“计算革命在计算机历史上只发生过三次，第一次是70年代的CPU，第二次是90年代的GPU，而Graphcore就是第三次革命，他们的芯片（IPU，智能处理单元）是这个世界伟大新架构的一种。”说这话的是ARM公司创始人、英国半导体之父赫尔曼·豪瑟（Hermann Hauser）。
他口中的 Graphcore，是来自英国的 AI芯片公司。这家公司创办于2016年，在芯片领域有着多年经验的奈杰尔·图恩（Nigel Toon）担任联合创始人和 CEO，曾创办过两家处理器公司的西蒙·诺尔斯（Simon Knowles）担任联合创始人和 CTO。
图 | Graphcore（来源：Graphcore）
这家分公司遍布多个国家和地区的公司，于2019年进入中国。9月19日，DeepTech和 Graphcore 高级副总裁兼中国区总经理卢涛，就相关问题进行了交流。
图 | 卢涛（来源：Graphcore）
他表示，Graphcore 的主要技术是以 IPU 处理器、为 IPU 打造的 Poplar 软件。基于 IPU 处理器和 Poplar 软件栈，Graphcore 的产品最后以用在IPU服务器中的PCIe 卡、IPU 系统产品 IPU-Machine 和 IPU-POD 的形式呈现给用户。
Graphcore 已经取得了一些阶段性进展。截至目前，IPU 已达到一万多片的发货规模，并服务于全球超过100家的机构，其主要应用在互联网大规模数据中心、高校和科研机构等。同时，IPU 也在支撑医疗、金融、生命科学、汽车、金融和计算领域方面的应用。
2019年初，AI 教父杰夫·欣顿（Geoff Hinton）在接受记者采访的时候，被问未来什么样的计算系统会更像大脑？他的回答是：“我认为我们需要转向不同类型的计算机。幸运的是，我这里有一个...” 欣顿伸手进入他的钱包，拿出一个又大又亮的硅片——一个 Graphcore IPU 芯片。
IPU带来可持续发展路径
2016年，全球 AI 产业进入高速发展阶段。在过去，大概每隔三个月，模型参数规模就会提高一倍。2018年10月，谷歌的 ResNet 模型有3.3亿个参数。2019年3月，OPEN AI 的大型语言模型 GPT-2达到15.5亿个参数。2020年，GPT-3达到1750亿个参数。GPT-3模型完成一次完整训练，要耗费千万美金级别的花销。这样的密集计算，很难带来持续发展。那么，是否有可持续发展的路径？
在论文《EfficientNet：对卷积神经网络的模型缩放的重新思考》（EfficientNet:Rethinking Model Scaling for Convolutional Neural Networks）中，论文作者通过平衡神经网络的深度、宽度、准确率，再通过找到平衡点、并把底层卷积改变之后，找到了大幅减小参数数量的方法，与此同时准确度也得到提升。卢涛认为，这是未来的代表方向之一。
2020年上半年，微软机器学习科学家 Sujeeth Bharadwaj 分享了 IPU 训练 CXR 模型的卓越性能，IPU 在运行微软 COVID-19影像分析算法 EfficientNet 和SONIC 时表现亮眼，在30分钟内完成了英伟达传统芯片需5个小时的训练工作量。
图 | 微软用IPU和GPU训练用于新冠算法模型的对比
从 Graphcore 的角度来看，不管是 CPU 还是 GPU，都不是针对 AI 应用而生。CPU 是标量处理器，它主要做模拟性判断，用于帮助程序员针对固定模式进行编程。CPU 特别适合的架构是通过大量的模拟处理器开发手机 App 和外包服务器。GPU 是针对图像处理而生，相比 CPU 来说 GPU 在并行度和向量机上都有很大提升。
