AI进入爆发期，千亿芯片市场空间

数据中心"瑜亮之争"：既有GPU，还需FPGA？由于FPGA是硬件语言编程，需要耗费芯片设计工程师资源做上层软件算法的底层硬件的"影射"，加之目前性能、成本上综合来看还是GPU更好，所以GPU是目前数据中心主流。但未来FPGA在数据中心业务中前景光明，原因有两点：第一，云巨头企业本质上希望其算法优化从硬件底层起就可实现，而并非完全受控于英伟达GPU的编译和运行性能，为未来底层硬件的自身完全定制化（做自己的ASIC）做准备，所以部分云厂商愿意面向未来，在FPGA开发上投入成本；第二，FPGA功耗特性较GPU好很多，数据中心业务运算量巨大，未来必须考虑功耗问题，如下表所示，各型号FPGA功耗比都优于GPU。在算法逐步稳定以后，针对数据中心不同应用场景，FPGA的万能变形优势会逐步体现。

3.4 生态格局：两公司垄断，巨头并购凸显云端AI有效补充地位

Altera与Xilinx两公司垄断FPGA市场。目前全球 FPGA 市场主要被 Altera 和 Xilinx瓜分，合计占有近90%的市场份额，合计专利达到 6000 多项，剩余份额被 Lattice 和Microsemi 两家占据，合计共有超过 3000 项专利。技术专利的限制和漫长的开发周期使得 FPGA行业形成了很高的壁垒，这也进一步巩固了 Altera 和 Xilinx 两家公司的优势地位和盈利水平。

Intel收购Altera，看好FPGA在未来数据中心的核心价值。2014年6月，微软对外公布其针对数据处理的研发项目ProjectCatapult，研究结果显示，将FPGA应用于Intel服务器，后者性能可以提升10倍，处理效率提升30%以上，能耗也显著降低。2015年6月，Intel以167亿美元收购FPGA龙头公司Altera。Altera对于Intel的价值，核心在于数据中心业务。长久以来，Intel一直在PC、服务器、存储市场以及数据中心领域占据绝对优势地位。2017年一季度Intel数据中心业务收入同比增长6%至42亿美元,二季度收入同比增长9%至44亿美元，增长势头强劲。Altera FPGA技术结合IntelCPU制造技术，能够将CPU的复杂数据处理能力与FPGA的数据并行处理能力结合，未来在数据中心应用领域显现出强强联合的优势，构建未来云端人工智能的坚实基础。

互联网巨头云端积极部署包含FPGA的数据中心，未来可期。由于FPGA在数据中心的独特优势，亚马逊、微软等企业在数据中心均纷纷部署FPGA。国内，腾讯云在年初部署了首个FPGA云服务器。2017年7月，百度云也宣布在其公有云服务器中部署基于赛灵思FPGA的应用加速服务。国内外主流云服务企业纷纷把目光聚焦在了FPGA上，这显然不是巧合，这说明整个云服务行业似乎已经对FPGA在高性能计算上的重要性上达成了一致，FPGA在云端特别是底层的数据中心业务前景可期。

云端AI芯片未来：各自进化，走向融合，生态定义未来

云端不同的AI芯片在向彼此学习和进化。一方面，以英伟达为代表的GPU从通用到精进，不断优化其GPU架构，使其针对人工智能算法进行优化，向更加专业化的人工智能领域扩展。另一方面，以谷歌TPU为代表的云端ASIC，为了满足灵活性和通用性，也设计了众多指令集同时支持训练和推理，未来有望实现从闭环到开环的拓展。谷歌CEO在2017年5月的开发者大会上表示，谷歌将免费开放 1000 台 Cloud TPU 供开发者和研究人员使用。相信随着TensorFlow的框架完善、谷歌TPU自身的架构优化、灵活性加强与通用性的完善，我们预计未来TPU芯片也会从谷歌内部使用改为外供给其他云端服务器厂商。

云端有望形成"CPU+GPU/TPU+FPGA"的多芯片融合态势。CPU继续作为服务器的控制核心，GPU和ASIC（TPU等）将成为人工智能云端的运算主力，FPGA在延时要求高的计算/通信密集型任务中作为有效补充，未来有望形成CPU+GPU/TPU+FPGA多芯片融合共存的发展态势。云计算巨头纷纷推出多芯片融合的云端平台。我们观察到，2017年微软在其最新上线的Azure云平台中部署FPGA，配合原有的英特尔 CPU 和英伟达Tesla K80 GPU，实现性能的最大化提升。2017年3月腾讯云宣布，已形成包含CPU+GPU+FPGA全矩阵AI基础设施计算平台。

生态完善度或决定AI芯片市场未来

上层生态完善度或将决定AI芯片市场未来。完善的开源生态帮助AI核心芯片拥有更强的用户粘性，帮助保持市场空间。或将决定AI芯片市场未来。AI芯片生态主要包括AI开源平台支持与开发环境支持两种生态。

目前开源平台众多，江湖未一统。AI开源平台是一个深度学习的工具箱，用户可以通过此开放平台，基于底层计算芯片运行其算法系统。目前AI开发人员主要是利用开源平台进行算法优化，因此AI硬件只有具备支持主流开源平台的特性，才能形