人工智能芯片主要分為“訓練（Training）”芯片和“推理（Inference）”芯片。從技術架構來看，AI芯片主要分為圖形處理器（GPU）
、現場可編程門陣列（FPGA）、專用集成電路（ASIC）、中央處理器（CPU）四大類。其中，GPU是較為成熟的通用型人工智能芯片，FPGA和ASIC則是針對人工智能需求特征的半定製和全定製芯片
，GPU、FPGA、ASIC作為加速芯片協助CPU進行大規模計算。

三類芯片用於深度學習時各有優缺點：

（1）通用性：GPU>FPGA>ASIC
，通用性越低，代表其適合支持的算法類型越少。

（2）性能功耗比：GPU<FPGA<ASIC，性能功耗比越高越好，意味著相同功耗下運算次數越多，訓練相同算法所需要的時間越短。

目前AI芯片主要被國際廠商壟斷，根據Counterpoint、IDC數據，Intel和AMD共計占2022年全球數據中心CPU市場收入的92.45%，Nvidia占2021年中國加速卡市場份額的80%以上。

在不同的應用場景之下，已經形成了不同的AI芯片競爭格局。

1.雲和數據中心AI芯片市場

在雲和數據中心AI芯片市場，“訓練”和“推理”兩個環節都是英偉達GPU一家獨大，幾乎占據90%以上份額

，包括AWS
、微軟Azure、穀歌雲、阿裏雲、華為雲、騰訊雲在內的大部分公有雲廠商上線的AI加速計算公有雲服務絕大部分都是基於英偉達Tesla係列GPU。

（1）雲端訓練

雲端訓練用的幾乎全部是英偉達GPU，公有雲廠商中僅穀歌雲一家除了提供以英偉達GPU為主的雲計算加速服務之外
，還推出了基於自研AI芯片TPU的深度學習訓練服務
；

（2）雲端推理

雲端推理目前出現了基於GPU、FPGA、ASIC三種不同芯片雲計算服務，但是市場份額仍然以英偉達GPU為主
，其中AWS
、阿裏雲
、騰訊雲、華為雲等公有雲廠商均推出了FPGA加速計算雲服務，另外AWS推出了基於自研AI芯片Inferentia的ASIC加速計算服務，華為雲推出了基於自研AI芯片昇騰310的ASIC加速計算服務。

2.設備端和邊緣計算“推理”市場

在設備端和邊緣計算“推理”市場，各類型芯片各自為陣
，尚無絕對優勢地位的芯片廠商出現——手機市場以高通
、華為、蘋果原主控芯片廠商為主，自動駕駛、安防IPC領域英偉達暫時領先。

（1）國產CPU加速追趕

全球服務器CPU市場目前被Intel和AMD所壟斷
，國產CPU在性能方麵與國際領先水平仍有差距。根據Counterpoint數據
，在2022年全球數據中心CPU市場中，Intel以70.77%的市場份額排名第一
，AMD以19.84%的份額緊隨其後，剩餘廠商僅占據9.39%的市場份額，整體上處於壟斷局麵；目前國內CPU廠商主有海光信息、海思、飛騰、龍芯中科
、申威等。通過產品對比發現，目前國產服務器CPU性能已接近Intel中端產品水平。

值得一提的是，龍芯CPU從指令集、IP核
、芯片模塊等完全自主設計，目前基於LoongArch(龍架構)的第四範式Sage AIOS平台已完成與龍芯3C5000係列芯片的深度適配。通過軟硬件協同調優，邏輯回歸、決策樹模型
、深度稀疏神經網絡等機器學習算法在龍芯3C5000係列上的性能
，接近某國外主流CPU的水平。

龍芯中科CPU方案推薦

軌道交通/地鐵站級係統設備解決方案

龍芯中科設計推出軌道交通專用無風扇ECU，整機采用龍芯3號CPU
，板貼4G DDR4內存顆粒

，最大支持8G。支持3*VGA+1*LVDS顯示接口，最大支持4路獨立顯示。支持14個COM，6個USB
，2個RJ45千兆網口，24路DIO。支持DC 9-36V寬壓輸入。該設備可廣泛應用於軌道交通、輕軌和高鐵行業各種自助售檢票係統、屏蔽門等場景。

