在2019年雲棲大會主論壇，阿里巴巴CTO、達摩院院長張建鋒從口袋裡掏出一款看得見、摸得著的晶片：含光800。這是一款AI晶片，重點應用於機器視覺中，如圖片識別、視頻識別等。作為平頭哥半導體公司首顆自主研發的晶片，含光800成為雲棲大會主論壇的熱門話題。
全球最強AI晶片？
一年前的雲棲大會上，平頭哥半導體公司宣告成立，這是阿里首次對外宣告要自主造芯，但事實上，阿里很早就已想要擁有自己的晶片，並為此籌謀許久。阿里當時宣布正在打造內部代號為「Ali-NPU」的晶片，主要針對圖像和視頻的AI任務加速場景，按照設計，Ali-NPU的性能將是同類產品的40倍。對於「40倍」這個數字，當時很多人是不信的。
從定位來看，含光800應該就是一年前所說的Ali-NPU，我注意到在發布會現場，張建鋒數次強調這款晶片很「大」——移動端晶片因為應用場景要求往往都強調體積的小，這意味著含光800的應用場景不是終端，而是雲端伺服器。「大」不是指體積大，而是計算能力強大，其每秒能處理78000張圖片。僅僅是從電晶體數量來看，含光800擁有170億個電晶體就遠超同行。
最能體現出其算力強大的則是一組對比數據。在業界標準的ResNet-50測試中，含光800推理性能達到78563 IPS，比目前業界最好的AI晶片Habana Goya 高4倍；能效比500 IPS/W是其3.3倍。跟一年前市面上的英偉達P4比，性能有46倍的優勢，「Ali-NPU 性能40倍於同類產品」不是吹牛。
含光800算力強大的原因在於面向AI視覺場景自研的架構和定製的算法，以下來自官方新聞稿：
「含光800硬體層面採用自研晶片架構，通過推理加速等技術有效解決晶片性能瓶頸問題；軟體層面集成了達摩院先進算法，針對CNN及視覺類算法深度優化計算、存儲密度，可實現大網絡模型在一顆NPU上完成計算。」
更具體的解釋：平頭哥針對含光800瞄準的機器視覺場景，自研了架構、軟體編譯器、框架、工具鏈等等，並針對INT8數據類型做了大量優化，最終在性能、良率、功耗等指標上均表現良好。比如在架構上，含光800針對深度學習中使用的大量權重參數和張量數據，在支持稀疏壓縮與量化處理的基礎上，通過獨特設計的數據訪存與流水線處理技術，大大減低了I/O需求和數據的搬移，NPU同時深度優化了卷積，矩陣乘，向量計算和各種激活函數，通過高有效的硬體資源調度和全並行的數據流處理，把AI運算的性能和能效雙雙推向極致，整個架構都是創新設計的。
換言之，這是一款軟硬體高度整合的AI晶片，用張建鋒的話說：傳統晶片公司擅長硬體，然而在算法上不具備優勢。我看到在一個媒體社群記者們就「含光800是否全球最強」有不同看法，但毋庸置疑，在視覺這一場景下，在市面上的同類產品中，含光800從算力、能效比來看均絕對領先。
要注意的是，含光800不是一款PPT晶片，其已實現流片量產，應用到阿里商業生態中。對內應用在阿里核心業務上，張建鋒在雲棲大會的現場演示現實，城市大腦實時處理杭州主城區交通視頻場景，原來需要40顆傳統GPU，延時為300ms，使用含光800僅需4顆，延時降至150ms；拍立淘商品庫每天新增10億商品圖片，使用傳統GPU算力識別需要1小時，使用含光800後可縮減至5分鐘。對外，含光800不直接售賣，而是通過雲的形式向阿里雲數百萬客戶售賣AI算力，基於含光800的AI雲服務已正式上線，相比傳統GPU算力，性價比提升100%。
平頭哥一年當立
含光800的「含光」，將是平頭哥系列終端晶片的名稱。含光是上古時代三大神劍之一，《列子·湯問》：「孔周曰：』吾有三劍，惟子所擇。一曰含光，視不可見，運之不知其所觸，泯然無際，經物而物不覺。』」含而不露、光而不耀，意指含光系列晶片將主打無形卻強勁的算力。
