減少無用功耗的目的。

(5)計算和存儲一體化

計算和存儲一體化(process-in-memory)技術，其要點是通過使用新型非易失性存儲(如ReRAM)器件，在存儲陣列里面加上神經網絡計算功能，從而省去數據搬移操作，即實現了計算存儲一體化的神經網絡處理，在功耗性能方面可以獲得顯著提升。

人工智能芯片行業研究報告旨在從國家經濟和產業發展的戰略入手，分析人工智能芯片未來的政策走向和監管體制的發展趨勢，挖掘人工智能芯片行業的市場潛力，基于重點細分市場領域的深度研究，提供對產業規模、產業結構、區域結構、市場競爭、產業盈利水平等多個角度市場變化的生動描繪，清晰發展方向。

欲了解更多關于人工智能芯片行業的市場數據及未來行業投資前景，可以點擊查看中研普華產業院研究報告《2022-2027年中國人工智能芯片行業發展分析及投資風險預測報告》。

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