龍芯3號工控機

▋產品特點

1. 采用龍芯3號低功耗版
；

2. 采用全鋁型材無風扇機箱設計
；

3. 板貼4G DDR4內存顆粒，最大可支持8G
；

4. MiniITX 板型設計；

5. 獨立雙顯/獨立四顯可選，最大支持4路獨立顯示：1*LVDS+3*VGA；

6. 支持4*USB2.0/2*USB3.0/14*COM/2*LAN/2*SATA/1*MSATA/12*DI/12*DO；

7. 支持DC 9-36V寬壓輸入
；

8. 支持專用設備版/Loongnix/UOS/麒麟等操作係統；

9. 支持上電啟動/網絡喚醒/定時開機；

▋方案應用

自動/半自動售票機框圖

智慧高速ETC收費係統解決方案

龍芯中科推出交通行業專用邊緣計算設備，基於龍芯3A5000 CPU，采用無風扇被動散熱設計，板載多路USB, COM, DIO 等接口
，支持WIFI，可適應多種應用場景。其中12路3模式可選換串口RS232/422/485，現場適用性更廣；每個串口和每種模式均采用2.5KV光電隔離保護，提高串口應用可靠性；24路2.5KV光隔離DIO


，提高開關控製的可靠性。軟件方麵完美支持K8S, .Net6.0, Java8/11/17等常用基礎組件，大大提升係統構建的靈活性和兼容性。

龍芯3A5000

▋產品特點

1. 龍芯3A5000 CPU, 主頻2.3-2.5GHz
，四核
；

2. 2*DDR4 3200MHz UDIMM內存，最大64GB；

3. 1*VGA 和1*HDMI 獨立雙顯示

；

4. 2*SATA，1*M.2 2280 NVMe存儲
；

5. 4*USB3.0/2*USB2.0/2*LAN,/1*M.2 2230 E-Key支持WiFi&BT模塊/Audio out和Mic；

6. 12*DI/12*DO/12*COM；

7. DC 9-36V寬壓供電

，帶反接
、過流、過壓保護

；

8. 無風扇被動散熱設計，采用超大鋁擠型材+雙銅管導熱+高導熱率矽脂散熱設計方案

；

9. 工作溫度：-20~60℃
，IP51防護等級；

10. 適配Loongnix
、統信、麒麟、OpenEuler係統；

▋方案應用

ETC車道收費係統框圖

ETC門架收費係統框圖

申請樣片

，方案技術資料，請掃二維碼。

全球GPU芯片市場主要由海外廠商占據壟斷地位，國產廠商加速布局。全球GPU市場被英偉達、英特爾和AMD三強壟斷
，英偉達憑借其自身CUDA生態在AI及高性能計算占據絕對主導地位；國內市場中，景嘉微在圖形渲染GPU領域持續深耕
，另外天數智芯、壁仞科技、登臨科技等一批主打AI及高性能計算的GPGPU初創企業正加速湧入。

（3）FPGA/ASIC國產替代正當時

FPGA全球市場呈現“兩大兩小”格局
，Altera與Xilinx市占率共計超80%，Lattice和Microsemi市占率共計超10%
；整體來看，安路科技
、紫光同創等廠商處於國際中端水平
，仍需進一步突破。工藝製程方麵
，當前國產廠商先進製程集中在28nm，落後於國際16nm水平；在等效LUT數量上，國產廠商旗艦產品處於200K水平，僅為XILINX高端產品的25%左右。

ASIC不同於CPU
、GPU、FPGA，目前全球ASIC市場並未形成明顯的頭部廠商
，國產廠商快速發展；通過產品對比發現，目前國產廠商集中采用7nm工藝製程，與國外ASIC廠商相同；算力方麵，海思的昇騰910在BF16浮點算力和INT8定點算力方麵超越Googel最新一代產品TPUv4
，遂原科技和寒武紀的產品在整體性能上也與Googel比肩。未來國產廠商有望在ASIC領域繼續保持技術優勢
，突破國外廠商在AI芯片的壟斷格局。