出品 光子盒研究院
上世紀50年代，成就了“20世紀最偉大發明”的“晶體管之父”的肖克利博士，有著名的八大門徒。這八位青年科學家後來離肖克利而去，集體成立了仙童半導體公司，肖克利怒不可遏地罵他們是“八叛徒”（The Traitorous Eight）。
在仙童期間，以諾伊斯為首的“八叛徒”在晶體管的基礎上設計出了基於矽的IC（集成電路），他本人與德州儀器的基爾比並稱“集成電路之父”。
後來由於仙童公司的經營問題，“八叛徒”分道揚鑣，這八位均在未來成為了赫赫有名的矽谷大佬，其中有兩位諾伊斯和摩爾於1968年創辦了在今天大名鼎鼎的IT巨頭——英特爾。
賈伯斯（左）與諾伊斯（右）
1978年英特爾發布了新款16位微處理器8086，也同時開創了一個新時代：X86架構誕生了。X86指的是微處理器執行的計算機語言指令集，定義了芯片的基本使用規則。而真正將X86架構發揚光大的是英特爾另外兩位合作夥伴——IBM和微軟。
1981年IBM生產出了世界上第一台PC，它的處理器和作業系統分別選擇了當時並非一流的英特爾和微軟。出人意料的是，各個並非一流的組件組合成強大的產品，風頭蓋過產業先驅蘋果公司。
世界上第一台PC
在蓋茨的建議下，IBM開放架構允許其他計算機制造商仿製和改進，使得IBMPC成為世界標準，這就是IBM兼容機的由來。讓IBM始料不及的是，PC廠商百花齊放，而作業系統和CPU卻是微軟和英特爾一枝獨秀。
借著IBM PC的影響力，英特爾與微軟開始坐大，成為IBM兼容機廠商的供貨商，並逐漸在眉來眼去中形成了事實上的Wintel聯盟。
90年代英特爾推出了具有劃時代意義的奔騰芯片系列，而微軟則“珠聯璧合”地推出了Windows95。從那時起，大部分PC都採用了英特爾的X86處理器，而微軟的Windows是主流的作業系統。
曾有PC廠商老總無奈地說，“賣一台PC能賺100元，其中英特爾拿去了70元，微軟拿去了40元。”而這種無奈，正是世紀之初國家下定決心要造中國人自己的CPU的直接動力。
潰敗
1999年，在專家加強對國內芯片企業支持力度的提議下，當時的國家經貿委政策司與信息產業部組成聯合小組，並起草了相關芯片企業優惠政策條款，這些條款最終在2000年6月形成了《鼓勵軟體產業和集成電路產業發展的若乾政策》（18號文）。
受到使命感召，大批有海外留學經驗、在頂級芯片公司工作多年的半導體人才，在這一時期回到中國。90年代末，先後任職於摩托羅拉、日立（美國）的李德磊，回國成立一家百拓立克（BBT）公司，主要靠李德磊介紹外包業務。
1997年，離開摩托羅拉的李德磊加入日立，擔任微處理器設計總監，BBT承接的外包業務也從摩托羅拉轉向後者，主要做基於日立芯片的相關業務。
1999年，李德磊通過內部消息得知，日立美國要停止外包給BBT的一切項目。此時李德磊想到了一個人——聯想集團前總工程師倪光南，並詢問後者的建議。李德磊在80年代進入中科院計算所讀研時，倪李二人便已相熟。
聯想集團前總工程師倪光南
倪光南提出了自己的看法，“雖然當時日立的項目沒做完，但我發現通過這個項目，BBT在編譯器設計、芯片設計以及作業系統設計方面的人才積累已經很完善，基本具備自主研發CPU的技術能力。”而擁有一支做CPU的完整技術隊伍，是倪光南夢寐以求的。
李德磊同意了倪光南的建議。2000年3月8日，北京中芯微系統技術有限公司(“方舟科技”前身)在京注冊成立。倪光南幫助李德磊找錢、找政府、找資源，用自己的信譽和國產芯片巨大的前景，打動了一位熱心的深圳民營企業家，後者立即拍板投資2000多萬元。
