“AI＋硬件”重构边缘如何重塑电子产业增长曲线？

May 29, 2024

Fanny Hu

发布于2024-05-29

苹果的“One More Thing”或许是边缘人工智能（AI at the Edge）。今年2月初，彭博社科技记者马克·古尔曼（Mard Gurman）曝出苹果已叫停投入了10年之久的造车计划，进而将全部的精力投入到生成式人工智能项目团队。

在去年英伟达（Nvidia） CEO 黄仁勋在 GTC 2023 大会上将 ChatGPT 比作 AI 的“iPhone”时刻。今年的GTC 2024上，英伟达还宣布了将与苹果合作用，使用其技术平台Omniverse为苹果的Vision Pro开发更好的3D数字体验。Omniverse是英伟达最早于2019年推出可用来开发、部署基于物理模拟的工业数字化应用平台。该平台诞生5年以来已经迭代了多个版本，带来了众多全新功能，覆盖了各行各业的使用场景，包括汽车、制造、媒体、影视、建筑、能源、科学运算、仿真等。另据Bloomberg官方X账号透露，苹果已于近期与OpenAI打成合作协议，将在iPhone上嵌入该公司的AI技术。

面对AI对整个电子消费行业的重塑，苹果的此番“断舍离”将战略中心进一步聚焦到生成式人工智能上。而巨头引领下，AI的应用场景从云端逐步延伸到PC、手机、智能音箱、车载助手等智能IoT设备领域。

来源： Bloomberg官方X账号

生成式AI突破重构边缘引爆终端硬件创新

事实上，从打造AI团队、积累底层技术到持续收购AI初创公司，苹果从未停止在AI方面的投入，并且在计算机视觉、自然语言处理、多模态等领域都有成果发布。据媒体解读，苹果的AI战略更侧重于“边缘AI”，即倾向于在本地设备而不是云服务器上运行AI模型软件。

去年彭博社曾援引知情人士的话报道，苹果已经建立了自己的框架来创建大型语言模型，被称为Ajax，在此基础上还创建了一个聊天机器人服务，一些工程师称之为“苹果GPT（Apple GPT）”。不过现在看来，这家科技巨头似乎更倾向于暂时借力与OpenAI的AI技术能力。

苹果的动作向来具有战略信号意义。不难看出，“AI+硬件”的时代已经缓缓拉开序幕，并迎来真正的大规模产品化落地时刻。事实上，早在苹果之前，谷歌、高通、英伟达、华为等一众科技大厂公司都在尝试将AI与硬件进行融合。

此前，谷歌发布PaLM2大模型，其中Gecko可以在移动端运行；华为的智慧搜图功能通过将多模态大模型小型化处理，可实现用自然语言在手机图库中搜索出匹配的照片；高通中国则发布了全球首个运行在Android手机上的Stable Diffusion终端侧演示。

在科技大厂的引领下，AI的应用场景开始从云端逐步延伸到手机、智能音箱、车载助手等边缘端的各类终端设备，并将对硬件终端带来长远的价值重构。

民生证券的一份电子行业深度报告中指出，移动互联网时代，手机为代表的终端硬件的普及率相当高，已成为最大的流量入口，只有当越来越多的AI工具接入这些终端硬件，才能触及更多用户。

当下，传统硬件疲态渐显，智能手机、PC 均进入存量市场，智能音箱及耳机也增速放缓。回顾电子产业发展，PC 作为生产力工具，最早于 2011 年见顶，后进入持续下降通道。公开数据显示，2019 年触底，年销量达 2.63 亿台，相较高点下降 28.14%。2020-2021年，疫情催生居家办公需求，PC 销量大幅反弹，但近期又再度回落。智能手机方面，全球手机销量于 2016 年见顶，达14.70 亿部，此后逐年缓降，2022 年的销量为 12.06 亿部，相较高点下降 17.96%。智能音箱方面，虽处于智能家居的黄金赛道，但由于交互体验欠佳，整个市场发展一直不温不火。

边缘AI的赋能有望改变电子产业的增长曲线。以PC为例，研究机构Counterpoint Research预测，随着芯片供应商将生成式AI 能力扩展到主流层级，高级AI 笔记本电脑的渗透率将在未来两年内上升。而随着未来几年生成式AI 用例在边缘、云端或混合方式的普及，生成式AI 将成为 PC 领域事实上的必备功能。根据Counterpoint的数据，整个PC市场将在 2023-2027 年期间以约 3% 的复合年增长率增长，但AI PC细分市场有望以 59% 的复合年增长率增长。

