谷歌的芯片佈局：不僅僅是手機從邊到雲一直在佈局

原標題：谷歌的芯片佈局

來源：摩爾芯聞‍‍‍

互聯網巨頭進軍半導體行業早已不是新鮮事，谷歌是這其中的一份子。

進入到2021年以後，谷歌在芯片領域的消息開始不斷地出現在市場當中，這其中不僅包含了推出自研的芯片，還包括了對相關芯片企業進行收購以及宣佈開源計劃等。

從谷歌的這些佈局上看，相較於其他互聯網巨頭，谷歌在芯片領域的謀劃似乎更具野心。

集賢：開疆拓土的第一步

谷歌進軍芯片行業，要從其智能手機說起。

2016年，谷歌推出了全新Android智能手機Pixel系列以取代原來的Nexus系列。從這兩者的定位上看，谷歌每一代Nexus手機都配置了當時最新的硬件並能第一時間升級到最新Android系統，而採用代工生產的他們也捧紅了多家代工廠，由此，Nexus系列也被很多人視爲是軟件開發者程序員纔會使用的手機。而谷歌之所以推出Pixel系列手機，也是爲了扭轉市場對其手機業務的這一印象。這也被視爲是谷歌對其手機業務的一次重大調整。

爲了一面向大衆而推出的Pixel系列手機，谷歌也在他身上花了不少心思。其中，自研手機芯片便是他們的發力點之一。爲此，谷歌招攬了大量的人才。

2017年，他們從蘋果挖角了多位芯片行業的人物，包括前蘋果SoC芯片架構師 Manu Gulati、蘋果芯片專家 John Bruno、Wonjae Choi 和Tayo Fadelu等，以及來自高通的Mainak Biswas，Vinod Chamarty和Shamik Ganguly等人。谷歌的這些動作似乎都在說明，谷歌正在爲其 Pixel智能手機打造自有芯片而努力。

與此同時，谷歌作爲一個互聯網企業，他未來對於數據中心的需求也十分旺盛。尤其是在新架構不斷湧現的今天，不少互聯網企業都在打造自己的數據中心，在這種趨勢下，谷歌也希望在這塊領域加強其自研芯片的實力。

據外媒The Verge在2019年的報道顯示，谷歌還通過建立新的工程師團隊來完善自己智能手機和數據中心的芯片設計，這支團隊致力於在印度南部卡納塔克邦首府班加羅爾一個初展頭角的半導體工廠的項目。路透社則有報道稱，谷歌在班加羅爾至少招募了16名技術老兵，還有4名招聘人員專門從英特爾、高通、博通和英偉達等傳統芯片公司挖人才。

谷歌廣攬賢才的腳步沒有停止。今年3月，谷歌還宣佈公司已聘請英特爾長期高管烏里·弗蘭克（Uri Frank）爲副總裁來運營其定製芯片部門。

由此可見，谷歌已經開始在芯片領域開疆拓土。

收購：自研芯片的速效方式

除了招攬芯片人才外，谷歌也開始收購相關芯片企業來加強其自研芯片的實力。

2018年，谷歌宣佈完成 11 億美金對 HTC 智能手機Pixel團隊的收購。根據協議，HTC 的移動設備部門的部分成員將加入谷歌硬件部門；谷歌也將通過這項協議獲取 HTC 的部分非獨家知識產權。

根據彭博社的報道稱，在收購HTC負責Pixel的團隊後，谷歌在自主芯片研發上的能力得到了進一步的提升。谷歌的硬件主管在接受採訪時表示，自主研發的芯片將會在未來的Pixel設備上出現。

在今年當中，根據IEEE Spectrum在一項調查中發現，谷歌已悄悄收購Provino Technologies，一家開發用於機器學習的片上網絡（NoC）系統的初創公司。