概括来说，GPU 主要应用在主流 AI 平台，它并不是为 AI 而生的处理器。Graphcore 进行大量分析后发现，AI 计算具有高度并行、低密度计算等特点，不管做图像处理模型、还是语言处理模型，都会在底层表达成一个计算图。卢涛认为，真正面向未来的 AI 处理器，必须是针对计算图来进行处理，而 Graphcore 的IPU 正是以计算图为核心的智能处理器。
三项变革性技术：计算、数据、通信
进入中国后，Graphcore 一直努力接近开发者，卢涛在9月19日中关村论坛的演讲结尾，特意提到该公司在中文网站 graphcore.cn、微信和知乎的开发者创新社区，并鼓励更多开发者来到上述平台，获取 Graphcore 的资源和支持来进行创新。
对此做法，他解释称，Graphcore 希望将权利移交给创新者。那么，首先要给创新者提供新的平台，让他有新的可能性。如果开发者的算法不适合 GPU，并不一定代表你的算法无效，而是你需要一个新平台。基于此，Graphcore 提供了非常先进的AI 处理器、以及大规模 IPU 集群系统。
2020年7月15日，Graphcore 发布基于7nm 的第二代 IPU 处理器——GC200，以及用于 Mk2m IPU 和 IPU 系统产品的技术：计算、数据、通信。
图 | GC200（来源：Graphcore）
GC200基于台积电7nm 工艺，有594亿个晶体管，是当前单一芯片最大规模的处理器。GC200仍然延续了第一代的“同构众核”架构，所不同的是，制造工艺从16nm，提升为最新的7nm。
GC200的处理器片上存储也从300MB 提升到900MB，晶体管数量超出英伟达2020年5月发布最新旗舰 A100。GC200的处理器核心从上一代的1217提升到1472，能执行8832个单独的并行线程，系统性能提升8倍以上。在数据处理方面，GC200延续之前的高带宽高容量表现，这对于应对一些复杂 AI 模型及算法很有帮助，官方表示它可支持具有数千亿个参数的最大模型。
此外，Graphcore 还首次提出 IPU-EXCHANGE-MEMORY，这是一种交换式的储存架构。Graphcore 在 M2000每个 IPU-Machine 里面通过 IPU-Exchange-Memory 技术，提供了将近超过100倍的带宽以及大约10倍的容量，这对于很多复杂的 AI 模型算法是非常有帮助的。
针对 AI 计算集群，Graphcore 打造了 IPU-Fabric 技术，这是为 AI 横向扩展而生的通信技术，它的优点是弹性大、低时延。有了 IPU-Fabric 之后，用户可以轻松构建出超低弹性的计算平台。M2000是 Graphcore 推出的基于 GC200的刀片型服务器，每片能提供1PetaFlop 的算力支持。M2000可以被看作是 Graphcore IPU 系统产品部署的最小单元，基于它可以很方便地创建各种规模的集群。
图| IPU-Fabric（来源：Graphcore）
Graphcore 协同 IPU 从零打造了一个以图为抽象编程模型的软件 Poplar。通过这套软件 SDK，不管是使用浪潮还是戴尔的服务器，更或者是使用单个 M2000以及大规模计算系统 IPU-POD，Graphcore 都能使用同一套软件进行编程。
Graphcore 还在 Poplar 层面上，提供了很多软件库。以神经网络库为例，其可以支持标准的 PyTorch、TensorFlow 与 ONNX 等。同时，Graphcore 认为，对一个系统而言，运维和管理也非常重要。为此，Graphcore 基于开源做了集群管理套件。
在整个处理器研发过程中，Graphcore 认为开放非常重要。卢涛表示，开源是因为创新需要对底层有很多可见度。Graphcore 认为要把权利移交给开发者，并于2020年7月开源了所有的计算图库源代码和机器学习算法模型。
