数字货币巨头开启“筹码反扑”：中国弯道超车有希望吗？

人工智能芯片向ASIC转移，将在全球开辟新的战场。 这是数字货币矿业公司的机会，也是中国芯片的机会。

图/视觉中国

很少有人意识到，数字货币挖矿这个价值近200亿元的新兴市场，本质上是一场芯片争夺战。

早高峰时间，一群员工快步从外面走进办公楼。 他们走到十字转门，伸直脖子，让他们的脸出现在银灰色柱子的小屏幕上。 警示灯亮起，大门迅速打开。 整个过程不到1秒。

这是位于北京北五环外的比特大陆公司总部。 令人惊讶的是，这家全球最大的数字货币矿机公司选择将人脸识别设备展示在楼下作为欢迎仪式——而不是高大铁架中密密麻麻的黑灰色矿机。

“我们目前的定位是十二字，领先的高性能计算芯片公司。” 比特大陆产品战略总监唐薇薇告诉《财经》记者。 在加入比特大陆之前，他在英特尔公司负责中国区高性能计算和人工智能业务。

数字货币挖矿业已在全球形成近200亿元的市场。 但很少有人知道比特币与中国数字货币的相同，这个神秘的新兴产业本质上就是芯片市场。 挖矿的本质是和矿机公司研发的芯片的算力比拼。

由于软件应用单一，矿机芯片在短时间内迅速经历了一个迭代演进的过程——从CPU到GPU、FPGA，再到ASIC（专用集成电路）芯片。

作为全球第一、第二矿机公司巨头，比特大陆和嘉楠耘智凭借成熟的ASIC芯片技术，在矿机芯片领域垄断了全球近90%的市场。 这是全球芯片行业很少被中国企业垄断的细分市场。

我国芯片在设计、制造、封装、测试三大产业链上都落后于世界先进水平，部分领域甚至落后发达国家10-20年。 这使得中国芯片领域过度依赖进口贸易。 全球研究机构IC Insights公布了2016年全球半导体企业前20强，前20名中国企业无一上榜。

但2017年情况发生了变化，IC Insights公布了2017年全球前十名芯片设计公司（按销售收入计），国内两家公司进入前十：华为海思和清华紫光分列第七和第二，收入分别为47.15亿美元和2.050美元亿，分别。 10 号。

由于专利积累和软件生态支撑不足，中国在本已落后的传统芯片领域想要追赶领先者难度相当大。 在没有太多历史包袱和新技术突破的芯片领域，中国与其他国家站在同一起跑线上，有机会占据领先地位。

现阶段，中国弯道超车的最大希望在于人工智能芯片领域。

Google 和 Nvidia 是 AI 处理领域的两大巨头，但 Nvidia 主要专注于 GPU。 人工智能领域的ASIC芯片仍是一片蓝海，能够垄断市场的巨头企业尚未出现。

在AI专用芯片领域，除了谷歌，开发者多为充满活力的新兴企业，其中不少中国企业活跃，如寒武纪、地平线等。 中国某知名芯片企业的技术负责人向《财经》记者指出：“在AI芯片方面，可以说美国第一，中国第二。”

目前，人工智能芯片正在重复矿机芯片的进化路径——从CPU/GPU/FPGA到ASIC专用芯片。 数字货币矿业公司也有机会将矿业领域成熟的ASIC芯片技术扩展到人工智能领域。 在芯谋研究发布的2017年中国集成电路设计企业十强榜单中，比特大陆以143亿元的年销售额跃居第二。

人工智能芯片向ASIC转移，将在全球开辟新的战场。 这是数字货币矿业公司的机会，也是中国芯片的机会。

筹码之痛：落后就要挨打

我国在高端通用芯片方面与发达国家差距巨大，对外依存度很高。

中国在与美国的贸易谈判中遭受重创。 美国商务部长威尔伯·罗斯4月16日宣布，未来7年内禁止美国企业向中兴通讯销售零部件、商品、软件和技术（主要是芯片）。 禁令的原因是中兴通讯违反了美国制裁限制向伊朗出售美国技术的条款。 禁令一出，中兴立即陷入困境。

中兴事件刺痛了整个中国，全社会都意识到了中国芯片产业与世界发达国家的差距和成本。 “芯片涉及的环节很多，不同领域差异很大，在某些领域，中国很难在10到20年内与美国抗衡。” 中国某知名芯片设计公司的技术总监告诉《财经》。

