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特斯拉造芯片:不能失去集成电路的高地,就像西方不能失去耶路撒冷

2019-05-09
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作者:谭婧,虎嗅专栏作者,《亲爱的数据》公众号创始人,香港浸会大学硕士,N年前高考作文满分得主。曾负责中国节能集团控股企业战略管理工作,许多年管理咨询经验,也曾任人脸识别创业公司合伙人。



坐标北京,清华大学东主楼,微电子研究所办公室。为迎接清华108年校庆,用来清洁的秋千上上下下地擦着朝南的窗户,湿漉漉的皮刷轻松地刮过蒙灰的大玻璃,屋子里的光线一笔一笔爽朗起来。我抓紧时间请教王志华老师,在集成电路产业里,到达什么样规模才能算是大?他说三分天下,有其一,如果有志气,半壁江山。他以山东人特有的爽快笑了一下,停了下来,说话慢得像思考:“注意,大也并不代表强。”


王志华老师是清华大学微电子研究所的宝贝,仍在清华早期的楼里办公。这座中国芯片产业的著名建筑物,风格简朴,毫无修饰,唯有窗边的爬山虎爬了又谢,谢了又爬上来,年复一年。 


坐标美国,硅谷。当我联系上的吴韧博士的时候,北京的夜已经深了。博士简短的答应了我的请求之后,就直径去参加一个早间电话会议。吴韧博士,即是高性能计算专家,异构计算专家,同时也是人工智能和大数据解析算法顶级专家。早年间,在惠普实验室利用GPU进行大数据解析。作为开创性质的工作,此举让GPU计算走进了企业应用的大门。后来,他又利用高性能计算进行人工智能训练,为此设计专用超级计算机,促成了直到现在还滚滚向前的算力军备竞赛。


如今,他在硅谷成立了一间初创公司,致力于提供全栈人工智能解决方案,人工智能专用芯片是布局的其中一个核心。他的创业公司NovuMind(异构智能)并不如他本人有名。

其实在芯片发展的历史长河里,无论是中国北京,还是美国硅谷,都是众星灿烂。一个措手不及,一个美国政要,一个中国公司,让芯片一夜成名。但是,谁在研究它,谁在设计它,谁在制造它,很多人并不清楚。


硅谷是全球科技生产力的代名词,这几年它似乎成了互联网的代名词。人们仿佛已经忘了,硅谷因硅得名,因硅成名。很多年前,在美国西海岸有一句话很盛行——在硅谷,你要有硅的思维。互联网的浪潮后,取而代之的是流量思维、是增长思维,全世界最聪明的脑袋都在计算广告如何赚钱……


2019年Tesla Autonomy,当马斯克如一声惊雷般发布芯片细节时,不知道有多少人能够受到启发,重新捡起这句话。在《新形势下中国集成电路产业如何发展》的圆桌会议上,有一个观点说得更狠,你要指望下载一个手机App,送个外卖,叫个车,就能超越美国吗?衔哀致诚。事实已经胜于雄辩,马斯克有硅的思维,他知道硅的重要性。有多重要?世界上所有的软件都必须在某种物质上运行。这种物质就是硅。


所以,王志华老师说,集成电路是人类历史上最伟大的发明,没有之一。


集成电路的世界里,江山代有人才出,各领风骚数十年。

三星、英特尔、AMD、英伟达是旷世枭雄,打下了大大的疆土,占领着大大的市场,其他人进不去。有的企业默默地做着幕后英雄。英国ARM公司在大众认知中并不出名,但是如果我换个表达,可能会吸引眼球。这家半导体知识产权提供商,给全世界超过95%的智能手机和平板电脑提供架构。


我们换种角度思考,一家英国的公司在某个市场占了全球的95%,那么全球其他所有国家只能以并不优美的姿态(当然也没有办法优美)一起挤在5%的份额里,无奈的感叹赢者通吃的道理。