百度了一下，另外兩大神劍分別是承影和宵練，這意味著，平頭哥或許還有更多寶劍靜候出鞘。不過，雖然平頭哥目前只有含光800，但其已擁有多款「寶劍」：7月25日，平頭哥在上海阿里雲峰會上發布RISC-V處理器玄鐵910，其是業界性能最強的一款RISC-V處理器IP，就像楊過可以將玄鐵劍鑄成屠龍刀一樣，5G、人工智慧、網絡通信、自動駕駛等領域的開發者可以基於玄鐵定製自有晶片提高性能提高一倍以上，同時將成本降低一半以上，在玄鐵之前則有C-Sky系列，均主打IoT場景；8月29日，在世界人工智慧大會上，平頭哥發布無劍SoC晶片平臺，集成CPU、GPU、NPU等，降低晶片設計門檻。
在含光前，平頭哥發布的「寶劍」是幫助第三方鑄劍，不論是玄鐵還是無劍都旨在幫助企業降低晶片設計門檻，「讓天下沒有難造的晶片」是平頭哥成立的使命之一；含光800則是平頭哥給自己鑄的第一把劍，基於此讓企業擁有高性價比的AI算力。
至此，平頭哥的晶片布局已經有了雛形：SoC平臺、處理器IP和自有晶片形成的自有+開放結合的全棧晶片生態。接下來平頭哥會延續玄鐵、無劍和含光三大系列進行完善，布局雲上AI訓練晶片和端上的AI推理晶片，已經確定的是平頭哥正在研發用於阿里雲神龍伺服器的SoC專用晶片，以滿足更多場景的算力需求。
不論何種形式，平頭哥都將讓算力在AI時代更加普惠，接下來，平頭哥將繼續在端上做晶片基礎設施，在雲端給企業提供普惠算力，助力企業擁抱數位化經濟。
從技術布局來看，平頭哥不是孤立的，它是阿里AI+晶片+雲計算三位一體戰略的一部分，因為有AI算法優勢，含光800作為第一代就擁有全球領先的性能；正是因為有飛天這一阿里自研的高性能雲計算平臺，含光800性能才可以在雲端被充分挖掘轉化為強勁算力；正是因為有雲計算這一強勢業務，含光800才可以不售賣晶片只售賣算力的方式商業化，「晶片即算力，算力即服務」。
阿里巴巴在雲計算上優勢已經確立，阿里雲穩居亞太第一；基於阿里豐富的應用場景和達摩院高端基礎技術的布局，阿里在AI技術上尤其是語音智能、語言技術、機器視覺、決策智能上正在構建優勢，平頭哥基於雲和AI的優勢迎頭直追。阿里已形成「一拖二」的技術戰略格局，雲計算領跑，AI和晶片齊頭並進，三者互相協同，你拉我帶。站在這樣的視角來看，阿里造芯成功有其必然性。
阿里造芯啟示錄
因為自研晶片成功而具備技術長板的例子很多，比如A系列處理器對iPhone的成功居功至偉，再比如麒麟處理器則讓華為成功走向了高端，因為缺乏自主晶片，在技術上體現出短板的公司不勝枚舉。晶片是計算的基礎，對科技公司至關重要，因此2018年以來科技巨頭都在造芯，不過現在看來最新一批「造芯新勢力」的領先者，是阿里平頭哥：
1、有了看得見摸得著的領先型產品，特別是玄鐵和含光；
2、有了全棧的晶片生態；
3、有了大規模的商用，含光已被應用到阿里核心業務並通過阿里雲以算力形式開放。
阿里造芯成功給行業的啟示是什麼？我認為有如下幾點：
1、晶片技術不是研發一個App，心血來潮是做不成的。
晶片技術門檻相當高，一年半載很難有什麼成就。表面上看，含光800是晶片研發領域的一個奇蹟，平頭哥只用7個月就完成了含光800的前端設計，之後僅了3個月就成功流片，一般公司往往要經歷兩次甚至多次流片才可能成功，平頭哥快速成功顯然不是因為「運氣好」，而是厚積薄發。
阿里十年來一直未曾擁有自己的晶片，日益複雜的阿里生態對計算提出的要求越來越高，然而工程師每天跟伺服器打交道時逐步發現，他們正在觸摸算力的邊界，就像當初決定去IOE以強化資料庫底層控制權一樣，阿里意識到一定要有自己的晶片，只有擁有自己的晶片才能擁有最極致的算力。