根據相關報道顯示，NoC 能夠跨越同步和異步時鐘域或者使用不受時間約束的異步邏輯。NoC 將網絡原理和方法用於芯片的通訊上，並給傳統的總線交互帶來了便利。NoC 相比於其它設計來說提高了系統芯片的可擴展性及複雜系統芯片的功率。

谷歌收購NoC相關企業，或許能夠助力其TPU的發展，從而推動其在雲端AI芯片的發展。

不僅僅是手機

無論是廣攬賢才還是收購，都是谷歌爲發展芯片產業而進行的招兵買馬。而真正要在芯片領域立足，需要擁有可商用化的產品。

手機可以視作是谷歌進軍芯片領域的一個突破口。谷歌擁有自己的手機品牌，同時，在手機廠商都在積極進行自研手機芯片的趨勢下，谷歌走向這條路也不無道理，更何況他們還招攬以及收購了這方面的人才和企業。

但從谷歌發佈的產品來看，他們從自研手機芯片的突破口不是手機處理器芯片，而是手機協處理器。

在2017年穀歌推出的Pixel 2上，他們也推出了其第一顆自研手機芯片PIxel Visual Core，這是一顆尚未激活的圖像處理和機器學習協處理器。該芯片初現在谷歌兩代PIxel系列手機當中，直到Pixel 4，該芯片才被Pixel Neural Core取代。

在谷歌力圖自研手機芯片的這幾年，業界對其何時推出手機處理器芯片也產生了期待。這種期待也終於在今年開花結果了。根據SlashGear報道稱，谷歌的自研SoC芯片將會在今年晚些時候出現在谷歌Pixel 6智能手機和另外一臺設備上。據消息人士透露，谷歌自研的SoC代號爲Whitechapel，由三星代工，採用最新的5nm製程工藝，擁有8顆核心。

除此之外，谷歌還在在2017年的Google Cloud Next 大會上，谷歌發佈了一款名爲Titan的安全芯片。其中，Titan M是谷歌專門爲智能手機安全而打造的一款芯片，這顆芯片隨後也被用在了Pixel 3/XL上。

智能手機作爲現代實現交互功能的核心產品，其安全性越來越受到重視，爲了推廣智能手機安全元件（Secure Element / SE），谷歌在今年聯合一衆安全元件的廠商組成聯盟 Android Ready SE Alliance，其目的就是加速這元件廣泛應用到 Android 設備內的進程，同時也會開發開源套件和預製的applet。如果他們的這種做法成爲了業界的共識，那麼，谷歌在手機領域的影響力或能得到進一步的提升。

但從對Titan的定位上看，該芯片旨在用於 Google Cloud Platform（GCP）服務器上的產品，目的是保證其顧客代碼和數據的安全性，可以防止竊聽硬件和插入固件植入來攻擊電腦。這也就是說，Titan系列芯片不僅僅可以用於手機。

另外，從谷歌首席執行官桑達爾·皮查伊（Sundar Pichai）去年發表聲明顯示，公司將在硬件方面投入大量資金，併爲2021年制定完善的路線圖。這引發了一系列猜測，按照技術專家預測，谷歌將涉足SoC領域，並不斷髮展自己的芯片，用於未來的Pixel和Chromebook。

結合谷歌發佈的產品來看，他們從手機芯片拓展到PC芯片的自研也是很有可能的。一方面是，他們的相關芯片已經在手機上取得了一定的市場認可；另一方面，有了蘋果M1芯片的例子，或許能夠鼓勵他們在成功試水手機SoC後，還會以Arm架構爲基礎向PC等領域做拓展。

除此之外，谷歌還在針對視頻芯片和汽車芯片進行了佈局。

根據今年4月的報道顯示，爲了保證YouTube的觀看體驗，谷歌還開發了一款名爲Argos的自定義芯片，該芯片旨在保證YouTube能夠給用戶提供最佳的視頻質量。

而谷歌在汽車領域的佈局則主要是由其旗下 Waymo 的來完成的，根據韓媒報道稱，三星電子最近拿到了谷歌母公司Alphabet自動駕駛部門Waymo的一個項目，該項目將爲下一代自動駕駛汽車研發芯片。

