全球AI芯片市场预计将从2018年的40亿美元增长至2025年的726亿美元,中国在训练环节高度依赖GPU进口、处于追赶位置,但在推理环节的FPGA与ASIC领域正加速突破。训练端由GPU主导且海外垄断明显,推理端国产FPGA厂商市占率已突破15%,ASIC领域国产旗舰产品性能已能与海外比肩,整体格局正处于重塑阶段。
训练环节:GPU主导,国产替代尚需时日
AI训练需要处理海量数据与复杂深度神经网络,对芯片的绝对计算能力要求极高。目前训练环节应用最多的主要是GPU,其通用性强、适合大规模并行计算,且设计及制造工艺较成熟,是唯一可用于AI训练的量产芯片,因此占据了AI芯片市场的主要份额。
在训练芯片领域,海外厂商凭借先发优势和技术积累形成较强主导地位。国内厂商虽在加速布局,但受制于工艺制程与生态壁垒,在训练环节的国产替代仍处于追赶阶段。目前大部分大模型仍处于开发阶段,训练芯片需求大于推理芯片,这一格局预计将随模型成熟逐步改变。
推理环节:FPGA与ASIC成为国产突破口
与训练不同,AI推理的计算量相对较小,更侧重能耗、时延与成本等综合指标,CPU、GPU、FPGA及ASIC均可参与运算。其中,FPGA凭借硬件可重构、开发周期短、编程灵活等特性,在云端数据中心与边缘推断场景中潜力巨大;ASIC则因高性能、低功耗、专用化程度高,同样非常适合AI推理场景。
在FPGA领域,全球市场主要由赛灵思和Altera(英特尔)主导,两者合计市占率约87%。国内市场虽仍由海外巨头主导,但国产厂商已崭露头角——2021年紫光国微、复旦微电和安路科技的合计市占率已超过15%。不过技术实力上仍有差距,国产先进制程集中在28nm,落后于国际16nm水平;旗舰产品门级规模约为XILINX高端产品的25%左右,但伴随国产化加速推进,追赶步伐有望加快。
在ASIC领域,目前全球尚未形成明显的头部厂商,主要竞争者包括英伟达、谷歌和英特尔。国内主流厂商包括海思、寒武纪等,国产厂商集中采用7nm工艺制程,与国外厂商处于同一水平。在算力表现上,国产旗舰ASIC产品的整体性能已能与海外头部产品比肩,未来有望成为突破海外垄断格局的重要发力点。
常见问题
中国AI芯片在训练与推理环节的差距有何不同?
训练环节差距相对较大,GPU由海外主导且国产替代尚需时间;推理环节差距较小,FPGA国产厂商已占据一定市场份额,ASIC领域国产性能已能比肩海外,是更具突破潜力的方向。
FPGA与ASIC哪个更适合中国AI推理市场?
两者各有优势。FPGA开发周期短、可灵活重构,适合技术迭代快的场景;ASIC性能与能效更优,但研发成本高。目前FPGA国产化已有实质进展,ASIC则具备更大的长期成长潜力。
未来AI芯片的市场结构会如何演变?
随着大模型逐步成熟并在生产生活中落地,适用于AI推理的FPGA和ASIC芯片占比有望逐步提升,单一依赖GPU训练芯片的格局预计将逐步改变,推理类芯片的市场空间将持续扩大。