那時，倪光南又找回了在聯想時的研發熱情。作為倪光南助手的梁寧在日後回憶道：“倪光南院士給我講方舟CPU＋Linux作業系統，做成瘦客戶機NC，‘雲＋端’解決方案，替代Wintel架構的時候，我當時興奮得緊緊攥住拳頭……”
有了CPU和SOC（系統級芯片）的技術，政府給的錢也到位了，2001年4月，第一片中國人自己設計的嵌入式芯片“方舟1號”問世。國家幾個部委召開了盛大新聞發布會，主辦部門陣容豪華，多個部委代表出席。這在中國工程院歷史是破天荒的第一次。
李德磊手持方舟芯片
貨真價實的芯片造出來了，然而真正的考驗才剛剛開始……
梁寧在《一段關於國產芯片和作業系統的往事》中談及，做CPU最難的不是開發，而是要在Wintel之外建立一個全新的遊戲規則。方舟不是寫不出英特爾那樣的設計，而是他們打不起官司。
自英特爾成立那天起，專利保護就是其核心競爭力之一，當2000年中國決定自主研發CPU時，英特爾幾乎把X86體系相關的專利全注冊了。對方舟團隊來說，不是X86體系的技術難度高，而是在這條路上的每一步，都會遇到英特爾的專利。
所以，倪光南做的技術路線選擇是，走RISC結構，做嵌入式，繞開X86體系。
CPU是做出來了，但是根本沒有一家下遊企業可以使用。當時生產主機板的中國廠商拿著方舟的CPU做不了產品原型開發，一直都是基於英特爾或它的設計工廠（design house）的公板進行再開發。也就是說，方舟芯片沒有它的目標客戶。
顯然，我們與英特爾的差距不是一塊CPU，而是一個基於CPU的開發生態系統。
無奈之下，方舟在做完CPU後，又建立硬體團隊，自己做出了公板，做出了NC的產品原型，終於可以交付市場……當時為了支持NC，北京市政府直接訂購了幾萬台NC機。北京市副市長劉志華專門把各個行業的頭召集起來，“逼著”他們支持推廣NC。
NC主要靠政府推，李德磊認為只要做好政府就行了，不需要什麽市場推廣。在連續拒絕了前兩家客戶後，2002年經政府牽線搭橋，脫胎於聯想集團的神州數位成為方舟真正意義上的第一家客戶。
2002年11月4月，雙方召開了盛大的新聞發布會，神州數位於當天宣布正式推出基於方舟1號的網絡計算機。有媒體以“迎接PC時代後的NC風潮”為標題報導了這場發布會。
2002年《e點天下》雜誌
2002年12月，方舟2號系統級芯片高調上市。聯想、京東方、泰豐、長城等知名廠商紛紛跟進。到2003年，在政府採購中勝出的網絡計算機均採用了方舟系列芯片。
但是NC的缺點顯然易見，Linux系統的操作複雜性姑且不論，更關鍵是沒有任何配套軟體可用。Windows早期依托IBM PC成為最普遍的作業系統，所有的配套軟體都圍繞Windows進行開發，而這些軟體均不能被Linux兼容。
為了解決這一問題，當時北京市先後發起了“揚帆計劃”“啟航計劃”，針對Linux桌面的13大類50多個問題，在全國進行招標，包括瀏覽器、OFFICE、播放器等，召集中國的所有Office高手一起破解微軟的文檔格式，以期能讀能存。
但是效果不好，用戶體驗極差，紛紛要求換回Wintel。比如當時重點推廣NC的學校，一有領導來視察，這些校長就嚷嚷“NC不能用啊，讓我們換PC吧”。啟航計劃的破產，也宣告了內嵌方舟芯片的NC徹底失敗。
