Китай изнутри

Многие китайские компании разрабатывают специали- зированные полупроводники для ИИ и уже спроектировали чипы с инновационной архитектурой для смартфонов. Бла- годаря эффективному взаимодействию между государством

иотечественными производителями, Китай располагает огромнымкапиталомиобширнымрынкомдлядальнейшего развития. И хотя на протяжении последних десятилетий стране не удавалось добиться роста собственной полупрово- дниковой отрасли, сегодня у Китая имеются возможности для успеха. Этому успеху может также поспособствовать

иукрепление взаимосвязей между компьютерными вычис- лениями и новейшими технологиями.

Майнинг биткойнов

Для того, чтобы лучше понять текущую специфику китайской полупроводниковой отрасли, рассмотрим ситу- ацию в сфере криптовалют. В декабре 2017 года рыночная стоимость одного биткойна3 достигла исторического макси- мума — 17 900 долл. США4. Добиться этого было непросто, и с тех пор стоимость биткойна стремительно падает. Тем не менее информация о росте курса криптовалют попала на первые полосы новостных изданий, что, как ни странно, подстегнуло развитие инноваций в китайской полупрово- дниковой индустрии.

За громкими газетными заголовками стоят мно- гочисленные группы майнеров, ведущих вычисления, на которых зиждется вся экономика криптовалют. Каждый майнер может получить вознаграждение (выплачиваемое

вбиткойнах), если сумеет первым решить математиче- скую задачу для отдельного блока транзакций. Майнеры

ссамыми высокими вычислительными мощностями имеют наибольшие шансы опередить других. На заре развития криптовалют для получения конкурентных преи- муществмайнерыпокупалиграфическиепроцессоры(GPU), строили серверные «фермы» и оплачивали огромные счета за электричество. Эта лихорадка привела к росту продаж графических процессоров и потреблению электроэнергии

вобъемах, превышающих показатели небольших стран5. Однако графические процессоры были тогда дорогими, энергоемкими и дефицитными. Это обусловило возмож- ностьпоявленияспециальноразработанныхчипов,которые лучше подходили для добычи биткойнов. Впоследствии эта гонка получила новое развитие благодаря созданию интегральных микросхем специального назначения (ASIC), оптимизированных для майнинга биткойнов.

Инфоромация о росте курса криптовалют попала на первые полосы новостных

изданий, что, как ни странно, подстегнуло развитие инноваций в китайской полупроводниковой индустрии.

Для того, чтобы удовлетворить растущие потребности молодой экономики биткойнов в вычислительных мощ- ностях, в 2013 году в Пекине была создана компания Bitmain Technologies Ltd6. В то время китайские предпри- ниматели стремились не остаться в стороне и строили серверные фермы, чтобы тоже участвовать в майнинге криптовалют. Bitmain стала одним из первых разработчиков, которые предприняли шаги в ответ на растущий спрос на чипы со специализированной архитектурой. Вместо центральных процессоров общего назначения (CPU) или графических процессоров (GPU) Bitmain занялась разработкой чипов ASIC, рассчитанных на решение уз- коспециализированной задачи: проведение вычислений для достижения консенсуса в рамках биткойн-транзакций (принцип «proof-of-work» — доказательство выполнения работы). Популярность собственной линейки чипсетов для майнинга (Antminer) приносит Bitmain миллиарды долларов в год, но в то же время вызывает опасения насчет возможной разбалансировки рынка криптовалют7. Вскоре инициативу подхватили и другие разработчики чипов, которые начали предлагать собственные решения для майнинга биткойнов.

Чипы Bitmain имеют ультрасовременную архитектуру. В последних линейках используется 16-нанометровая технология (нанометр — единица измерения размера транзисторов). Однако производство по-прежнему ведется не в материковой части Китая — тайваньской компанией

Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC), той же самой, что производит чипы для iPhone по заказам Apple Inc.8. Такая ситуация хорошо отражает состояние китайского рынка полупроводников в целом: местные раз- работчики стали конкурентоспособными, однако заводы в стране все еще отстают от мировых лидеров.