芯片产业分为设计、制造、封装测试三个产业链环节。 “中国在这三个环节都落后了，比起封测，我们可能是最不落后的，生产和设计都比较落后。” 芯片设计公司技术负责人指出，这两个环节恰恰是芯片技术。 最高门槛。

在设计方面，我国在高端通用芯片方面存在较大短板，与发达国家差距巨大。 这类芯片主要依赖进口，对外依存度非常高。

全球高端通用芯片市场目前几乎被国际巨头垄断。 英特尔公司垄断了全球约80%的CPU芯片市场份额，AMD公司约占20%。 Nvidia垄断了全球约70%的GPU市场份额，而Xilinx和Altera则垄断了全球近90%的FPGA芯片市场份额。

中国核心芯片自给率极低。 据光大证券研究所数据显示，计算机系统中的CPU、MPU，通用电子系统中的FPGA/EPLD和DSP，通信设备中的嵌入式MPU和DSP，存储设备中的DRAM和NandFlash，显示和视频系统中的DisplayDriver，国产芯片份额几乎为零。

在芯片制造方面，中国与世界的差距更为严重。 在芯片设计、制造、封装和测试三个环节中，制造是我国最薄弱的环节。 《财经》曾报道，英特尔、三星、台积电均宣布已实现10nm芯片量产，并准备投资建设7nm、5nm产线。 不过，中国大陆芯片技术最好的厂商中芯国际还在14nm上发力，要等到明年才能量产。

中国占全球半导体销售额的近三分之一，但仅占全球产能的十分之一左右。 根据世界半导体贸易统计组织WSTS数据，2016年全球半导体销售额为3389亿美元，中国半导体销售额为1075亿美元，占全球市场的31.7%。 2016年全球集成电路制造业规模为1120亿美元，中国的市场份额仅为11.6%——这个数据还包括外国公司在中国的工厂。

芯片设计和制造两个核心环节的落后，迫使我国芯片严重依赖进口。 中国芯片进口量甚至高达石油进口量的1.57倍，遥遥领先于工业品进口量。 中国海关总署数据显示，截至2017年10月末，我国集成电路进口额高达2071.97亿美元，期间我国原油进口额为1315.01亿美元。同一时期。

中国政府已经意识到芯片进口依赖的危机，正试图通过国力加速国产芯片的发展。 在《中国制造2025》中，我国集成电路自给率的目标是2020年达到40%，2025年达到70%。

同时，国家集成电路产业投资基金成立。 2018年第一期募集资金已投放1387亿元，目前正在募集第二期资金，总额约1800亿至2000亿元。

但是，大量资本的注入不可能让中国的芯片产业一蹴而就，技术的积累和突破还需要更多的时间。 全球市场研究机构IC Insights指出，中国芯片领域新晶圆生产线所采用的技术，大多比国外主要竞争对手落后两代以上。

“我们和国外的差距很大，不仅是设计能力的差异，还有历史原因——比如专利积累、软件生态支撑不够。” 上述中国知名芯片设计公司的技术负责人向《财经》记者指出，“相反，没有多少历史，在有包袱和新技术突破的领域，中国相对有机会”

海外奇袭：中国垄断的芯片战场

很少有人意识到，数字货币挖矿这个价值近200亿元的新兴市场，本质上是一场芯片争夺战。

比特币挖矿仅仅存在了五六年时间，这个行业就迅速成长为一个价值近200亿元的市场，并以每年100%-200%的速度在扩张。 但很少有人意识到，这个新兴市场本质上是一场筹码大战。

张南耕和吴忌寒与全球第一批ASIC矿机的诞生密切相关。 他们用自己的ASIC矿机，改变了全球比特币挖矿的方向，也改变了自己的命运。

两位创始人在进入比特币世界时只不过是初出茅庐的学生。 当时，嘉楠耘智创始人张南耕是北航集成电路专业的研究生，而比特大陆创始人吴忌寒刚从北大毕业两年，从事投行风险工作分析师。 短短几年时间，他们已经成为全球区块链矿机界的霸主，掌握着全球80%以上的矿机。

比特币挖矿的本质是争夺矿机芯片的算力：谁研制出算力更强的矿机芯片，谁就可以用一台矿机挖出更多的数字货币，从而抢占全球更大的市场。

这是迄今为止罕见的被中国企业垄断的全球芯片市场。

比特大陆和嘉楠耘智的总部分别位于中国北京和杭州。 这两家中国公司牢牢占据全球矿机市场近90%的份额。 有意思的是，大洋彼岸的挑衅点燃了中国矿机崛起的导火索。

2012年6月，美国一家比特币矿机研发机构“蝴蝶实验室”声称，他们正准备研发一款功能远超目前水平的ASIC矿机。 当时，GPU芯片普遍用于比特币挖矿，而ASIC芯片的算力将是传统挖矿芯片的几十倍甚至上百倍。