在构建社区方面，Graphcore 在金山云上构建了一个开发者云，其主要面向商业用户、高校、科研机构和个人研究者。卢涛表示，这一切都是为了帮助创新者，可以在在机器智能中实现下一波突破，以及帮助用户实现在 CPU、GPU 上没有办法实现的创新。
Graphcore 至今成立了四年多的时间，期间已得到红杉资本的支持，也获得了宝马、博世、微软、三星、DELL 等企业的投资。经过几年的发展，Graphcore 已经发展为遍布全球的机构。
对于加入中国，该公司创始人奈杰尔·图恩（Nigel Toon）表示：“有远见的中国公司已经开始着手布局自己在 AI 领域的蓝图。也许这就是为什么 Graphcore 在中国找到了热情，并如此深度的参与。Graphcore 已经开始为一些颇有建树的中国公司提供技术支持，并将助力推动中国那些发展最快、最具创新性的 AI 初创企业。”
卢涛也对 DeepTech 表示，中国的企业非常擅长把创新进行大批量的快速落地部署，Graphcore 觉得中国是最大的市场之一。在快速落地部署中，Graphcore 也可以进一步打磨自己的产品。此外，IPU 也能帮助用户释放出更多潜能，今天在CPU 和 GPU 上做不好的事情，在 IPU 上可能会释放极大潜力。
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“整体风险我们认为是可控的。”TCL华星高级副总裁赵军在9月初的一场媒体沟通会上，谈及中国面板行业是否存在被卡脖子的风险时对AI财经社说。
芯片行业在关键技术上遭到美国卡脖子，继而引发了国内对国产面板行业的担忧，毕竟一块屏、一颗芯，是很多电子产品的标配。
图/视觉中国
令赵军做出上述判断的，是中国大陆已成为全球液晶显示行业的核心。在中国大陆地区，到2021年建设完成的、能生产32英寸以上大尺寸液晶的高世代生产线，将达到21条，产线布局占到了全球约三分之二。从产能占比来看，2019年中国大陆占到全球的42%，今年将达到51％，明年则会继续攀升至63%。
“中国半导体显示行业、面板行业已经成为国外在这个领域公司的主要业务来源。他们不会自己卡自己的脖子。”赵军在沟通会上说。
另一方面，一位行业人士告诉AI财经社，美国自己并没有发力显示行业，在该领域的影响力相对较小。
但就在几天之前，三星、LG显示断供华为高端手机面板的消息传来，主要原因是两家厂商的高端显示面板驱动芯片使用了美国技术。因此，即便它们均非美国企业，也不可向华为供货。这是一个不好的信号。而国内显示行业的关键设备和先进材料，还依赖日韩供应商。
中国面板行业有无被卡脖子的风险？“就看美国是否通过长臂管辖，限制日韩企业。”一位行业人士对AI财经社说。
依赖日韩
国内显示屏行业的一些关键设备和先进材料，依然依赖于海外供应商，集中在日韩。
在大部分手机都采用的OLED显示屏领域，真空蒸镀机号称“屏幕界的光刻机”。蒸镀是OLED生产工艺中的核心环节，就像光刻机之于芯片一样，蒸镀机把握着全球OLED行业命脉。京东方前工程师肖颂对AI财经社说：“蒸镀机理论上比光刻机还要难。”
而这项心脏技术掌握在日本佳能手中。高端蒸镀机全部来自日本一家名叫Canon Tokki的小工厂。Tokki于2007年被佳能收购。不论是三星显示部门还是国内的华星光电、京东方，想量产稳定可靠的OLED显示屏，都离不开这家企业。但Tokki蒸镀机的年产能不到10台，单台售价过亿美元，十分昂贵且抢手。
图/视觉中国
“基本被三星买完了，国内很少抢到。”肖颂称。
三星作为Tokki早期客户，曾在2006年后者面临生死存亡的时候，坚持合作帮助它度过了生存危机。后来，双方签订了协议，一度每年生产的设备全部供货给三星。这也让三星在OLED抢占了先机。直到2017年Tokki产能提升后，京东方和华星光电才拿到采购名额。
除了“屏幕界光刻机”之外，做过光刻胶市场调研的行业人士杜锋对AI财经社说，京东方号称现在采用的光刻胶有相当一部分是国产自研了。“但其实是日本合成橡胶公司（JSR）给它的专利授权和技术提供。”
