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本文目录

1. 什么叫AI芯片，和普通芯片有何区别？
2. AI代表人工智能，那AI芯片智能在哪里？和传统芯片有什么不一样的？
3. 神经网络芯片排行榜
4. ai算力芯片排行

什么叫AI芯片，和普通芯片有何区别？

所谓的AI芯片，一般是指针对AI算法的ASIC（专用芯片）。传统的CPU、GPU都可以拿来执行AI算法，但是速度慢，性能低，无法实际商用。

比如，自动驾驶需要识别道路行人红绿灯等状况，但是如果是当前的CPU去算，那么估计车翻到河里了还没发现前方是河，这是速度慢，时间就是生命。如果用GPU，的确速度要快得多，但是，功耗大，汽车的电池估计无法长时间支撑正常使用，而且，老黄家的GPU巨贵，经常单块上万，普通消费者也用不起，还经常缺货。另外，GPU因为不是专门针对AI算法开发的ASIC，所以，说到底，速度还没到极限，还有提升空间。而类似智能驾驶这样的领域，必须快！在手机终端，可以自行人脸识别、语音识别等AI应用，这个必须功耗低，所以GPUOUT！

所以，开发ASIC就成了必然。

说说，为什么需要AI芯片。

AI算法，在图像识别等领域，常用的是CNN卷积网络，语音识别、自然语言处理等领域，主要是RNN，这是两类有区别的算法。但是，他们本质上，都是矩阵或vector的乘法、加法，然后配合一些除法、指数等算法。

一个成熟的AI算法，比如YOLO-V3，就是大量的卷积、残差网络、全连接等类型的计算，本质是乘法和加法。对于YOLO-V3来说，如果确定了具体的输入图形尺寸，那么总的乘法加法计算次数是确定的。比如一万亿次。（真实的情况比这个大得多的多）

那么要快速执行一次YOLO-V3，就必须执行完一万亿次的加法乘法次数。

这个时候就来看了，比如IBM的POWER8，最先进的服务器用超标量CPU之一，4GHz，SIMD，128bit，假设是处理16bit的数据，那就是8个数，那么一个周期，最多执行8个乘加计算。一次最多执行16个操作。这还是理论上，其实是不大可能的。

那么CPU一秒钟的巅峰计算次数=16X4Gops=64Gops。

这样，可以算算CPU计算一次的时间了。

同样的，换成GPU算算，也能知道执行时间。因为对GPU内部结构不熟，所以不做具体分析。

再来说说AI芯片。比如大名鼎鼎的谷歌的TPU1.

TPU1，大约700MHz，有256X256尺寸的脉动阵列，如下图所示。一共256X256=64K个乘加单元，每个单元一次可执行一个乘法和一个加法。那就是128K个操作。（乘法算一个，加法再算一个）

另外，除了脉动阵列，还有其他模块，比如激活等，这些里面也有乘法、加法等。

所以，看看TPU1一秒钟的巅峰计算次数至少是=128KX700MHz=89600Gops=大约90Tops。

对比一下CPU与TPU1，会发现计算能力有几个数量级的差距，这就是为啥说CPU慢。

当然，以上的数据都是完全最理想的理论值，实际情况，能够达到5%吧。因为，芯片上的存储不够大，所以数据会存储在DRAM中，从DRAM取数据很慢的，所以，乘法逻辑往往要等待。另外，AI算法有许多层网络组成，必须一层一层的算，所以，在切换层的时候，乘法逻辑又是休息的，所以，诸多因素造成了实际的芯片并不能达到利润的计算峰值，而且差距还极大。

可能有人要说，搞研究慢一点也能将就用。

目前来看，神经网络的尺寸是越来越大，参数越来越多，遇到大型NN模型，训练需要花几周甚至一两个月的时候，你会耐心等待么？突然断电，一切重来？（曾经动手训练一个写小说的AI，然后，一次训练（50轮）需要大约一天一夜还多，记得如果第一天早上开始训练，需要到第二天下午才可能完成，这还是模型比较简单，数据只有几万条的小模型呀。）