如果“蝴蝶实验室”成功研发出ASIC矿机，将控制全网51%以上的算力——这意味着它将有篡改比特币世界的可能。

为了对抗可能出现的算力垄断，外号“南瓜张”的张南耕决定自己研发ASIC矿机，并销往全球。 2013年1月，美国比特币核心开发者Jeff Gazik在网上直播了一段拆箱过程：他拆开了一个从中国寄来的巨大快递包裹，这是世界上第一台ASIC矿机。 这台ASIC矿机由张南耕研发，并取名为“Avalon”，即亚瑟王传说中“神佑之岛”的名字。

2012年7月，外号“烤猫”的中国科学技术大学毕业的姜新宇也宣布了自己制造ASIC矿机的计划，并在比特币论坛bitcointalk发起众筹，发行16万台矿机，价格为0.1 比特币份额。 吴忌寒买了几万股。 2013年，“烤猫”研发的ASIC矿机成功上线，开创了比特币世界第一个由ASIC矿机组成的矿场。

“烤猫”公司2013年6月发布的《财报》显示，其2013年第一季度比特币挖矿收入高达57,338.24 BTC。 “烤猫”公司的虚拟股票也快速上涨，每股最高价从0.1个比特币涨到5个比特币。 吴忌寒这笔投资得到了数千万的回报。

此时，吴忌寒距离创办自己的矿机公司只差一步之遥。 精通金融和比特币，对芯片技术不熟悉，需要一个精通芯片研发的伙伴。 幸运的是，一次在北京街头的偶遇让他找到了38岁的芯片专家詹克团。 当时，詹克团正专注于做机顶盒生意。 与吴忌寒见面的第二天，他花了几个小时研究了比特币和区块链的资料，然后决定加入。

吴忌寒与詹克团于2013年共同成立了矿机公司“比特大陆”，詹克团仅用半年时间就研发出使用ASIC芯片的矿机，并于2013年11月将这款名为“蚂蚁S1”的矿机推向市场。

随着各公司的ASIC芯片矿机不断投入市场，比特币世界迎来了一场算力疯狂攀升的“军备竞赛”。

自2013年使用ASIC芯片进行算力输出以来，整个比特币网络的平均算力一直保持着快速上升的趋势。 根据全球咨询公司 Frost & Sullivan 的数据，全球比特币算力从 2012 年 1 月的 10.8 Thash 增加到 2017 年底的 1500 万 Thash，在不到六年的时间里，全网算力翻了一番138万次，年复合增长率1335.7%。

在激烈的算力竞争中，时间就是生命。 很多矿机厂商正在研发的矿机，在出厂前就面临着被市场淘汰的风险。 比特大陆第一代矿机“蚂蚁S1”极短的研发时间是其崛起的关键。

S1矿机于2013年11月推出比特币与中国数字货币的相同，正好赶上比特币价格的高点。

如果再晚一两个月，比特大陆可能会错过币价上涨的机会，直接跌到底部。 根据 CoinMarketCap 数据，比特币价格在 2013 年 11 月底达到顶峰，达到 1150 美元左右。 随后一个月内大幅下跌，12月最低点跌至560美元，几乎腰斩。 2014-2015年，比特币进入震荡下行通道，价格经常徘徊在200-300美元的低位。

2014年，比特大陆先后推出蚂蚁矿机S3、S4等矿机。 S3矿机销量不错，但受市场低迷影响，S4矿机销量惨淡，公司损失惨重。 幸运的是，由于更好的成本控制，比特大陆在低迷时期仍然可以支持新一代矿机的开发。

率先量产ASIC矿机的“烤猫”公司，在这个比特币价格剧烈波动、全网算力快速扩张的关键阶段，落后了。

2013年10月，“烤猫”二代芯片研发遇到困难，未能及时研发。

在大量竞争者的冲击下，“烤猫”矿机占用的算力从峰值时的20%以上下降到只有4%，其虚拟股票也跌破了发行价。 一年多后，“烤猫”在视察矿山途中神秘失踪，从此无人知晓。