不過阿里沒有選擇蠻幹，而是步步為營，阿里先是投資寒武紀、深鑑和Barefoot Networks等多家晶片公司，再收購中國大陸唯一擁有自主嵌入式CPU IP Core的公司中天微，有媒體報導稱馬雲已投資中國大半個晶片圈，這一過程花了好些年。在投資收購晶片公司外，阿里2017年成立三年投資千億的基礎技術研究機構達摩院，人工智慧和晶片技術是其重點研究範疇。而在硬體層面，阿里在伺服器、FPGA以及存儲等領域擁有多年研發經驗，此外，平頭哥團隊在體系結構、編譯技術等領域擁有深厚的技術儲備。
在軟硬體上都打好底子後，阿里才正式宣布「造芯」。阿里造芯是深思熟慮的結果，是戰略選擇，不是心血來潮更不是要蹭熱點。
2、對的策略，對的戰術，對的時機。
不論是PC還是移動晶片，發展都已接近極限。五年前PC衰落，晶片「夠用了」很難再有升級動能，Intel大力轉型移動；Intel移動化尚未成功，手機市場又進入下滑周期，移動晶片「夠用了」，智慧型手機的瓶頸不再是計算性能，而是網速、續航和交互，ARM被軟銀收購，2019年第二財季高通營收下降4.6%，晶片巨頭都在尋找新的方向。「18個月性能翻番、成本減半」的摩爾定律，失效了。晶片產業的第三次浪潮是什麼？答案很清晰，就是AI以及AI拉動的IoT、5G等產業浪潮。
2018年是一個非常好的節點：AI普及的趨勢，對算力，對數據能力，對晶片都提出全新的要求，同時創造了大量新的應用場景，這意味著新玩家有新的機會，我們會看到平頭哥做玄鐵是瞄準的IoT，含光則是瞄準了機器視覺這一AI強相關場景，這都體現出差異化競爭的思路，而不是去做手機晶片這樣的毫無勝算的市場，現在再去做手機晶片意義不大了。
瞄準AI和IoT場景是戰術選擇，2018年入場是時機選擇，而在策略上，平頭哥沒有一上來就發布自己的晶片，在含光發布前先發布了處理器IP玄鐵710和SoC無劍平臺，循序漸進。對的策略、對的節奏，對的時機，促成了平頭哥的首戰告捷。
3、全新的普惠模式，是一種戰略選擇。
平頭哥是晶片公司的「新物種」，它不是要做一家賣晶片的公司，做晶片的目的是解決自己問題，再將其開放出來實現技術普惠，這是一種戰略選擇。
阿里巴巴業務場景日益複雜， 對算力提出更高的要求，搜索、推薦、視頻分析、城市大腦、金融科技等等AI場景，存量晶片已難以滿足，這是阿里自主造芯的初心。
不過，只是解決自己的問題是不夠的，就像阿里雲是將在阿里業務場景千錘百鍊的各種技術開放一樣，阿里造芯最終同樣會走普惠路線。
在雲棲大會上，阿里巴巴集團董事長兼CEO張勇在演講時提到一個說法：「如果說大數據是石油，算力就是發動機，它們共同構成面向數字經濟時代的核心能力。」他的邏輯是：當數據在數字經濟時代以幾何倍數增加，能夠與之協同的是同樣幾何倍增的強大算力，讓數據被高效使用。而阿里巴巴商業作業系統正成為數字經濟時代的基礎設施，在這一作業系統中，算力這一發動機要保持高速運轉的根本就是有強大的晶片。平頭哥成立的初心就是要讓算力普惠，不論是SoC和IP模式降低晶片設計門檻，還是在雲端將含光800的算力開放出來，均體現出這樣的理念。
這樣的理念促成了平頭哥獨特的競爭力。PC和移動晶片都是「巨頭+巨頭」模式，比如Intel與Windows的「Win-Tel」聯盟，再比如高通/聯華科與手機巨頭間的聯盟。然而到了IoT時代這樣的模式很難再奏效了，一方面，只要有能力，巨頭都想做自己的晶片；另一方面，AIoT市場一定是碎片化和強應用驅動的，一款晶片賣一年的做法很難再適應如此複雜的晶片需求，晶片一定會走向面向場景定製和基於軟體定義，晶片公司一時之間也難以再找到牽手的巨頭，這時候，平頭哥做晶片基礎設施「讓天下沒有難造的晶片」模式就生逢其時，雖然才面世一年就已展現出強大的生命力。