從邊到雲，谷歌一直在佈局

在手機、PC和汽車上進行佈局是谷歌在終端產品上的新嘗試，那麼他在雲端領域上的發展則早就引起了業界的注意。

當年AlphaGo打贏了多名頂級圍棋選手後，新一代的人工智能浪潮就受到了業界的關注。根據相關報道稱，AlphaGo背後的神祕力量正是谷歌的TPU芯片。

TPU是谷歌在2015年推出的神經網絡專用芯片，爲優化自身的TensorFlow機器學習框架而打造，與GPU不同，谷歌TPU是一種ASIC芯片方案，是一種專門定製的芯片。時至今日，谷歌的TPU已經迭代到了第四代。根據谷歌方便透露的消息顯示，其第四代TPU的平均性能比其第三代TPU高出2.7倍。

憑藉TPU芯片的出色性能表現，也使得谷歌也成爲了專用AI芯片的代表玩家。而他所推出的這種新架構，也爲新一代的人工智能浪潮帶來了新的啓發。

值得注意的是，谷歌還欲將其TPU應用在EDA領域。根據谷歌發佈的《芯片佈局與深度強化學習》論文中顯示，他們公佈了一種基於機器學習的芯片設計方法，聲稱可以將設計流程縮減到6個小時，而常規的芯片設計往往需要數週甚至更久。相關報道稱，利用雲上資源，進行芯片驗證，還可以大大加速芯片開發的時間。

而芯片設計上雲，也正是目前半導體產業繼續向前發展的趨勢之一。就這一點上來看，雖然谷歌在芯片領域的起步不算早，但他似乎又跑在了前面。

不僅如此，谷歌還將其TPU芯片逐漸帶入到了邊緣端。爲此，他們在2018年推出了Google Edge TPU。根據谷歌雲官網介紹顯示，Edge TPU 是對Cloud TPU和Google Cloud服務的補充，提供端到端、雲端到邊緣、“硬件 + 軟件”的基礎架構，可協助客戶部署基於 AI 的解決方案。

從雲端，到邊緣端和手機智能終端，谷歌圍繞着AI芯片的佈局越來越廣。

開源：谷歌骨子裏面的浪漫

我們都知道，谷歌通過安卓開源取得了非常巨大的成功。在他們向芯片領域做拓展的過程中，他們也試圖用開源的方式，來進入到這個行業的發展中。

去年，谷歌的軟件工程師Tim Ansell宣佈了同SkyWater合作的第一個可製造的、開源的PDK——SkyWater PDK。根據相關報道稱，被選中的企業無需承擔昂貴的製造費用，谷歌將爲其提供完全免費的芯片製造流程。

據瞭解，這是同類產品中的第一個開放源代碼處理工具，使用此PDK，可以在130nm節點的SkyWater晶圓廠生產芯片。

2021年，谷歌資助的這個項目也得到了落地。根據公開消息顯示，SkyWater Technology和Efabless宣佈由Google贊助的開源多項目晶圓（MPW）shuttles的首個流片，該shuttles由Efabless管理，由SkyWater製造。

如果開源PDK的模式取得了成功，這會降低企業進入半導體行業的門檻。

結語

從谷歌目前在芯片行業的佈局上看，他們不僅試圖在現有的看得見的賽道（包括手機、汽車等領域）上進行競爭，還在向“看不見”的更上游的芯片設計方面發展（包括他們在Cloud EDA、PDK等方面的動作）。

在看得見的領域上，谷歌所涉及的方向都正在經歷行業重塑，而他們有機會從新的競爭當中贏得進入到芯片市場的機會。而在看不見的領域當中，無論是PDK開源項目還是芯片設計上雲，如果這些新的模式被業界所接受，那麼，谷歌將註定在芯片行業的發展史中留下濃墨重彩的一筆。