“熊市是帮助比特大陆成为第一的机会。” 一位接近比特大陆的人士告诉《财经》。 2015年1月，比特大陆推出新一代蚂蚁矿机S5。 在大部分对手因熊市而减少研发的情况下，蚂蚁S5成功上市。 今年，比特大陆从一间三居室的私人住宅搬到了新办公室。 员工人数已达50余人，并在北京和深圳设立了办事处。

只有熬过比特币寒冬的企业，才有可能在来年春天快速成长。 比特大陆和嘉楠耘智都先后看到了从矿机芯片向AI芯片拓展的机会，分别于2015年和2016年进入AI芯片研发领域。

“矿机业务是公司的支柱，但收入随着币价的涨跌而波动，因此需要新的业务支撑。我们看到了AI浪潮和高性能计算芯片的基础。” 比特大陆产品战略总监唐薇薇告诉《财经》记者。

弯道超车：人工智能的新机遇

AI芯片从CPU/GPU向ASIC专用芯片转型，为中国数字货币矿机企业后来居上创造了机遇。

詹克团将比特大陆研发的第一代AI芯片命名为“Sophon”。 这个灵感来自通俗科幻小说《三体》，“智子”是地球人无法突破的“人工智能强体”。

比特大陆的AI芯片研发之路与“智子”有着不为人知的相似之处。 比特大陆将比特币矿机使用的ASIC芯片技术跨界应用到人工智能领域，基于ASIC技术研发AI深度学习芯片——就像三体人将低维质子展开，然后在高维折叠。

人工智能现已进入AI赋能产业阶段，需求呈爆发式增长。 AI芯片正处于从CPU/GPU/FPGA向ASIC专用芯片转变的阶段。 与前三者相比，ASIC专用芯片具有更强的计算能力和更低的能耗。

全球咨询公司Frost & Sullivan指出，CPU有望在人工智能训练和推理应用中逐渐失去市场份额，而ASIC芯片将在这两个市场赢得市场份额。

2017-2020年ASIC芯片年复合增长率为66%，市场总量将从10亿美元增长到46亿美元，位居各类人工智能芯片之首。

与高度垄断的传统芯片市场不同，在ASIC芯片这个新兴市场，还没有出现无法挑战的巨头企业。 目前只有谷歌在 ASIC 芯片技术上具有领先优势。 TPU是谷歌专门为机器学习设计的专用集成电路，属于ASIC芯片的范畴。

谷歌在官方博客中指出，TPU 芯片的速度和能耗都明显优于传统的 GPU 和 CPU 芯片：“TPU 处理速度比目前的 GPU 和 CPU 快 15 倍到 30 倍；与传统芯片相比，TPU 是也更节能。消耗效率（TOPS/Watt）提高了30到80倍。”

中国数字货币矿机企业在ASIC芯片上积累多年，在这场AI芯片技术变革中具有先发优势。 区块链计算和人工智能深度学习的相似之处在于，它们都依赖底层芯片进行大规模重复和并行计算。 此前，数字货币矿业公司在区块链ASIC芯片设计中积累的设计经验，与神经网络芯片设计所需的技术高度契合。

“ASIC芯片的部分经验是可以复用的，但挖矿算法的复杂度并不高，主要是算力强，AI算法需要更多的普适性，这是一门技能。” 人工智能公司Rokid北京实验室Alab负责人任高鹏（600804）博士告诉《财经》记者。

比特大陆认为，其在数字货币芯片领域积累的研发能力和经验可以复制到AI芯片领域。 2013年至2018年实现近10款芯片产品量产，十亿片量产，从28nm到16nm的技术迭代，最新的7nm设计经验。 同时，在全球建立了百亿计算、十亿千瓦的数据中心。 目前，在中国、台湾、新加坡、欧洲和北美的2000多名全球员工中，60%是研发人员。

2016年，比特大陆开始研发第一代AI芯片Sophon BM1680。 唐薇薇告诉《财经》记者，比特大陆AI团队有数百人，涵盖从芯片到算法，再到中间的软件驱动、固件和各种深度学习工具。

AI芯片和矿机芯片可以共享很多设计技术和团队能力，比如高性能低功耗技术、电源管理技术等。 但AI算法更加多样化，算法、软件、工具链都需要重构。

智子BM1680于2017年4月成功流片，历时近一年半时间第二季度拿到样片。 “第一代芯片设计存在一定的冗余，芯片的性能使得物理设计更加复杂。所以我们很快就修正了，现在我们有能力快速定位和更新优化设计。” 唐薇薇说道。

