日本加快AI芯片开发的创新推进 避开中美竞争开辟新战场

近年来，人工智能已经成为发达国家和地区抢占未来发展先机的重要抓手。在此背景下，尽管业界还没有为人工智能芯片给出一个准确统一的概念，但是各国在半导体和芯片制造领域早已展开了激烈的竞争。主流观点普遍认为，未来AI芯片的竞争将在中国和美国之间展开。

日本正力图通过AI技术革新提高本国经济竞争力。数据显示，2018年日本政府年度预算案中AI相关预算总额为770．4亿日元，这一数字还不到美国和中国的两成。今年日本大举提升科学技术领域预算，尤其重点强调AI技术发展，可见日本已经意识到AI技术的变革性力量，意图追赶中美。

日本AI发展滞后

日本的AI关联企业数量大约在200至300家，相对于美国包括谷歌、IBM、微软等科技巨头在内上千家AI关联企业的规模，日本的AI关联企业无疑显得势单力薄。

2011年—2015年，中国发表的AI关联论文已达41000篇，美国达到了25500篇，而日本只有11700篇。30年前，日本的半导体产品占世界总产量的45％，是当时世界最大的半导体生产国。

推进具备优势的AI芯片

日本AI芯片起步较晚，预计不会与中美企业正面竞争，而是在日本具有优势的领域开发出AI芯片，从智能手机、汽车和机器人等终端切入。中美大型企业瞄准的AI芯片主要用于通过互联网连接的计算机本身—云平台。 而日本在传感器等技术方面具有优势。如果是边缘侧，能够展开竞争。

由于AI芯片今后大量应用于汽车和机器人等的可能性很高，日本国内的半导体厂商很早就注意到边缘侧的AI芯片的发展潜力，一直积极推进研究，或将大量应用在汽车及机器人领域。

要让AI承担复杂的处理工作，现在就需要处理速度很快的计算机。这种计算机因体积巨大而无法搭载到汽车和机器人上，因此必须通过通信来交换数据；需要绝对不能中断的稳定通信环境，同时这种数据交换需要较多时间。在自动驾驶领域，瞬间的判断延迟就将导致事故，今后将轮到AI芯片出场。此外，智能手机的语音识别目前也依赖云平台处理，不久后也可能改为通过AI芯片来处理。

在AI软件领域，美国大型企业占据优势，日本的存在感薄弱。如果日本不在国内推进AI芯片研究，将全面落后，显示出危机感。日本应发挥具有优势的产品制造传统，找到出路。

加快AI芯片开发的创新推进

日本政府围绕上述问题出台了一系列的相关政策。其中，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）物联网推进部、创新推进部于2018年4月发布“加快AI芯片开发的创新推进项目”基本计划。

边缘计算技术在网络终端设备（边缘侧）进行中央信息处理，其重要性和价值日益增加。虽然日本的创业企业具有AI的先进技术，但为了开发出具有竞争力的AI芯片，不仅需要AI和芯片的设计、软硬件的知识和技术，而且需要具有昂贵的设计工具和设计验证设备。

民营企业的目标是通过支持面向AI芯片相关理念实用化的研发，在为加快AI芯片开发而建立的设计验证中心进行开发，无缝开展AI芯片开发方案的设计、验证，从而推进加快创新性理念实现的研发，再次在全球范围内提升知名度。

计划到2032年，日本面向边缘的AI芯片在世界上获得约750亿日元的市场额，2023年之后逐步将技术实用化率提高到50％以上。

日本部署AI芯片的措施

①以2014年东芝剥离NAND Flash业务为标志，日本企业彻底退出了消费级半导体市场第一阵营。但是，日本在半导体材料和制造设备上的市场份额却一直保持着很高的比例。日本的半导体材料行业在全球占有绝对优势，在硅晶圆、光刻胶、键合引线、模压树脂及引线框架等重要材料方面占有很高份额，总份额达到约52％。而在半导体设备领域，全球规模以上晶圆制造设备商共计58家，其中，日本企业多达21家。因此，在半导体市场上，日本虽然失去了商品市场，但是没有失去制造能力。这样的技术储备，完全足以支撑日本厂商在必要的时候重新占领市场。

②在AI芯片的应用定位上，相比主流的云计算AI芯片，日本制造业更侧重于研发面向边缘计算的终端AI芯片，例如，面向物联网应用的传感器芯片和自动驾驶辅助系统（ADAS）的芯片。在当前阶段，研发这些AI芯片的目的，都是为了增强日本传统制造业产品的竞争力。

③近年来，日本的资本界低调地进行了几次实际上足以改变整个人工智能产业格局的收购。由于认识到日本在AI芯片设计上的短板，日本软银于2016年用310亿美元收购了英国老牌芯片公司ARM，2017年又从谷歌接手了著名的波士顿动力系统公司。市场研究顾问公司Compass Intelligence发布的最新研究结果显示，在全球AI芯片企业排名中，ARM公司排在第7位。这些资本市场的运作，有利地支撑了日本半导体行业的发展。

④由于担心日本的人工智能研究落后于人，日本政府也成立了专门的基金用以支持国内AI芯片的研发，同时也加大了对高校和科研机构在AI芯片研究经费上的支持力度。半官方背景的日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）今年提出了一个旨在全面整合日本AI芯片“产学研”资源的政策建议。其中特别强调了基于举国体制从人才培养、技术储备、设备制造、商业环境等全方位争取AI芯片产业制高点的战略意义。

国内AI发展的思考

目前半导体产业实际存在着无效益的繁荣、产品（硬件）难度增大、产品研发费用增高盈利空间下降等三大问题，中国厂商想要突围首先需要反思盈利模式，开启基于硬件的软服务能力，同时提升半定制技术能力。

芯片产业链包括设计、制造和封测。在设计和封测领域，中国与美国等先进企业差距已经逐步缩小。目前，中国有近1400家左右的设计企业，但在芯片设计公司“遍地开花”背后，却隐藏着“整体实力不强”的尴尬，和美国头部芯片企业超过80％的份额相比，我国前十大集成电路设计企业的销售额占比刚刚超过30％。

集成电路产业从来就不是赚快钱的产业，做产业投资还是应该回归到产业本身的发展规律。随着新兴产业、技术和产品不断涌现，大数据、云计算、5G通信、人工智能等技术也为芯片提供了巨大的市场。在CPU、GPU等高端芯片与国际差距较大的情况下，不少人期待通过AI芯片，中国能实现弯道超车，但一些业内人士对此持质疑态度。

中国有应用和数据的优势，可以快速获得运用数据的学习、训练。在美国，数据没有那么容易获取，本身也没有大的应用场景。但是人工智能不管是哪个领域，西方的基础研究比我们深得多。

结尾

其实日本并没有放弃在半导体，特别是AI芯片领域的竞争。相反，日本不仅一直牢牢把握着AI芯片制造的核心技术，而且正在举全国之力试图重新夺回半导体行业的霸主地位，并在新一轮以人工智能为标志的产业升级竞争中取得优势。