修改了模型，需要几个星期才能知道对错，确定等得起？

突然有了TPU，然后你发现，吃个午饭回来就好了，参数优化一下，继续跑，多么爽！

计算速度快，才能迅速反复迭代，研发出更强的AI模型。速度就是金钱。

GPU的内核结构不清楚，所以就不比较了。肯定的是，GPU还是比较快的，至少比CPU快得多，所以目前大多数都用GPU，这玩意随便一个都能价格轻松上万，太贵，而且，功耗高，经常缺货。不适合数据中心大量使用。

总的来说，CPU与GPU并不是AI专用芯片，为了实现其他功能，内部有大量其他逻辑，而这些逻辑对于目前的AI算法来说是完全用不上的，所以，自然造成CPU与GPU并不能达到最优的性价比。

谷歌花钱研发TPU，而且目前已经出了TPU3，用得还挺欢，都开始支持谷歌云计算服务了，貌似6点几美元每小时吧，不记得单位了，懒得查。

可见，谷歌觉得很有必要自己研发TPU。

目前在图像识别、语音识别、自然语言处理等领域，精度最高的算法就是基于深度学习的，传统的机器学习的计算精度已经被超越，目前应用最广的算法，估计非深度学习莫属，而且，传统机器学习的计算量与深度学习比起来少很多，所以，我讨论AI芯片时就针对计算量特别大的深度学习而言。毕竟，计算量小的算法，说实话，CPU已经很快了。而且，CPU适合执行调度复杂的算法，这一点是GPU与AI芯片都做不到的，所以他们三者只是针对不同的应用场景而已，都有各自的主场。

至于为何用了CPU做对比？

而没有具体说GPU。是因为，我说了，我目前没有系统查看过GPU的论文，不了解GPU的情况，故不做分析。因为积累的缘故，比较熟悉超标量CPU，所以就用熟悉的CPU做详细比较。而且，小型的网络，完全可以用CPU去训练，没啥大问题，最多慢一点。只要不是太大的网络模型。

那些AI算法公司，比如旷世、商汤等，他们的模型很大，自然也不是一块GPU就能搞定的。GPU的算力也是很有限的。

至于说CPU是串行，GPU是并行

没错，但是不全面。只说说CPU串行。这位网友估计对CPU没有非常深入的理解。我的回答中举的CPU是IBM的POWER8，百度一下就知道，这是超标量的服务器用CPU，目前来看，性能已经是非常顶级的了，主频4GHZ。不知是否注意到我说了这是SIMD？这个SIMD，就代表他可以同时执行多条同样的指令，这就是并行，而不是串行。单个数据是128bit的，如果是16bit的精度，那么一周期理论上最多可以计算八组数据的乘法或加法，或者乘加。这还不叫并行？只是并行的程度没有GPU那么厉害而已，但是，这也是并行。

不知道为啥就不能用CPU来比较算力？

有评论很推崇GPU。说用CPU来做比较，不合适。

拜托，GPU本来是从CPU中分离出来专门处理图像计算的，也就是说，GPU是专门处理图像计算的。包括各种特效的显示。这也是GPU的天生的缺陷，GPU更加针对图像的渲染等计算算法。但是，这些算法，与深度学习的算法还是有比较大的区别，而我的回答里提到的AI芯片，比如TPU，这个是专门针对CNN等典型深度学习算法而开发的。另外，寒武纪的NPU，也是专门针对神经网络的，与TPU类似。

谷歌的TPU，寒武纪的DianNao，这些AI芯片刚出道的时候，就是用CPU/GPU来对比的。

看看，谷歌TPU论文的摘要直接对比了TPU1与CPU/GPU的性能比较结果，见红色框：

这就是摘要中介绍的TPU1与CPU/GPU的性能对比。

再来看看寒武纪DianNao的paper，摘要中直接就是DianNao与CPU的性能的比较，见红色框：

回顾一下历史

上个世纪出现神经网络的时候，那一定是用CPU计算的。

比特币刚出来，那也是用CPU在挖。目前已经进化成ASIC矿机了。比特大陆了解一下。

从2006年开始开启的深度学习热潮，CPU与GPU都能计算，发现GPU速度更快，但是贵啊，更多用的是CPU，而且，那时候GPU的CUDA可还不怎么样，后来，随着NN模型越来越大，GPU的优势越来越明显，CUDA也越来越6，目前就成了GPU的专场。