隨著NC被逐步證明並不適用，從2003年底開始，NC從政府採購中淡出。方舟CPU的銷售也開始受到影響，財務狀況持續惡化。2004年被曝出挪用1538萬科研基金，方舟科技接受調查，CPU停止開發。兩年後漢芯騙局敗露，國產芯片事業跌入谷底。
時至今日，在PC端，Windows+X86 CPU的格局依然無法打破。目前商業化做的最好的海光、兆芯，其主打產品還是X86 CPU，而且性能遠不如英特爾和AMD的產品。而與方舟走同一條路的龍芯，研發歷程長達19年，至今仍未實現商業化。
蟄伏
2001年5月，中科院計算所的龍芯課題組正式成立，畢業於中科大的胡偉武博士是該項目的首席科學家。
與方舟不同的是，龍芯團隊並沒有做CPU方面的經驗，沒有海外留學經歷，胡偉武更將自己戲稱為“土鱉派”。此外，胡偉武啟用了大量學生，處於一種邊學習邊開發的狀態。
2002年，年僅19歲的陳雲霽從中科大少年班畢業，憑借優異的成績，來到中科院計算所碩博連讀，他的導師正是胡偉武博士。
當時由於龍芯研發人手短缺，胡偉武將19歲的陳雲霽安排進了龍芯研發團隊，成為團隊中最年輕的成員。而陳雲霽也如福星一般，就在他加入團隊的這個夏天，我國首款通用CPU龍芯1號代號X1A50流片成功。
因為技術不成熟、學生比例較大的緣故，龍芯項目的進程相對緩慢，從龍芯1號到3號歷時7年時間，直到2010年龍芯中科公司成立，才開始產業探索。項目進程緩慢，對於陳雲霽有一個好處就是在芯片開發領域打下堅實的基礎。
就這樣，陳雲霽在龍芯團隊一待就是12年，24歲取得中科院計算所博士學位，29歲晉升為研究員。目前國內最新的計算機體系結構教材，就是胡偉武和陳雲霽在2011年合作編寫的。
陳雲霽還有一個小兩歲的弟弟陳天石。自認為不輸於哥哥的陳天石，2001年16歲的他追隨哥哥的腳步來到中科大少年班。本科畢業後，頗具天賦的陳天石順利進入中科大計算機系讀研究生，並一直讀到博士畢業，人工智能成為他的主攻方向。
陳雲霽（左）與陳天石（右）
因為愛人在北京的關係，陳天石讀博的最後一年，經常跟導師找借口說去北京計算所做基礎研究。一來二去，陳天石漸漸熟知了哥哥所負責的龍芯項目，並且得到了胡偉武的賞識。
博士畢業後，胡偉武邀請陳天石加入龍芯工作。雖然他在此前完全沒有處理器架構相關的基礎知識，但是盛情難卻，陳天石最終還是答應了。
但在當時，人工智能遠沒有現在火熱，計算所大都選擇做芯片，陳天石在計算所感覺無用武之地。終於，厭倦了畫版圖的陳天石，產生了一個非常“不靠譜”的想法：
既然自己從事人工智能的研究，而且計算所又有芯片研發的基礎，是不是可以將AI和芯片結合在一起呢？
興奮不已的陳天石將這個“不靠譜”的想法告訴了哥哥陳雲霽，沒想到二人一拍即合。就這樣，陳天石、陳雲霽決定聯手做人工智能和芯片設計的交叉研究。儘管芯片設計落後發達國家幾十年，人工智能同樣落後幾十年，但是AI+芯片，陳氏兄弟稱得上是先驅者。
在計算所所長李國傑院士的支持下，2012年，陳雲霽、陳天石帶著幾個計算所的師弟，包括後來在寒武紀任高管的劉少禮、郭崎、劉道福、杜子東等，以及首次提出“AI加速器”概念的Olivier Temam教授，啟動了神經網絡處理器（AI芯片）項目，這也是寒武紀的技術來源。
項目命名非常直白，就是漢語拚音DianNao（電腦），據說是在Olivier教授的建議下定的這個名字，與其取一個平淡的英文名字，還不如反其道而行用中文的拚音來命名，這樣對外國人來說是“外語”，他們反而會覺得十分“洋氣”。