他解释道：“简单来说就是，在国内购买普通原料，然后跟日本公司提供的一些占比极低的材料，搅拌混合，在一个无尘车间内把它做成光刻胶。”
光刻胶是面板制造的上游关键原料，相关技术被美日垄断，日本在成品及上游材料方面占支配地位。“没有人家的核心原料，你是肯定做不出来的。”杜锋说，“我们只是完成了一个表面的国产化，但其实还是一个高级的组装工厂。”
除了光刻胶，能够让玻璃导电发光、最终变成屏幕的关键，是ITO靶材技术，同样被日本主导。“ITO是在玻璃上面电镀用的，是一种透明的导电材料。”肖颂告诉AI财经社，ITO靶材国内每年大概消耗超过1000吨，大部分特别是高端的部分均为进口。
“现在ITO靶材国内能做，但是在尺寸上突破困难，而且产出效率远赶不上国外。”基于他去年的了解，国内可以做出的靶材长度不超过800毫米，而日韩企业可以做到3000毫米，差距明显。资料显示，中国是ITO靶材最大的需求国，需求量占全球的25%。有统计称，2019年之前，国内ITO靶材近9成依靠进口。
而ITO靶材的生产设备“烧结炉”，顶尖的基本上也都来自日本。据称这样一台设备的售价动辄上千万元。而烧结工艺更是各家压箱底、不会售卖的秘方。
此外，面板核心材料偏光片，国内自给率也处于较低水平，仍需大量进口。目前全球偏光片产业也主要由日本日东电工、韩国三星和LG、中国台湾企业奇美材料和明基材料主导。
除了日韩，美企在高世代玻璃基板上具有较大话语权。玻璃基板是面板行业的最上游，绝大部分市场份额被美国康宁、日本旭硝子等几个大厂瓜分。
“每一个有京东方工厂的地方，都有康宁工厂。“肖颂告诉AI财经社，基本上已经属于配套设施。
图/视觉中国
AI财经社了解到，京东方和华星光电都形成了较为稳固的玻璃基板供应配套。京东方主要是与美国康宁合作，而华星光电则主要由日本旭硝子提供配套供应。
“康宁世界第一，其它都和它有差距，日韩也不行。”肖颂说。美国康宁参与到中国市场超过35年，在中国的17座城市建立了办公室，也是国内手机厂商外屏主要的供应商。其在中国投资巨大。截至2019年底，康宁在中国的投资规模已超70亿美元。
美国通过康宁在面板行业掌握着一定的话语权。但肖颂分析，美国通过康宁打压中国的可能性几乎为零。中国市场是康宁除北美以外最大的市场，失去中国市场，将给双方都造成无法弥补的损失。
“如果美国刻意打击，还要看日本、韩国是否跟随。单纯美国来说影响不大，美国带来的影响主要是贸易连带。”肖颂称。
而造成国内企业在关键技术上对外依赖的现实原因，一方面，过去大家认为，企业越大，越需要全球化，虽然上游材料设备国产化率在逐步提高，但不到万不得已，还是进口成本低。另一方面，则是国产全链条对核心技术的重视和投入都不够。过去多年，类似关键技术落后于人的呼吁很多，但改观很小。
国内双雄格局
虽然上游材料设备依赖海外，但不可否认，近年来，中国液晶显示面板的生产已经走在了世界最前列，在效率、竞争力、市场响应速度方面，都有着巨大优势。其中，大尺寸液晶面板中国已经处于全球领导地位。到2023年，大尺寸液晶面板中国会达到或超过全球70%的产量。
同时，日韩企业在加速退出液晶面板业务，韩国两大厂商三星和LG均在今年退出，转而聚焦以OLED为代表的新型产业，而OLED显示屏更轻薄、色彩显示更佳。
图/视觉中国
分析人士告诉AI财经社，中国大陆面板行业崛起，产能的提升加剧了竞争，令液晶面板价格持续低迷，叠加疫情，负担进一步加重，是韩企退出的重要原因。
不过，肖颂对AI财经社称，三星退出液晶面板生产，是因为“其他所有的液晶厂都需要用三星的技术和设备”。“三星在用液晶技术来赚钱，然后发展OLED。”他表示，三星的技术和设备不光局限在面板生产上，面板生产的上游也依靠它。“液晶对三星来说依然有利可图。”