寒武纪2014年的DianNao（NPU）比CPU快，而且更加节能。ASIC的优势很明显啊。这也是为啥要开发ASIC的理由。

至于说很多公司的方案是可编程的，也就是大多数与FPGA配合。你说的是商汤、深鉴么？的确，他们发表的论文，就是基于FPGA的。

这些创业公司，他们更多研究的是算法，至于芯片，还不是重点，另外，他们暂时还没有那个精力与实力。FPGA非常灵活，成本不高，可以很快实现架构设计原型，所以他们自然会选择基于FPGA的方案。不过，最近他们都大力融资，官网也在招聘芯片设计岗位，所以，应该也在涉足ASIC研发了。

如果以FPGA为代表的可编程方案真的有巨大的商业价值，那他们何必砸钱去做ASIC？

说了这么多，我也是半路出家的，因为工作需要而学习的。按照我目前的理解，看TPU1的专利及论文，一步一步推导出内部的设计方法，理解了TPU1，大概就知道了所谓的AI处理器的大部分。然后研究研究寒武纪的一系列论文，有好几种不同的架构用于不同的情况，有兴趣可以研究一下。然后就是另外几个独角兽，比如商汤、深鉴科技等，他们每年都会有论文发表，没事去看看。这些论文，大概就代表了当前最先进的AI芯片的架构设计了。当然，最先进，别人肯定不会公开，比如谷歌就不曾公开关于TPU2和TPU3的相关专利，反正我没查到。不过，没事，目前的文献已经代表了最近几年最先进的进展了。

AI代表人工智能，那AI芯片智能在哪里？和传统芯片有什么不一样的？

首先，谢邀回答。

AI领域将会是接下来科技行业的下一个风口，最近非常的火，海量的数据处理、分析、挖掘和标签化，需要计算性能非常出众的计算核心，也就是计算机或服务器的CPU或者GPU，那么集成了AI计算模块的新片就是AI芯片。

AI芯片也被称为AI加速器或计算卡，即专门用于处理人工智能应用中的大量计算任务的模块（其他非计算任务仍由CPU负责）。当前，AI芯片主要分为GPU、FPGA、ASIC。

AI芯片该使用什么方法原理去实现，目前仍然众说纷纭，这是新技术的特点，探索阶段百花齐放，这也与深度学习等算法模型的研发并未成熟有关，即AI的基础理论方面仍然存在很大空白。这是指导芯片如何设计的基本前提。因此，目前集中在如何更好的适应已有的数据流式处理模式进行的芯片优化设计。

技术手段方面AI市场的第一颗芯片包括现成的CPU，GPU，FPGA和DSP的各种组合。虽然新设计正在由诸如英特尔、谷歌、英伟达、高通，以及IBM等公司开发，但目前还不清楚哪家的方法会胜出。似乎至少需要一个CPU来控制这些系统，但是当流数据并行化时，就会需要各种类型的协处理器。

所谓的AI芯片，一般是指针对AI算法的ASIC（专用芯片）。

传统的CPU、GPU都可以拿来执行AI算法，但是速度慢，性能低，无法实际商用。

比如，自动驾驶需要识别道路行人红绿灯等状况，但是如果是当前的CPU去算，那么估计车翻到河里了还没发现前方是河，这是速度慢，时间就是生命。如果用GPU，的确速度要快得多，但是，功耗大，汽车的电池估计无法长时间支撑正常使用，而且，老黄家的GPU巨贵，经常单块上万，普通消费者也用不起，还经常缺货。另外，GPU因为不是专门针对AI算法开发的ASIC，所以，说到底，速度还没到极限，还有提升空间。而类似智能驾驶这样的领域，必须快！在手机终端，可以自行人脸识别、语音识别等AI应用，这个必须功耗低，所以GPUOUT！