2016年,这家公司被孙正义私有化,从此退出纳斯纳克舞台。可见互联网最顶层的投资者,对半导体和集成电路有多么地重视。


英国ARM公司在中国有一个孕育芯片的摇篮,这个与中资企业中科创达共同发起的加速器叫做安创加速器。具有17年以上通信、移动、半导体领域工作经验的杨宇欣是安创加速器合伙人,也是中科创达副总裁。在被问及特斯拉发芯片事件相关观点时,杨宇欣谈到,因为自动驾驶的技术方案每一家都不一样,现在还没有一个绝对的,主流驾驶方向出现,所以很难有一个真正、通用所有技术的芯片,再加上特斯拉有自己独特的技术路线。马斯克最近还表态,希望未来有100万辆共享汽车。他对量充满希望,充满自信,自己做芯片,做积累,对上游进行技术布局是正确的。


但是如何平衡造芯片的成本问题方面,杨宇欣谈到他的第二个观点,是否做芯片的决定这个问题,各个公司是会算本账的,也就是考虑从外面采购芯片和自己研发做芯片带来的收益,哪个更划算。这个问题和其他问题不一样的点是,企业计算的周期会放得更长。华为自己做芯片,受益于在这方面布局早,在这方面眼光长远,有清晰的规划。通常情况下,车厂有几种选择方案,自己做芯片,或者和芯片公司合作,这方面各家根据情况做出自己的选择。


谈到专用芯片是否能够引领行业发展这个问题?杨宇欣认为,还存在很多不确定性。苹果公司只是一个先例。苹果公司带动了手机上面图形处理器的应用,带动手机上面图形性能、应用等等的发展,这个潮流是苹果带领的,苹果也创造了自己曾经的辉煌。专用芯片带来的性能功能的提升,是否能够给用户带来价值,有价值是行业认同的前提,认同之后行业都会跟着走。”杨宇欣总结出了,下一轮芯片领袖的特质是什么。


《信息规则:网络经济的策略指导》一书开篇有个段子,“科技企业正在告别车库创业的方式,创业者得面对与具有铁路大亨实力的人并肩的较量——如果不服的话,他们约创业者法院见。” 


半导体产业一书《战略高地》中,甲骨文公司副总裁吴承杨坦言,“芯片设计受到很多知识产权保护,在设计的时候必须规避,这些知识产权为设计增加了难度。”我慢慢理解了,在已有的芯片技术壁垒中寻找生存和发展的空间,就好比斯大林格勒战役,每堵墙、每间房、每个地窖、每座废墟都要苦战……


王志华老师说:“我们应该给集成电路的创业者掌声。”我思忖,这么难啃的骨头,如果不是满腔的孤勇,无限的热爱,谁也不会选择这样一个超级hard模式,选择在芯片领域创业。


人们误以为互联网是科技的中心,其实有了集成电路,才有信息时代。谁能在集成电路领域引领下一轮潮流,谁就能引领下一轮信息时代。高度的不确定性出现。



那些预见不到洪水的人,以为造船的人疯了。那些听不见音乐的人,以为跳舞的人疯了。

我收到了微信回复,是吴韧博士。很让我意外的是,他一条一段,认认真真地讲述了他的所思所想。他用两个问题来阐述他的观点。第一个,特斯拉为什么要自己做?他的答案用一句话说就是,特斯拉方向非常准,做了该做的事。特斯拉做自己的芯片不只是一个必须的选择,而且他认为是一个非常正确的,符合技术发展大趋势的一个非常好的选择。他还认为这正好是做了国际顶级公司应该做的决定。借助此芯片,特斯拉会进一步奠定在汽车行业新军老大的地位,同时增强与传统车企的竞争力,也给自动驾驶初创企业一个更高的及格的基准线。


吴韧博士的第二个观点,也回答了第二个问题,特斯拉究竟做得怎么样?他肯定地认为,芯片行业仍然是一个个人英雄的行业,Jim Keller很显然是这个行业的真正英雄。


吴博士毫不犹豫认为,“特斯拉的芯片会和之前几个芯片一样成功。指标上,整个计算机有 144 TOPS的峰值计算能力,一个芯片有72 TOPS。这个能力配合Andrej Karpathy 领导下的非常强悍的人工智能团队,会让芯片非常高效的运行相关算法,就是说达到很高有效计算能力,2300 帧每秒, 这是比峰值能力更贴近应用实际的一个指标。另外冗余的设计, 必不可少。这一定是每家都必须做的。”