2014年3月，陳氏兄弟團隊公開提出國際首個深度學習處理器學術架構DianNao，該學術論文獲處理器架構領域頂級國際學術會議ASPLOS最佳論文獎，這是亞洲學術研究成果首獲處理器架構領域頂尖會議最佳論文。
同年12月，團隊在DianNao的基礎上公開提出國際首個多核深度學習處理器學術架構DaDianNao，該學術論文獲處理器架構領域頂級國際學術會議MICRO最佳論文獎。這也是MICRO自1963年創辦以來，第一次由美國以外的研究者摘得該獎項。
後來，團隊又相繼開發出了PuDianNao（普電腦，通用機器學習處理器）、ShiDianNao（視電腦，圖像識別處理器）等。2016年發布國際首個智能處理器指令集Cambricon ISA，最初命名為DianNaoYu（電腦語）。
首個智能處理器指令集Cambricon ISA
2015年，陳雲霽入選年度《麻省理工科技評論》35歲以下的全球最佳35名創新人士，又在第二年榮獲中國青年科技獎和中科院青年科學家獎。
破局
在論文獲得國際學術界的認可之後，陳氏兄弟團隊的研究工作開始得到更多關注。2015年，團隊獲得了中科院先導專項數千萬元的資助，在這筆資金的支持下，僅20人的研發團隊研發出世界首款深度學習專用處理器原型芯片。
2015年12月，陳雲霽以“深度學習處理器芯片”為名申報的項目入圍蘇州工業園區第九屆科技領軍，獲領軍人才稱號。緣於蘇州工業園區的推薦，陳雲霽得以結識元禾原點的投資人樂金鑫，並給後者留下了深刻印象。元禾原點也成為寒武紀的天使投資人之一。
2016年3月，北京中科寒武紀科技有限公司在中關村注冊成立，行事謹慎的陳天石擔任公司CEO，而陳雲霽選擇繼續在計算所搞科研，為寒武紀的首席科學家。
之所以將公司命名為“寒武紀”，根據陳天石介紹，“‘寒武紀’這個地質紀年是生物多樣性大爆發的時代，這項科研成果之所以取這個名字，就是希望人工智能也能像生命一樣出現大爆發。”
而“寒武紀”也的確名副其實，公司在成立當年就發布了世界首款終端人工智能專用處理器（寒武紀1A），面向智能手機、安防監控、可穿戴設備、無人機和智能駕駛等各類終端設備，並入選世界互聯網大會評選的十五項“世界互聯網領先科技成果”。
寒武紀1A處理器支持視覺、語音、自然語言處理等多種智能任務，一經推出便被華為看中，集成到華為海思的麒麟970芯片中。麒麟970被公認為全球首款內置獨立NPU（神經網絡單元）的智能手機AI計算平台，而NPU指的就是寒武紀1A處理器。
華為麒麟970芯片發布會
寒武紀1A在計算機裡用虛擬的神經元和虛擬的突觸把他們聯結在一起，構成多層次的人工神經元網絡。在語音識別和視頻識別領域裡，它的識別精度已經超越了人類。每秒可以處理160億個神經元和超過2兆個突觸，功耗卻只有原來的1/10。
2017年10月，首款採用麒麟970的華為手機Mate 10正式發布，這是全球手機行業首次引入人工智能概念。後來的事實證明，搭載寒武紀1A的華為麒麟970以每分鐘識別2005張照片擊敗了蘋果A11芯片每分鐘的889張照片。
麒麟970名聲大噪，寒武紀也因此一炮而紅，拿到了上億元的訂單。同時，寒武紀獲得了國投創業、阿里巴巴、聯想創投、國科投資等共計1億美元的A輪融資，成立僅一年時間，寒武紀估值已達10億美元，成為全球智能芯片領域誕生的第一個獨角獸公司。
2017年11月，寒武紀發布了第二代終端處理器：寒武紀1H16和寒武紀1H8，以及面向開發者的人工智能軟體平台Cambricon NeuWare。與上一代1A相比，寒武紀1H16具備更高性能、更低能耗，能效比達到了1A的2.3倍，而寒武紀1H8對比1H16又有更低的功耗和成本。
