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边缘 AI:日本半导体产业的第二次机会?

日本 IC 供应商长期坚持内部晶圆厂,坚持使用自主研发的 MCU 和工具套件,从而迷失了方向。但人工智能的快速发展可能会推动日本转向“购买”而非“制造”。

日本IC供应商曾经辉煌一时,但却因过于坚持自家工厂(in-house fabs)、执着于自主研发MCU和工具链,而在竞争激烈的全球半导体市场中逐渐失去领先地位。然而,随着人工智能(AI)的快速发展,日本或许迎来了“购买”而非“制造”的新机遇。

在半导体行业,“自研(make)还是采购(buy)”的决策往往是决定企业成败的关键。英特尔、台积电(TSMC)、AMD和英伟达(Nvidia)等公司都曾面临类似的选择,并最终凭借正确的决策取得成功。

日本半导体产业的衰落

从全球半导体市场的排名来看,日本半导体厂商的影响力已经大不如前。1989年,NEC、东芝、日立、富士通、三菱和松下(Matsushita)都跻身全球半导体企业前十名。

而如今,日本企业已无一进入这一榜单。

Quadric公司副总裁Jan Goodsell指出,日本半导体企业衰落的一个重要原因是“90年代日本未能成功转向代工模式,而是固守自家工厂(in-house fab)”。

Goodsell认为,日本半导体行业主要有三大致命抉择:

晶圆厂困局

日本曾计划整合国内晶圆厂对抗台积电TSMC,却因无法统一工艺标准而失败。彼时AMD创始人Jerry Sanders”真男人就要有晶圆厂”的豪言,与日本”ものづくり”(精益制造)文化产生致命共鸣,导致每年耗费万亿日元维护23座晶圆厂。

架构自闭症

三菱电机的M32R、瑞萨的SH系列等十余种自研处理器内核长期混战,直到软银收购Arm才打破僵局。Goodsell评价:”当全球转向Arm架构时,日本仍在维护VR、SH等专用核心。”

工具链迷思

1990年代,东芝、日立坚持自研EDA工具,其内部系统效率比Synopsys商用工具低3倍,却维持着300人开发团队。这种”非我发明”(NIH)综合征,让日本在ASSP(专用标准件)市场彻底败给高通、英伟达。

汽车产业的“自研”与“采购”决策

到了2025年,半导体行业的“自研还是采购”问题正向汽车行业蔓延。许多汽车制造商正在考虑开发自己的“汽车大脑”芯片,即用于软件定义汽车(SDV,Software-Defined Vehicle)的中央计算处理器。

特斯拉(Tesla)已经走在前列,其自研的FSD芯片(全自动驾驶芯片)是一款专门为特斯拉AI处理设计的神经网络加速器。受特斯拉的启发,本田(Honda)等车企也希望开发自己的AI加速器。

2024年,本田与瑞萨(Renesas)达成协议,共同开发高性能SoC(系统级芯片),目标是在2030年前实现“行业领先的AI性能和能效”,用于本田的新一代电动汽车(EV)。

但本田究竟是选择采购SoC,还是自主研发AI加速器?答案似乎是折中的“混合模式”。根据官方声明,本田和瑞萨将采用多芯片封装(chiplet)技术,将瑞萨第五代R-Car X5 SoC系列与本田独立开发的AI加速器结合在一起。

Chiplet:定制芯片的新思路

Chiplet是一种类似“乐高积木”的芯片设计理念,使客户可以灵活组合来自不同制造商的芯片单元(chiplet),从而定制SoC。不过,目前本田和瑞萨的chiplet方案并非开放式的“乐高积木”模式,而是封闭生态内的专属chiplet。

英特尔(Intel)副总裁Jack Weast指出,采用chiplet架构的主要原因在于单片芯片(monolithic die)在成本和扩展性上的局限性。车企需要在不同车型之间保持一致的计算架构,同时能根据不同需求进行性能和成本调整,chiplet提供了一种理想的解决方案。

目前,本田-瑞萨的chiplet计划仍未披露详细信息,但Goodsell认为,他们可能采取两种策略之一:

在中低端车型上使用瑞萨SoC,在高端车型上通过chiplet扩展计算能力,以满足高级自动驾驶的高算力需求(1,000 TOPS、2,000 TOPS、3,000 TOPS)。

通过自研AI加速器,在AI计算领域实现差异化竞争,或通过第三方AI加速器IP(如Quadric)进行技术授权。

AI能否成为日本半导体的“翻身机会”?

回顾日本半导体产业的衰落历程,Goodsell认为,日本企业需要学会快速响应技术变革,并勇敢突破保守的思维模式,否则只能继续被边缘化。

未来,边缘人工智能的发展或许能给日本半导体产业带来第二次机会。相比传统芯片设计,AI算法更新换代极快,几个月内就可能出现新一代的热门模型,如Llama、ChatGPT、Vision Language Model(VLM)等,而芯片研发往往需要数年才能完成。因此,日本如果能在AI应用层面快速适应市场需求,或许能重新找回竞争力。

尽管AI带来的希望可能仍带有“浪漫主义”色彩,但现实中的确已有迹象表明,日本企业正在加快AI战略布局。

Goodsell总结道:”尽管日本的系统级公司(包括汽车和数码相机厂商)已不如以往强势,但仍有一些聪明的工程师在研究AI战略。”

日本需要学会在别人的地基上盖自己的楼。边缘AI不是要他们放弃创新,而是用全球生态放大独特价值。“ 我相信Edge AI可能是日本的第二次机会。” 随着Rapidus 2nm晶圆厂计划推进,这场迟来三十年的产业救赎,正在进入倒计时。

参考内容:https://junkoyoshidaparis.substack.com/p/edge-ai-a-second-chance-for-japan

边缘计算社区编译。

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