清華大學：2018人工智能芯片技術白皮書（附下載地址）

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人工智能 (Artificial Intelligence，英文縮寫為 AI)，是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法、技術及應用系統的一門科學技術。人工智能的本質是對人類思維過程的模擬。從 1956 年正式提出 “人工智能”概念算起，在半個多世紀的發展歷程中，人們一直在這一領域進行長期的科學探索和技術攻堅，試圖了解智能的實質。和任何曾經處于發展過程中的新興學科一樣，人工智能早期發展并非一帆風順，它曾受到多方質疑，不斷經歷起伏。近些年，大數據的積聚、理論算法的革新、計算能力的提升及網絡設施的演進，使得持續積累了半個多世紀的人工智能產業又一次迎來革命性的進步，人工智能的研究和應用進入全新的發展階段。（原文來自皮匠網，關注“三個皮匠”微信公眾號，每天分享最新行業報告）

當前，人工智能正逐漸發展為新一代通用技術，加快與經濟社會各領域滲透融合，已在醫療、金融、安防、教育、交通、物流等多個領域實現新業態、新模式和新產品的突破式應用，帶動生產流程、產品、信息消費和服務業的智能化、高附加值轉型發展。人工智能已處于新科技革命和產業變革的核心前沿，成為推動經濟社會發展的新引擎。

實際上，人工智能產業得以快速發展，無論是算法的實現、海量數據的獲取和存儲還是計算能力的體現都離不開目前唯一的物理基礎——芯片?？梢哉f，“無芯片不 AI”，能否開發出具有超高運算能力、符合市場需求的芯片，已成為人工智能領域可持續發展的重要因素。 

盡管全球人工智能產業還處于初期發展階段，但隨著政府和產業界的積極推動， 人工智能技術在大規模產業化應用方面突飛猛進，在算法和芯片等人工智能基礎技術層面積累了強大的技術創新，這些成果未必能即時商業化，但對未來科技的影響深遠。

為了更好地厘清當前 AI 芯片領域的發展態勢，進一步明確 AI 芯片在新技術形勢下的路線框架、關鍵環節及應用前景，北京未來芯片技術高精尖創新中心根據學術界和工業界的最新實踐，邀請國內外 AI 芯片領域的頂尖研究力量，共同開展《人工智能芯片技術白皮書》的編制工作。

本文主要包括九方面內容 ：第 1 章為發展 AI 芯片產業的戰略意義以及白皮書基本內容概述。第 2 章綜述了 AI 芯片的技術背景，從多個維度提出了滿足不同場景條件下 AI 芯片和硬件平臺的關鍵特征。第 3 章介紹近幾年的 AI 芯片在云側、邊緣和終端設備等不同場景中的發展狀況，總結了云側和邊緣設備需要解決的不同問題，以及云側和邊緣設備如何協作支撐 AI 應用。第 4 章在 CMOS 工藝特征尺寸逐漸逼近極限的大背景下，結合 AI 芯片面臨的架構挑戰，分析 AI 芯片的技術趨勢。第 5 章討論了建立在當前 CMOS 技術集成上的云端和終端 AI 芯片架構創新。第 6 章主要介紹對 AI 芯片至關重要的存儲技術，包括傳統存儲技術的改進和基于新興非易失存儲（NVM）的存儲器解決方案。第 7 章重點討論在工藝、器件、電路和存儲器方面的前沿研究工作，和以此為基礎的存內計算、生物神經網絡等新技術趨勢。第 8 章介紹神經形態計算技術和芯片的算法、模型以及關鍵技術特征，并分析該技術面臨的機遇和挑戰。第 9 章主要討論 AI 芯片的基準測試和技術路線圖的相關問題。第 10 章展望 AI 芯片的未來。

在人工智能熱潮面前，本文一方面希望與全球學術和工業界分享 AI 芯片領域的創新成果 ；另一方面希望通過對 AI 芯片的技術認知和需求的深入洞察，幫助相關人士更加清晰地了解 AI 芯片所處的產業地位、發展機遇與需求現狀，通過對 AI 芯片產業現狀及各種技術路線的梳理，增進對未來風險的預判。目前人工智能技術整體發展仍處于初級階段，未來還有很多技術和商業層面的挑戰。我們要去除在產業發展過程中一窩蜂“逐熱而上”的虛火，在充滿信心、懷抱希望的同時，保持冷靜和客觀，推動 AI 芯片產業可持續發展。