“综上,我觉得这个芯片是正确方向上一个非常成功的实现,也将会成为经典,而由它搭建的系统会助力特斯拉获得更大的成功, 也会改变竞争格局。芯片在自动驾驶年代, 甚至是现在辅助驾驶年代, 重要性就如早期的汽车引擎一样,不在这里加大投入研究,指望可以靠采用货架上别人的产品而带来竞争力是一个非常危险的想法,特斯拉给所有从业者敲响了警钟,现在必须进行思考并且做出反应的时候了。”

吴博士的最后一句是——这是一个激动人心的年代。


老定律似乎要淡出舞台的中心,但新法则尚未出生。这个时候,很容易让人想起诺基亚在黯然退场的时候可能用来告别的台词,“颠覆你的,可能根本不是今天的对手。”


与吴韧博士谈完,现任美国高通技术专家全书学博士也跨越大洋通过微信回答了我的问题,他谈得则颇为轻松,他看好马斯克,也看好市场上敢走专用芯片创业之路的英雄。全书学博士认为,如果芯片是一个格斗场,需要有入场的通行证。


一般来说,自己做芯片,如果量不大,成本将不下来,并不值得。特斯拉的通行证就是“特殊”,芯片量不一定大,但因为自己用,价格可以卖很贵,一整套自动驾驶系统可以卖到五六千块美金,价格上有利润空间。当外面能买到的芯片达不到自己的性能需求,那就自己干。此外,系统厂商足够大,足够有钱,也是一种通行证。也可以自研芯片,当业界的龙头老大的条件允许,就会做自己的芯片,做到垂直集成。例子就是苹果和华为。


在外媒公开报道中,和吴韧博士相似的观点的还有英伟达汽车部门总经理Rob Csongor,他也认为特斯拉正在提高所有其他汽车制造商的标准。但是,他为汽车芯片下了一个结论,这是一个只能用超级计算机级系统解决的挑战。


无人驾驶是人类必然攻克的难题,哪怕花上五十年,一百年。总有一天,计算机的算力像电力、水流一样随时取用,无比方便。


谈到特斯拉自己干的原因,原高通技术专家,大普微电子创始人CEO,杨亚飞博士认为,“特斯拉的芯片需求很难让专业化芯片厂商跟着他改需求做定制,芯片大厂希望能够把功能需求标准化,满足各家汽车厂商的通用需求,这与特斯拉要体现差异化、彰显竞争力有一定矛盾。”他的观点补充了逼着特斯拉自己玩芯片的外在客观环境。


整个下午,王老师办公室人来人往,王老师和左边的人说中文,和右边的人说英语,左右开弓,仿佛一梭又一梭子弹在办公室里穿过。进入他的办公室就好像要进入战区,需要穿上防弹服,带好钢盔,穿过战壕,匍匐前进到王老师身边,背景音全是隆隆炮声……在一位操着印度口音的外籍学生的汇报结束后,我趁机又得到了一次提问的机会。


王老师告诉我,“特斯拉做芯片设计,对集成电路行业几乎没有任何影响。从产业分工来看,是一种倒退。”面对王老师的观点,可能一时还没有消化,我的表情充满了疑问。


王老师肯定地再次向我强调,集成电路产业史已经反复证明:一般的公司,内部吃芯片的总量太小。即使是在大公司内部,也很难产生出对芯片行业有影响的成果。美国著名的AT&T公司,是晶体管的发明人,向世界贡献了向世界贡献了8项诺贝尔奖,其中7项物理学奖,1项化学奖。但是,成就集成电路行业的是仙童半导体和德州仪器,早年个人电脑是信息行业的主要产品,成就CPU的是英特尔公司。把芯片从整机拆出来,是芯片行业的需求。西门子,摩托罗拉,都要把芯片拆出来。


例如国内的案例,华为做芯片也是成立海思半导体,这是正道。海思,对外的产品是监控,占了全球第一把交椅(注:海思半导体是IPC芯片(指前端芯片)和NVR芯片(指后端芯片)中的全球第一),这是专业化芯片公司的成功之路。