Counterpoint认为，从计算到内存的先进半导体含量将推动与新型生成式AI 功能相关的平均售价 (ASP) 的正增长，从而为消费者带来比以往更多的价值。此外，该机构预计，2023-2027 年期间将售出近 5 亿台AI PC，AI 笔电将重振换新需求；而到 2027 年，能够运行高级生成式AI 应用的AI PC将占销售出的PC总量的四分之三。

反过来，以 ChatGPT 为代表的生成式 AI 的快速成长，带来的源源不断生成的 AIGC 内容，需要硬件落脚点，作为需求侧的边缘端同时也提供了落地场景。而边缘AI则给智能硬件注入全新的活力，最终将带来产品逻辑的深度变革，加速硬件的智能化、伴侣化趋势。无论是手机、PC、AIOT、MR、汽车电子，都有重估值的潜力。

从计算到连接，边缘算力是核心

算力作为供给侧，是 AI 产业发展的基石。随着各家大厂相继发布多款 AI 产品和大模型突破进展，可以预见未来训练和推理端需要的算力将呈指数级增长。

资料来源：Counterpoint Research

而提供算力的核心是芯片。因而，AI芯片领域必将是未来兵家必争之地。根据在网络中的位置，AI 芯片可以分为云端 AI 芯片、边缘/终端 AI 芯片；根据其在实践中的目标，可分为训练（training ）芯片和推理（inference ）芯片。云端主要部署高算力的 AI 训练芯片和推理芯片，承担训练和推理任务，具体有智能数据分析、模型训练任务和部分对传输带宽要求比高的推理任务；边缘和终端主要部署推理芯片，承担推理任务，需要独立完成数据收集、环境感知、人机交互及部分推理决策控制任务。

对于以ChatGPT为代表的生成式AI（GenAI）最初完全依赖云端的计算，需要更高的计算能力和性能以满足训练模型和推理所需要的算力。然而，这在容量、成本和能源方面既不可行也不可持续。因此，业内分析指出，边缘端设备中的GenAI功能变得至关重要。此外，除了提高工作效率外，数据隐私和安全性也很重要，这可以通过边缘端的 GenAI 应用程序来加强安全性。这也成为边缘AI 保护数据主权和环境效率的关键。因此，未来 AI 运算将呈现边云协同的多层次算力网络趋势，AI 训练迭代优化等复杂性任务主要在云端，实时、局部数据处理和推理任务主要在边缘侧。

无论是云还是边缘，人工智能的新一轮热潮对半导体需求的拉动将毋庸置疑。Omdia近期的报告指出，虽然 2023 年半导体行业一直停滞不前，但人工智能的发展增加了其需求，独立地帮助扭转了市场下滑的趋势。该分析机构认为，当前半导体行业已经经历了一个完整的波动周期，期待 2024 年的晶圆厂利用率能回落到一个更可控的水平，而边缘AI的竞争格局将超过云。

TrendForce集邦咨询发布的2023年全球前十大IC设计厂商营收情况的报告也指出，IC库存去化已恢复到健康水位。AI热潮带动各大云端服务业者（CSP）持续扩大建设大语言模型（LLM），同时AI的相关应用将渗透至个人设备，市场后续有机会看到AI智能手机、AI PC等产品，预期2024年全球IC设计产业营收年成长幅度将持续走高。

玩家涌入：不同路线推动边缘计算市场快速发展

粗略梳理一下当前边缘 AI 市场的发展情况以及才与这情况，边缘AI市场严格来说，包括边缘终端市场和边缘服务器市场两类。边缘终端市场，即直接在终端设备上做计算的 AI 芯片，对于功耗和能效要求比较高，包括针对特定应用的 SOC 芯片和通用加速器独立芯片两种形态。边缘服务器市场，通常以处理器加上通用型深度学习加速芯片为主流方案，传统巨头英伟达、华为等在此市场有较深布局。

目前边缘计算市场上参与者众多，而不同阵营厂商们各自以不同的路线，共同推动边缘计算快速发展。

芯片厂商：以英特尔、AMD 等为代表的芯片厂商积极推出 CPU、GPU、 FPGA、DPU、IPU 等边缘算力芯片；

云服务厂商：亚马逊、微软等云服务厂商将云计算能力向设备和用户侧延伸，扩充云数据中心的外延，将云原生的统一编程模式通过边缘网关的能力应用到设备构成的边缘云，主打云边协同一体化；

5G运营商：以移动、电信、联通为代表的 5G 运营商将 IT 能力同基础网络承载与业务运营融合，提供基站的边缘计算服务及 5G 网络接入管理。