當前位置：
芯片的分類
從應用目的區(qū)分，可以將芯片大致分為通用芯片和專用芯片兩類。
通用芯片是為了解決一些通用的任務而設計的，主要為各種架構(gòu)的CPU（中央處理器）芯片，例如x86、ARM、MIPS、PowerPC、RISC-V等等，這類芯片往往可以運行操作系統(tǒng)，并具備豐富的外設接口，以滿足多種多樣的應用需求。在市場競爭過程中，MIPS、PowerPC等芯片架構(gòu)已不再輝煌，甚至逐漸退出了歷史舞臺。
專用芯片是為了解決某一類專門的應用而設計的，例如擅長處理圖像任務的GPU，擅長數(shù)字信號處理的DSP，擅長AI加速的AI芯片，以及可針對特定應用場景進行硬件編程的FPGA。這一種類的芯片在處理特定應用時效率很高，但是不擅長處理通用類型業(yè)務。
實際上，隨著芯片的演進，這兩類芯片也在發(fā)生一些融合。例如通用芯片中集成GPU、DSP，甚至FPGA，從而提供針對特定應用的加速能力；而專用芯片中也往往會集成一些通用的CPU，從而提供一定的靈活性和獨立部署能力。
芯片的歷史
x86芯片
在很長一段時間內(nèi)，CPU和Intel/x86是劃上了等號的。CPU的歷史可以追溯到1971年。在這一年，Intel公司研發(fā)出了世界上第一款微處理器4004。它是一款4位處理器，每秒只能計算6萬次。這一劃時代的產(chǎn)品，盡管性能非常孱弱，但是CPU這一影響深遠的概念首次亮相了。隨后幾年，Intel迅速推出了4040、8008、8080等處理器。
1978年，Intel首次推出16位處理器i8086，它是x86架構(gòu)的鼻祖，該處理器上使用的指令集，被稱為x86指令集，并演進至今。
80年代，Intel相繼推出了80286、80386、80486，晶體管數(shù)量突破100萬個，CPU主頻提高到50MHz。
2000年，Intel推出了奔騰4系列，開始引入64位架構(gòu)，并支持虛擬化。
2010年，Intel從酷睿系列開始，通過Tick-Tock節(jié)奏，即一年更新微架構(gòu)、一年升級制程的方式，不斷向前演進。但是，隨著工藝尺寸接近物理極限，Intel已經(jīng)由Tick-Tock變化為PAO（制程Process->架構(gòu)Architecture->優(yōu)化Optimization ）策略。
ARM芯片
ARM芯片的歷史要追溯到1978在英國劍橋創(chuàng)辦的CPU公司（Cambridge Processing Unit），1979年更名為Acorn公司，主要業(yè)務是提供電子設備。1985年，Acorn基于RISC架構(gòu)，自行研發(fā)了第一代32位、6MHz的處理器，簡稱ARM(Acorn RISC Machine)，ARM名字由此而來。
RISC 的全稱是 “ 精簡指令集計算機 ”（Reduced Instruction Set Computer），它支持的指令比較簡單，所以功耗小、價格便宜，特別適合移動設備。早期使用 ARM 芯片的典型設備，就是蘋果公司的牛頓 PDA。
1990年代，ARM的32位嵌入式RISC進入了低功耗、低成本和高性能的嵌入式應用。進入二十一世紀之后，隨著手機的快速發(fā)展，ARM處理器占領了全球手機市場，一直延續(xù)至今。
AI芯片
當前對人工智能芯片的定義并沒有一個公認的標準。比較通用的看法是面向AI應用的芯片都可以稱為AI芯片，按設計思路主要分為三大類：專用于機器學習尤其是深度神經(jīng)網(wǎng)絡算法的訓練和推理加速芯片；受生物腦啟發(fā)設計的類腦仿生芯片；可高效計算各類人工智能算法的通用AI芯片。
AI芯片的歷史是隨著深度學習的興起同步發(fā)展 起來的。深度學習對算力的需求十分巨大，傳統(tǒng)的CPU無法滿足，算法研究人員發(fā)現(xiàn)，GPU很適合用來處理深度學習的訓練和推理計算任務。所以英偉達借AI浪潮再次崛起，后來也推出了專門用于深度學習任務的Tesla、Jetson等系 列AI芯片。
近五年時間內(nèi)，隨著深度學習的爆發(fā)式增長，涌現(xiàn)出大量的AI專用芯片和廠家。
芯片的產(chǎn)業(yè)鏈
芯片從設計到出廠，芯片產(chǎn)業(yè)鏈的分工主要包括六大部分。
芯片的發(fā)展趨勢
AI芯片的發(fā)展趨勢
現(xiàn)今的 AI芯片在某些具體任務上可以大幅超越人的能力，但究其通用性與適應性，與人類智能相比差距甚遠，大多處于對特定算法的加速階段，缺乏通用性。因此未來通用AI芯片應包含以下特征。
可編程性：適應算法的演進和應用的多樣性。
架構(gòu)的動態(tài)可變性：能適應不同的算法，實現(xiàn)高效計算。
高計算效率：算法對算力的需求是無止境的，現(xiàn)有的計算效率制約了很多算法的實際應用落地。
高能量效率：能耗比高，能夠應用在端側(cè)嵌入式設備中。
應用開發(fā)簡便：提供完備的軟件棧，降低AI開發(fā)的門檻。
通用芯片的發(fā)展趨勢
微架構(gòu)演進，IPC（Instruction Per Cycle）每代提升10%。IPC仍然是衡量通用芯片處理能力的一個重要指標，通過芯片內(nèi)部集成更大的緩存、更多的執(zhí)行單元、更精確的分支預測和任務調(diào)度機制，將IPC不斷提升。
工藝演進：目前通用芯片工藝已經(jīng)邁入7nm制程，后續(xù)5nm，甚至3nm的制程已經(jīng)在研究當中，雖然由于已經(jīng)逼近物理極限，但是工藝演進仍然是提升芯片性能的關鍵一環(huán)。
功耗控制：隨著通用芯片核數(shù)越來越多，尺寸越來越大，功耗控制成為制約芯片實際商用的重要因素。需要更加精細和智能的功耗控制機制。
互連帶寬：多芯片之間往往可以通過互連形成更強的單節(jié)點處理能力。
ARM芯片的優(yōu)勢戰(zhàn)場在嵌入式領域，而x86的優(yōu)勢戰(zhàn)場在桌面和數(shù)據(jù)中心。但是，雙方的競爭從未停止。目前已經(jīng)出現(xiàn)了一些服務器級別的ARM芯片，開始爭奪數(shù)據(jù)中心市場。但是x86在數(shù)據(jù)中心的體量和地位目前仍然遙遙領先。
ARM架構(gòu)處理器的單核性能往往較弱，所以單CPU核數(shù)較多；而x86的單核能力強，因此核數(shù)較少。兩者的架構(gòu)區(qū)別導致了其適用于不同的業(yè)務場景。
但是，隨著制程演進越來越困難，x86的流水線已經(jīng)非常深，微架構(gòu)上也很難再有大的突破，x86也在尋求在芯片內(nèi)集成更多的核。另一方面，ARM也面向數(shù)據(jù)中心領域推出了Cortex-X系列架構(gòu)，不再一味追求performance per Watt，而是追求極致性能，即從原來的小核向大核演進。