2017年11月，比特大陆正式发布第一代AI芯片Sophon BM1680。 嘉楠耘智第一代AI芯片也在研发中。 嘉楠耘智招股书显示，嘉楠耘智于2016年开始研发面向人工智能应用的ASIC芯片KPU，并计划于2018年第四季度实现量产。

对于这些数字货币矿业公司来说，AI芯片领域的挑战才刚刚开始。 作为新进入者，一旦进入战场，必然面临芯片领域的几大难题。

逆袭问题：金钱、速度和技术

这些公司具备快速迭代和充裕现金流的实力，但能否复制到AI芯片领域，成为核心竞争力还有待证明。

研发周期长和投入过大是长期困扰芯片企业的两大核心问题。 数字货币矿业与芯片行业的市场竞争逻辑不尽相同，这使得数字货币矿业企业在资金和速度上能够演化出不同于传统芯片行业的解决方案。

“如果公司的芯片研发方向错了，就会损失很多钱。” 人工智能公司Rokid北京Alab实验室负责人高鹏博士告诉《财经》记者。

芯片研发成本中占比最大的一项是流片成本。 据嘉楠耘智数据，以MASK流片为例，55nm光罩约400万元，40nm光罩约700万元，28nm光罩约1500万元，16nm光罩高达40万元。 人民币左右。

不同的芯片需要不同的MASK，处于研发阶段的芯片不能保证一定能流片成功。 有可能一套MASK需要反复修改和投入，研发成本也成倍增加。

数字货币矿业公司的优势之一是矿机业务带来了充足的现金流，这让他们更容易投入到芯片研发上。 比特大陆联合创始人詹克团向媒体透露，比特大陆年营收高达25亿美元（约合人民币160亿元）。 嘉楠耘智招股书显示，公司2017年营收13.08亿元。

“我们的资金储备可以投在芯片上，做一个高、长线的投资。人工智能是改变人类生产力的科技工具，一定不是3-5年就停止的发展过程。” 唐薇薇说道。

矿机芯片一般每9-10个月进行一次技术迭代，比传统芯片快很多。 芯片行业有一个“摩尔定律”，就是说18到24个月为一个周期，每个周期计算能力翻倍，或者单位芯片面积的晶体管数量翻倍。 芯片企业的研发迭代速度大多遵循这一规律。

比特大陆的AI芯片研发量仅为传统芯片的一半，世代间隔仅为9个月。 这种快速迭代的能力，得益于过去矿机市场的激烈竞争。 过去六年，比特币全网算力年复合增长率高达1335.7%。 相当于一台算力恒定的矿机，一年后只能挖出初始数字货币产量的7.5%左右。 这也让矿机行业形成了9-10个月的高速迭代效率。

以嘉楠耘智ASIC芯片矿机迭代过程为例，迭代周期控制在半年到一年。 其28nm ASIC芯片矿机迭代在2015-2016年售后面临淘汰，生产周期结束。

其后续产品中，第一代16nm将于2016年第四季度量产，第二代16nm将于2017年第四季度量产，第三代16nm将量产-2018年二季度投产，基于7nm最新工艺的ASIC芯片矿机预计2018年4月流片，三季度实现量产。

虽然这两家数字货币矿业公司在矿机市场都有快速迭代的经验，但能否在AI芯片领域得到全面复制，成为核心竞争力还有待证明。

“挖矿芯片的迭代速度是比较快的，但是不同的芯片领域是不一样的，每个细分领域都有自己的细分规则。” 国内某知名芯片设计公司的技术总监向《财经》记者指出，“从技术角度来看，挖矿芯片功能单一，可以快速迭代。”

嘉楠耘智AI芯片KPU面向智能家居、智慧城市、智能监控、智能玩具等领域的语音和图像识别功能，以及多种物联网应用。 嘉楠耘智招股书显示，AI芯片收到各客户预售订单总额约3820万元。

比特大陆选择切入点，为人工智能ASIC芯片提供从底层芯片到上层技术、算法、云计算的一体化解决方案。 首选进入的行业是安防，已与国内多个省市的公安系统及集成商达成合作。 互联网人工智能和城市大数据是其下一阶段的发展重点。 它将大量民生和社会数据数字化，通过人工智能挖掘，最终将民生信息用于城市决策。

“现在评论研发能力还为时过早，人工智能产业链分为算力、算法、数据三部分，算力此前被国外巨头垄断，现阶段AI是我们反超的机会角落。” 中国大陆产品战略总监比特唐薇薇告诉《财经》记者。

技术创新将为后来者开辟新的赛道，创造超越前人的机会。

（本文首发于2018年5月28日《财经》杂志）

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