我在思考,在很多大企业的内部,虽然资源丰沛,但是现实很残酷。不能直接创造产值的部门,在公司内部的发展令人堪忧。哪怕你强调这是企业的明天,也会有各种力量前来质疑,公司的今天怎么办。


很明显,不仅王志华老师认可海思半导体发展。来自产业的观点也是如此,对于海思半导体的成功,宇视科技的研发副总裁谢会斌的说法更为直接,“芯片是重投入,而且需要将近十年的试错迭代。在高清摄像机领域,海思渐有王者之气。但是,真正成功的产业环境是“万众用芯”,中国庞大的企业集群才能成就中国芯片。”


王志华老师面带微笑,又不失严肃与认真地继续给我讲解:“特斯拉作为“汽车新势力”的领头者,若自己无法采购到合适的芯片,自己设计、研发芯片无可厚非,只是,这对芯片行业的发展几乎没有任何影响。从产业的高度来看,这一行为,是集成电路行业的倒退。把芯片从整机拆出来,是芯片行业的需求。”可能担心我这个文科生对此问题理解能力有限,王老师又打了一个通俗、颇为逗趣的比方。特斯拉生产芯片,就好比LV(路易斯威登)为自己的包定制了一块别致的布料。在这块布料的加持下,LV的包可能又一次创造了“包治百病”的商业奇迹,但是这块别致的布料为纺织行业贡献了什么呢?王老师像下课前的总结一样,又强调了自己的观点,第一、大厂做自己用的芯片,是正确的决策。第二、对集成电路行业发展并无贡献。


芯片包括了不少方向,服务器市场、PC市场、手机和平板市场、视频监控市场、网络市场、存储市场,还有机器人市场等,汽车市场是近几年的热点,又是仅存的几个利润还不错的市场,2018年全球汽车总量在一个亿左右,传统车厂奔向差异化,新势力突破重围,汽车芯片的市场机会浮现,世人瞩目。


但是,把芯片作为热门投资项目是上个世纪90年代的事情,后来一度被视为资本的毒药。然而,如今芯片与资本再次相爱,产生了寒武纪、地平线这样估值几十亿美金的明星。这很容易让人产生好奇,究竟资本和芯片到底是如何破镜重圆,再次相爱的?


带着疑问,我找到了一位在短期北京出差的香港机构投资的负责人,请他从投资价值的角度给出观点。他十分肯定地说,“投资的核心是确定性。即使是科技巨头做芯片也充满了不确定性,专业的事情应该交给专业的人做。苹果做成了自己专用的芯片是万中无一的事情。”听到万中无一,我顿时吃了一惊,思忖这个比喻太夸张了,但是没敢直接表露。佯装平静地继续问道:“万中无一。是不是有点太低了?”。他比之前更肯定地反问了我一句:“全球一共有多少家科技企业的市值超过了万亿?”


我陷入了沉默,仿佛日影静静地移了一两分。这时,我明白自己低估了芯片之路的艰苦。从设计,生产和成功部署一颗系统级芯片的难度,用简单的一句“付出大量努力、时间、金钱”都不足以形容。


产业成功,技术核心是关键因素之一,最终都是要以创新来驱动整个产业链升级。芯片产业的投资不是一把百亿能够搞定,而是高强度的把把百亿。芯片,需要调动当今社会最好的技术、最好的商业、最好的人才,以及最好的配合,才能到达的极致。


台湾学者李敖有句话:誉谤满怀,我就是我;活色生香,我还是我。


马斯克未必认识李敖,但是却神似李敖所述。近年来,马斯克的疯子逻辑不断得到验证。在乔布斯去世之后,他接过了全球科技产业首席品牌官的麦克风。面对前卫设计、创新技术与环保理念的特斯拉腾空出世的时候,任何一个老牌汽车工业的国家,如果打出支持国产的口号,就像从一位咳嗽不止,还穿着条纹病号服的病人嘴里喊出来一样孱弱。