2018年5月，寒武紀再接再厲，發布了第三代終端處理器寒武紀1M，在台積電7nm工藝下8位運算的效能比達每瓦5兆次運算，是1A性能的10倍，可廣泛應用於智能手機、智能音箱、智能攝影頭、智能駕駛等不同領域當中。
同時，寒武紀發布了第一代雲端AI芯片思元MLU100（MLU：機器學習處理器）以及搭載MLU100的雲端智能處理卡。MLU100芯片標誌著寒武紀成為世界上少數幾家，同時也是中國第一家同時擁有終端和雲端智能處理器產品的商業公司。
2019年11月，隨著邊緣AI系列產品思元220芯片及加速卡產品的發布，寒武紀已形成全面覆蓋雲端、邊緣端和終端場景的系列化智能芯片產品布局。
寒武紀主要產品
從方舟1號到寒武紀，相比於第一代“芯片人”的切膚之痛，寒武紀確實打開了芯片事業的新局面，在芯片和人工智能都不佔先的情況下，創造性地將二者結合，並在短時間內掌握世界領先的技術。
未來
2020年3月，公司成立4周年之際，寒武紀出現在了科創板的上市名單之中，這家智能芯片領域的獨角獸公司也終於浮出水面。
2017年、2018年寒武紀營業收入分別為784.33萬元、1.17億元，幾乎全部來自華為。不過研發費用更高，分別為2985.19萬元、2.40億元，導致兩年累計虧損了4.22億元。
2019年開始，華為發布自研AI手機芯片麒麟810，開始避開支付給寒武紀的技術成本，同時華為海思也與ARM合作開發基於ARM Trillinum框架的AI技術。這就導致寒武紀2019年來自華為的營收減至6365.80萬元。
招股書顯示，寒武紀已將華為海思列入競爭對手的範圍以及風險提示。
危機之下，寒武紀及時轉身。2017年、2018年寒武紀的營業收入主要來自終端AI芯片的IP授權費用；而2019年，寒武紀拓展了雲端智能芯片和加速卡、智能計算集群業務和相應的新客戶，如伺服器廠商、雲服務廠商、企業和地方政府等。
2019年，寒武紀營業收入4.44億元，相比2017年增長了50倍。虧損11.79億元主要來自股權激勵和研發費用，2019年寒武紀研發費用5.43億元。截至2020年2月29日，寒武紀已獲授權的專利有65項，正在申請中的專利有1474項。
儘管開支巨大，寒武紀的現金流依然充沛。招股書顯示，共計46.68億的資產中，貨幣資金3.83億元，其他流動資產（結構性存款及理財）為39.20億元。
寒武紀巨額虧損，很多人就開始慌了，畢竟中國人在芯片上吃過太多的虧。但今時不同往日，國內芯片研發的大環境要遠遠好於過去，科創板允許虧損企業上市就是最好的佐證。
要知道羅馬不是一天建成的，更何況還是起步更晚的芯片事業。曾經也是追趕者的三星從1974年到1987年足足虧了13年，才在存儲芯片領域做出了一點成就。縱觀國外芯片巨頭，英特爾今年52歲，AMD今年51歲，NVIDIA今年27歲，而寒武紀只有4歲。
既然有了遠大的目標，便只顧風雨兼程。陳雲霽說，“寒武紀的長期奮鬥目標是，讓人工智能芯片計算效率提高一萬倍，功耗降低一萬倍。”
-End-
1930年秋，第六屆索爾維會議在布魯塞爾召開。早有準備的愛因斯坦在會上向玻爾提出了他的著名的思想實驗——“光子盒”，公眾號名稱正源於此。
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