所以，开发ASIC就成了必然。

说说，为什么需要AI芯片。

AI算法，在图像识别等领域，常用的是CNN卷积网络，语音识别、自然语言处理等领域，主要是RNN，这是两类有区别的算法。但是，他们本质上，都是矩阵或vector的乘法、加法，然后配合一些除法、指数等算法。

一个成熟的AI算法，比如YOLO-V3，就是大量的卷积、残差网络、全连接等类型的计算，本质是乘法和加法。对于YOLO-V3来说，如果确定了具体的输入图形尺寸，那么总的乘法加法计算次数是确定的。比如一万亿次。（真实的情况比这个大得多的多）

那么要快速执行一次YOLO-V3，就必须执行完一万亿次的加法乘法次数。

这个时候就来看了，比如IBM的POWER8，最先进的服务器用超标量CPU之一，4GHz，SIMD，128bit，假设是处理16bit的数据，那就是8个数，那么一个周期，最多执行8个乘加计算。一次最多执行16个操作。这还是理论上，其实是不大可能的。

那么CPU一秒钟的巅峰计算次数=16X4Gops=64Gops。

这样，可以算算CPU计算一次的时间了。

同样的，换成GPU算算，也能知道执行时间。因为对GPU内部结构不熟，所以不做具体分析。

再来说说AI芯片。比如大名鼎鼎的谷歌的TPU1.

TPU1，大约700MHz，有256X256尺寸的脉动阵列，如下图所示。一共256X256=64K个乘加单元，每个单元一次可执行一个乘法和一个加法。那就是128K个操作。（乘法算一个，加法再算一个）

另外，除了脉动阵列，还有其他模块，比如激活等，这些里面也有乘法、加法等。

所以，看看TPU1一秒钟的巅峰计算次数至少是=128KX700MHz=89600Gops=大约90Tops。

对比一下CPU与TPU1，会发现计算能力有几个数量级的差距，这就是为啥说CPU慢。

当然，以上的数据都是完全最理想的理论值，实际情况，能够达到5%吧。因为，芯片上的存储不够大，所以数据会存储在DRAM中，从DRAM取数据很慢的，所以，乘法逻辑往往要等待。另外，AI算法有许多层网络组成，必须一层一层的算，所以，在切换层的时候，乘法逻辑又是休息的，所以，诸多因素造成了实际的芯片并不能达到利润的计算峰值，而且差距还极大。

神经网络芯片排行榜

以下是一些当前市场上较为知名的神经网络芯片：

1.NVIDIATeslaV100：NVIDIA的旗舰GPU，专为深度学习而设计，具有高性能和低功耗。

2.GoogleTPU：Google的TensorProcessingUnit，是一种专门为TensorFlow优化的ASIC芯片，用于加速深度学习推理。

3.IntelNervana：Intel的深度学习加速器，具有高性能和低功耗，适用于训练和推理。

4.QualcommAIEngine：Qualcomm的AI引擎，是一种集成了CPU、GPU和DSP的芯片，用于加速深度学习应用。

5.IBMTrueNorth：IBM的神经元芯片，采用了类似于人脑的神经元结构，用于模拟神经网络。

6.HuaweiAscend：华为的AI芯片，具有高性能和低功耗，适用于训练和推理。

7.AMDRadeonInstinct：AMD的GPU，专为深度学习而设计，具有高性能和低功耗。

这些芯片都具有不同的特点和优势，具体选择需要根据应用场景和需求进行评估。

ai算力芯片排行

1.NVIDIAA100

2.GoogleTensorProcessingUnit(TPU)

3.AMDRadeonInstinctMI100

4.HuaweiAscend910

5.IntelMovidiusVisionProcessingUnit(VPU)

6.GraphcoreIPU-M2000

7.QualcommAdrenoGPU

8.HabanaGoya

9.XilinxVersalAICore

10.CerebrasWaferScaleEngine(WSE)

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