马斯克曾这样表达自己对芯片的野心, “特斯拉是一家从没做过芯片的公司,要研发一颗世界最先进的芯片看起来是不可能的。我们的目标不仅仅是领先一点,而是大幅度的领先。”他的表述再清楚不过了,他要在汽车行业再造一个苹果,芯片这一步如果成功,他离乔布斯的丰碑确实更近了一步。


需要注意的是,马斯卡公开对比特斯拉芯片的指标上和英伟达的指标,这种对比是不太科学的,且英伟达已有回应。因此,特斯拉为自动驾驶芯片造出了全世界最先进的神经网络芯片这个说法并不准确。两者的区别是,由于英伟达必须为广泛的客户制造芯片组,因此该芯片永远不会像特斯拉自己的芯片一样专注于单一用途。而特斯拉自动驾驶芯片“只服务特斯拉一家客户”。这样就在很大程度上,降低了特斯拉芯片需求的复杂性。


图片:谭婧,摄于清华FIT楼。

我坐在椭圆形的会议桌的一头排队,等待在王老师工作的空隙再能多聊几句。这会子王志华老师则坐在会议桌另一头,慈眉善目的管教自己的博士生:“想在学科里有所作为,什么样的捷径都不要走,做好研究唯一的一条路。”道理是简单的,更是严肃的。他的语气没有给人窒息的压力,他始终含着微笑,自始至终眉头都没有皱过。让人觉得白发苍苍的王志华老师,很像1983年版《射雕英雄传》里面的为人正义且机智的洪七公。道理从他嘴里讲出来,你就知道自己应该听进去。武功盖世的人平易近人起来,很让人措手不及。


聊完后,我走出清华东主楼,夕阳照在清华大学主楼前,绿油油的草坪却被照得鲜亮,2019年四月的北京,春风还在躲躲藏藏,但有一种满足感在心里荡漾,仿佛我又变成了学生,在王老师办公室里认认真真地补了一节芯片的必修课。


结语:

2018年仿佛就在昨天,芯片成了国人患得患失的梦。近几年芯片产业的数字却很少有人能够脱口而出,2017年全球产值大约4200亿美元,中国占7%,2018年,中国占8.4%。如果1%全球份额的增长表达不出进展,那我们换一组数据。中国2004年芯片产值只有545亿人民币,2018年则到达了6532亿人民币。现在,中国产值的增长速度大约是当期全球增长速度的4倍。越来越多的企业成为集成电路全球前列企业,中芯国际、华虹宏力、海思半导体、长电科技、华天科技、通富微电……


中国芯片产业被误以为落后被动,没有人才,也出不了英雄。集成电路产业人似乎面目模糊,毫不起眼。但是,请你驻足观察,老一辈产业人白发苍苍,精神灼烁;新一代奋斗者,孤勇前进、披荆斩棘。


美国芯片高地已是全球科技圣地,当没有捷径可走的时候,“靡不有初,鲜克有终”这句话显得尤为重要。有人在思考,中国的硅谷在哪?有人在寻找,中国的硅英雄在哪?越来越多的人想得日益清楚:中国科技不能失去集成电路的高地,就像西方不能失去耶路撒冷。(全文结束)


致谢清单:

学界:

清华大学微电子学研究所副所长王志华博士,IEEE fellow。

业界:

原百度杰出科学家,现任硅谷AI芯片公司,异构智能 (NovuMind) 创始人CEO,吴韧博士。

安创空间合伙人,中科创达副总裁,杨宇欣。

宇视科技研发副总裁,谢会斌

高通技术专家,全书学博士。

原高通技术专家,大普微电子创始人CEO,杨亚飞博士。

(以上排名不分先后。)


附件申明:

芯片选题专业性极强,成文困难,以上观点均与各位专家一一确认,吴韧博士微信回复原文,附于文末。本文为《亲爱的数据》原创内容,转载观点请标明出处。如果有不能达意之处,或者意见分歧,欢迎指正,并交换意见。