От майнинга к искусственному интеллекту

Ввиду того, что Китай начал регулировать рынки крипто- валют, а цены на этих рынках продолжают падать, Bitmain заявила о своей заинтересованности в развитии другой инновационной технологии, которая, вероятно, со вре- менем получит большее распространение9. Технология ИИ, подобно технологии, лежащей в основе криптовалют, предъявляет собственные требования к вычислительным мощностям. Эти требования могут быть удовлетворены на базе центральных процессоров, однако процесс можно ускорить с помощью различных типов архитектуры. На- пример, Google разработала тензорный процессор (Google Tensor Processing Unit), который представляет собой специа- лизированнуюинтегральнуюсхемуASICдляискусственного интеллекта. Другие компании также ведут разработку ASICчипов для ИИ10. Например, невероятному росту компании Nvidia, которая производит графические процессоры, ча- стично способствовал рост спроса на чипы для обучения и формирования логических выводов (inference), то есть ключевых задач, лежащих в основе современных техно- логий ИИ. Массово-параллельная архитектура графических процессоров лучше подходит для решения стандартных задач ИИ, чем архитектура центральных процессоров с по- следовательной обработкой задач. Изначально в целях МО использовались игровые графические процессоры, однако за последние несколько лет, которые ознаменовались дальнейшим развитием технологий ИИ, компания Nvidia представила новые линейки аппаратных продуктов, пред- назначенных непосредственно для машинного обучения (МО)11. Bitmain надеется, что чипы ASIC будут лучше соот- ветствовать требованиям ИИ, чем графические процессоры.

Пекинская компания Horizon Robotics, основанная бывшим руководителем Института глубокого машинного обучения при компании Baidu, производит встраиваемые чипы для систем машинного зрения. Данные чипы со- держат предварительно подготовленные наборы данных МО, которые позволяют процессорам распределенных вычислений (edge processors) выполнять задачи распозна- вания(прогнозированиевероятноститого,чтоизображение соответствует заданному набору данных). Horizon, при под- держке Intel, работает с крупными автопроизводителями, предоставляя им решения для автомобилей, использующих технологии машинного зрения12. Несмотря на то, что чипы Horizon были разработаны уже 10 лет назад и производятся с помощью 40-нанометровой технологии, программное обе- спечение компании позволяет ей успешно конкурировать

Многие зарубежные поставщики также пытаются продавать свои чипы для ИИ на китайском рынке. По мере того, как страна будет все более эффективно удовлетворять собственный спрос, интенсивность этой конкуренции может возрастать.

с гораздо более крупными игроками на рынке встроенных решений для формирования логических выводов13. Ал- горитмы, предлагаемые Horizon, позволяют значительно расширить возможности аппаратных средств.

Компания Cambricon, еще один известный игрок на ки- тайском рынке микросхем, также имеет линейку чипов, специально разработанных для решения задач МО. Ранее Cambricon участвовала в разработке блока ИИ в чипсете Kirin для смартфонов от Huawei, а затем представила соб- ственное решение в области МО для центров обработки данных (линейка ускорителей MLU100)14. В частности, эти чипы производятся компанией TSMC по 14-нм технологии15.

Вполне естественно, что многие зарубежные постав- щики также пытаются продавать свои чипы для ИИ на китайском рынке. По мере того, как страна будет все более эффективно удовлетворять собственный спрос, ин- тенсивностьэтойконкуренцииможетвозрастать.Вероятно, крупнейшие китайские компании будут покупать лучшие чипы, независимо от того, кто является поставщиком — иностранная компания или китайская. Не стоит забывать и о том, что, подобно многим ведущим цифровым компа- ниям мира, крупнейшие китайские цифровые компании ведут разработку собственной чип-архитектуры для обслу- живания своих супермасштабных цифровых платформ16.