三星和LG显示的退出，令液晶面板的产能进一步向中国大陆集中，多家分析机构对京东方、华星光电持看涨态度。“随着面板双龙头市场占有率的提升，行业周期性显著缩短，面板价格波动将大为放缓，格局长期看好。”信达电子研究认为，此轮面板景气度上行周期将持续1-2年。
8月28日，TCL宣布以约10.8亿美元收购苏州三星电子液晶显示科技有限公司60%的股权，以及三星显示有限公司100%股权，从而获得8.5代LCD生产线。
“液晶电视面板出货量最高的还是京东方，但我们并购了那几家产线后，规模基本上差不多了。“TCL华星光电LCD开发中心总经理赵斌告诉AI财经社。两家企业分列全球液晶电视面板出货量、出货面积第一和第二位。双雄格局的确立，有利于进一步提升中国大陆面板显示行业的绝对话语权。
“华星更像TCL的配套企业，自给自足的感觉。“肖颂称，京东方在规模上更有优势。
“从现有液晶面板的技术格局来看，双方确实要竞争。”赵斌称，两家是不同的技术流派，华星光电采用的是VA，京东方是IPS，两者均是液晶显示器常见的面板类型，但华星光电更类似三星，京东方更像LG。
双方也会在未来的竞争中，相互渗透。华星光电此前收购中国电子信息产业集团的工厂，该厂技术流派和京东方类似。而京东方此前也期望加入苏州三星厂的竞购。“两方可能会有一个技术融合的过程。”赵斌说。
据AI财经社了解，华星的技术路线能为TV面板提供更好的对比度，更快的响应速度，三星、索尼的产品都属于这样的阵营。而京东方是另外一种方式，应用更广。在投资上，京东方更加多元化，华星更加聚焦。
下一代技术竞赛开启
大尺寸LCD面板已成为中国厂商的天下，但一位京东方LCD产线员工对AI财经社表达了悲观情绪：“要废了。”他加入京东方超过5年，近来愈发感受到“LCD没有前景了”。
OLED取代液晶，似乎已是大势所趋。三星凭借先发优势已经拿下OLED市场超80%的份额。中国企业尚需时间追赶。
这是来自一线工人的直观感受。但企业的管理者们有着截然不同的看法。TCL赵斌认为，下一代显示技术4-5年就会比较成熟，但产品商业化可能要等到十年以后，“这十年间应该还是LCD占主流”。
但下一代显示技术——印刷OLED和Micro LED竞赛早已提前打响。目前，国内参与新技术研发及生产的企业，一类是京东方、华星光电为代表的面板企业，另一类是传统LED芯片厂商。液晶取代CRT，液晶电视市场迎来了几十年的蓬勃发展。而目前液晶显示技术已经达到发展瓶颈。业内认为，印刷OLED、Micro/Mini LED等创新显示技术才是显示行业的未来。
OLED面板主要有两种制造工艺，一种是前文提到的蒸镀工艺，另一种就是喷墨打印，也就是印刷OLED。后者被认为能极大提高有机材料利用率，降低成本，也更适合量产。
华星光电在2015年就开展了印刷OLED的布局，2016年建了国内首条针对G4.5代试验线，今年跟日本TJP合作，利用其在日本的产线进行OLED量产屏的开发。
图/视觉中国
据赵军介绍，在2022年到2023年间，华星将会投建第一条8.5代线的印刷OLED工厂。“如果能实现的话，相信是世界第一条高世代柔性印刷OLED产线。”赵军称。
而Micro LED被认为是显示技术的”终极形态”，其直接由像素点产生颜色，从而提高了色彩表现。媒体报道，华星已经实现了mini背光产品的样板出库，预计明年产出。mini LED被认为是向Micro LED的过渡产品。
京东方对印刷OLED也有持续投入，在合肥的实验线上进行技术、工艺、量产效率、成本对比评估。但据京东方EVP、显示与传感器件事业群CEO高文宝回复投资者提问中提到，京东方尚没有确定最终的技术路线，暂时也没有相关的产能建设计划。在Mini LED技术方面，京东方也在研发，预计今年4季度量产出货。
分析师预计，中国面板企业未来的规模效应将带来盈利的快速增长，有了资金支持，中国在更先进的microLED面板技术上将有机会赶上韩国面板企业。
（应采访对象要求，文中肖颂、杜锋为化名）