谭婧,你好。对特斯拉芯片的看法,我认为可以从几个方面来判断, 

第一是为什么要自己做?第二是究竟做得怎么样?第三是它对以后的竞争格局会有什么样的影响? 人工智能应用,特别是在自动驾驶方面的应用,跟过去几十年有很大的不一样。这里需要更强的计算能力,更低的功耗,和更低的价格。计算能力的先天不足,是任何算法都无法弥补的,正如去年优步的事故带来的教训一样。满足计算能力之后,就是功耗,功耗太高,会降低续航的能力,并且增加其他的设计成本。这两者都满足的话,还有价格上的考虑,毕竟价格仍然是一个对普通消费者非常敏感的指标。这三点综合考虑,我觉得特斯拉做自己的芯片不只是一个必须的选择,而且我觉得是一个非常正确的,符合技术发展大趋势的一个非常好的选择。我觉得这正好是做了国际顶级公司应该做的决定。现在当摩尔定律接近尾声的时候,"唯一的出路就是DSA",domain specific architecture ,为专有领域量身定做芯片,这是图灵奖获得者, 斯坦福大学校长,谷歌母公司董事长, John Hennessy的获奖演说。如果大家对此还有疑问,可以借鉴谷歌TPU的成功, 和TPU对谷歌的重要性。(我认为)借助此芯片,特斯拉 会进一步奠定他们在汽车行业新军老大的地位,同时增强与传统车企的竞争力,也给自动驾驶初创企业一个更高的及格的基准线。一句话,方向非常准, 做了该做的事。 至于做得好不好, 我们下面再分析一下。在开始分析之前, 我们先回顾一下历史上的重要事件吧。有多少人还记得苹果的iPhone 4,以及当时的ipod touch, ipad, 没有人会否认这个是苹果最辉煌的一段时间吧。(其中)一个原因是苹果手中有极其优异的A4,A5芯片。

在这之前,AMD历史上跟Intel竞争中,唯一一次占尽优势的时候, 就是AMD推出K8 和 Athlon 64芯片的时候。去年, AMD 重新回到竞争舞台的主要原因, 也是因为AMD 有了新的ZEN 芯片。

我想告诉大家都是,这些芯片都是一个人负责设计的,他的名字是 Jim Keller。他也是特斯拉芯片的设计者。他完成Zen芯片设计之后,就被马斯克请到特斯拉设计这一款芯片。我觉得,和其他行业不一样的是,芯片行业仍然是一个个人英雄的行业,而Jim Keller很显然是这个行业的真正英雄。我毫不犹豫特斯拉的芯片会和他的前几个芯片一样成功。指标上,整个计算机有 144 TOPS的峰值计算能力,一个芯片有72 TOPS,这个能力,配合Andrej Karpathy 领导下的,非常强悍的人工智能团队,会让芯片的非常高效的运行相关算法,就是说达到很高有效计算能力,2300 帧每秒,这是比峰值能力更贴近应用实际的一个指标。作为对比,同样应用要求下,英伟达的Drive PX Pegasus 是目前市场上唯一的另一个选择。指标是300w 320TOPS,且在此平台上是否可以达到2300帧每秒的处理能力,即便是达到相同的计算能力,功耗和价格,特别是价格,应该有本质的差别吧?另外冗余的设计,必不可少,这一定是每家都必须做的。综上,我觉得这个芯片是正确方向上一个非常成功的实现,也将会成为经典,而由它搭建的系统会助力特斯拉获得更大的成功,也会改变竞争格局。芯片在自动驾驶年代,甚至是现在辅助驾驶年代,重要性就如早期的汽车引擎一样,不在这里加大投入研究,指望可以靠采用货架上别人的产品而带来竞争力是一个非常危险的想法,特斯拉给所有从业者敲响了警钟,现在必须进行思考并且做出反应的时候了。熟悉我们公司的人也许看到过我去年9月份芯片成功流片回来以后我做的一个公司芯片路线图, 上面有一个对比,这里分享一下。



与当时我的估计略有出入,不过也很接近了。我的判断是,或许2300帧每秒的计算能力仍然不够,这就是我们布局的时候,会再增加10倍计算能力的关键原因。性能、功耗、价格,这是三个必须要考虑的重要指标。要同时满足这三个指标,专有领域量身定做芯片是唯一的选择。特斯拉已经出招,各方必须应对,异构智能很愿意和各方一起合作。这是一个激动人心的年代。吴韧,2019年4月25日。



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