Вместе с тем китайские производители часто отстают от рынка, когда речь идет о производстве передовых (то есть самых миниатюрных) микросхем. Организация микроэлектронных производств требует огромных ка- питаловложений, поскольку необходимо выстраивать невероятно масштабные промышленные процессы,

которые позволят производить очень компактные элек- тронные схемы. Ведущие китайские производители, такие как Semiconductor Manufacturing International Co. (SMIC),

работают над масштабированием своего производства на базе 14-нм техпроцесса, в то время как такие произ- водители, как AMD, TSMC и ряд других компаний, уже начинают производство транзисторов 7 нм. Китайские заводы отстают по этому показателю от мировых лидеров на два-три поколения продуктов.

Но даже несмотря на это отставание, китайская полу- проводниковая отрасль продолжает развиваться: в течение последних лет выручка в секторе неуклонно росла и в 2017 году приблизилась к отметке 78 млрд долл. США, причем, по сравнению с 2016 годом, темпы роста соста- вили около 19%17. За последние 15 лет выручка показывает рост выше линейного, что свидетельствует об улучшении качества китайских полупроводников на фоне все более эффективного удовлетворения спроса18.

Китай смотрит в будущее

Благодаря развитию ИИ и специальных чипов для ИИ, у китайских производителей микроэлектроники может появиться возможность удовлетворить часть этого расту- щего спроса. Несмотря на то, что в прошлом у страны не получалось развить собственную отрасль по производству чипов, китайские производители усердно наращивали свои возможности на протяжении многих лет. Сегодня же они могут опираться на активное финансирование со стороны государства, развитый внутренний рынок и собственные компании, располагающие гипермасштабными цифро- выми платформами. Таким образом, можно говорить о том, что позиции Китая сегодня сильны как никогда и что он может стать конкурентоспособным игроком на мировых рынках полупроводников и решений для ИИ. Последствия могут быть весьма значительными.

Почему же позиции Китая так сильны именно сейчас? На дальнейшее «восхождение» Китая на рынке полупрово- дников работают пять факторов:

Внутреннийспрос.ВнастоящеевремяКитайявляется крупнейшим потребителем полупроводниковой продукции в мире. Ежегодно страна импортирует полупроводники на сумму около 200 млрд долл. США19. При этом 800 млн жителей Китая являются пользователями Интернета20. Чис- ленность населения и рост экономики Китая поддерживают сильный спрос на внутреннем рынке, который обеспечивает большую часть прибыли иностранных поставщиков. И хотя

Несмотря на то, что в последнее время рост китайской экономики

несколько замедлился, она по-прежнему остается

очень крупной, что позволяет государству и различным отраслям формировать значительные резервы.

большая часть развитых рынков уже близка к насыщению ПК и мобильными устройствами, в Китае спрос на чипы продолжает расти. Мировая экономика действительно все сильнее зависит от спроса со стороны Китая, и все больше международных инвесторов приходят в эту страну, тем самым создавая гарантии ее успеха в будущем. Такие изме- нения в расстановке сил дают Китаю возможность жестче контролировать доступ иностранных производителей к своему внутреннему рынку.

Государственная поддержка. Несмотря на то, что в последнее время рост китайской экономики несколько замедлился, она по-прежнему остается очень крупной, что позволяет государству и различным отраслям формировать значительные резервы. И хотя китайское правительство критикуют за тесные связи с крупнейшими отраслями на- циональной промышленности, государственный контроль позволяет стране лучше координировать рынок. В 2014 году Государственный совет КНР опубликовал национальную стратегию развития отрасли интегральных микросхем21. Эта стратегия была разработана для устранения технологи- ческого отставания китайских производителей от мировых лидеров и опиралась на специально созданный фонд для предприятий, работающих при поддержке государства,

в размере 21,8 млрд долл. США22. В 2015 году Китай объявил

ореализации программы «Сделано в Китае — 2025», целью которой является наращивание собственного производства ключевых технологических компонентов, включая полу- проводники (до 40% к 2020 году и до 70% к 2025 году)23. К настоящему моменту объем средств, выделенных на дости- жение указанных целей, был увеличен24.