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【余行智库】国内外各类AI大模型基础层可以继续细分:用“余行补位”在AI算力与框架领域找到你的核心生态位

2026-03-12 08:53:22

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【余行智库】国内外各类AI大模型基础层可以继续细分:用“余行补位”在AI算力与框架领域找到你的核心生态位本文是余行智库“AI大模型产业深度观察系列”的补充篇之一

【余行智库】国内外各类AI大模型基础层可以继续细分:用“余行补位”在AI算力与框架领域找到你的核心生态位

本文是余行智库“AI大模型产业深度观察系列”的补充篇之一。我们以AI大模型基础层为例,深入运用“专利零件”方法论,展示在AI算力与软件框架这一“地基”领域,如何通过层层拆解、识别缺失、精准补位,找到属于你自己的技术生态位。我们专注于机器人、智能制造领域的高价值专利挖掘与布局,致力于通过知识产权赋能企业高质量发展。该理论同样适用于AI大模型产业。

一、引言:基础层——AI大模型的“地基”

如果说大模型是AI时代的“摩天大楼”,那基础层就是这座大楼的“地基”——没有坚实的算力和高效的框架,再聪明的算法也只是空中楼阁。

基础层由智能芯片AI软件框架两大部分组成,它们是整个AI产业的“核心零件”,决定了模型的训练效率、推理速度和部署成本。

这个领域,技术壁垒极高,全球巨头激烈争夺:

技术领域代表企业核心产品竞争态势
智能芯片英伟达、AMD、英特尔、华为昇腾、寒武纪GPU、AI加速芯片英伟达垄断,国产追赶
AI软件框架TensorFlow、PyTorch、昇思MindSpore、飞桨深度学习框架PyTorch主导,国产发力

看起来,这是一个巨头垄断的领域,但“专利零件”方法论告诉我们:再庞大的系统也可以拆解出无数个独立的“核心零件”,每个零件都可能是一个独立的赛道。

每拆解一层,你就离真正的“蓝海”更近一步。

二、拆解AI大模型基础层:画出它的“零件地图”

用“专利零件”方法论,我们可以把AI大模型基础层拆解成以下核心层级:

第一层:按技术架构拆解

大分类中分类子模块功能技术难点商业机会
智能芯片芯片架构计算单元执行矩阵运算算力密度专用计算核
智能芯片芯片架构存储单元数据缓存带宽瓶颈新型存储
智能芯片芯片架构互联单元片间通信带宽延迟高速互联
智能芯片芯片架构控制单元任务调度指令效率异构调度
智能芯片芯片架构功耗管理能耗优化散热动态功耗
AI软件框架计算图图构建模型表达易用性前端优化
AI软件框架计算图图优化计算优化算子融合编译技术
AI软件框架计算图图分割分布式切分通信开销自动并行
AI软件框架算子库基础算子基本运算性能算子优化
AI软件框架算子库融合算子复合运算内存复用算子融合
AI软件框架运行时调度器资源分配实时性异构调度
AI软件框架运行时内存管理内存复用碎片内存池
AI软件框架分布式通信库多卡通信延迟隐藏通信优化
AI软件框架分布式同步机制梯度同步同步开销异步训练

第二层:按智能芯片核心组件拆解

组件子组件功能技术难点商业机会
计算单元Tensor Core矩阵乘加精度/效率可配置精度
计算单元SIMT Core标量运算线程调度波前优化
计算单元稀疏计算零值跳过负载均衡稀疏加速器
计算单元量化计算INT8/FP8精度损失混合精度
存储层次寄存器文件最快访问容量寄存器优化
存储层次共享内存L1缓存容量可配置大小
存储层次L2缓存片上缓存命中率预取算法
存储层次HBM高带宽内存成本3D堆叠
片间互联NVLink高带宽互联协议国产替代
片间互联PCIe通用互联带宽光互联
片间互联RoCE网络互联延迟RDMA优化
功耗管理动态电压调频调压响应速度自适应电压
功耗管理电源门控关断闲置唤醒延迟细粒度门控

第三层:按AI软件框架核心模块拆解

模块子模块功能技术难点商业机会
前端API设计用户接口易用性领域专用API
前端动态图即时执行性能混合图
前端静态图编译优化灵活性JIT编译
图优化算子融合合并计算模式匹配自动融合
图优化内存复用复用缓冲区生命周期静态分析
图优化DAG优化并行调度依赖分析自动并行
算子库手工优化汇编级人力成本自动生成
算子库自动调优搜索最佳时间成本学习型调优
算子库模板化泛型算子通用性元编程
通信库AllReduce梯度同步带宽分层通信
通信库All-to-All全交换拥塞拓扑感知
通信库流水线并行层间通信气泡1F1B优化

第四层:按编译器与中间表示拆解

模块子模块功能技术难点商业机会
IR设计高层IR图表示表达能力自定义IR
IR设计中层IR循环优化变换能力多级IR
IR设计底层IR指令生成硬件适配通用IR
优化Pass循环优化分块、交换依赖性自动调优
优化Pass向量化SIMD生成对齐自适应向量
优化Pass内存优化缓存阻塞数据重用缓存分析
代码生成指令选择匹配指令覆盖度指令模式
代码生成寄存器分配分配寄存器溢出图着色

第五层:按国产化需求拆解

领域卡脖子点国产现状商业机会
AI芯片高端GPU华为昇腾、寒武纪追赶推理芯片
AI芯片HBM内存韩国垄断新型存储
AI芯片先进封装台积电CoWoS2.5D/3D封装
AI芯片EDA工具国外垄断国产EDA
软件框架PyTorch生态国产框架用户少迁移工具
软件框架算子库依赖cuDNN国产算子库
软件框架通信库NCCL垄断国产通信库

从这张扫描表可以清晰地看到:

  • 卡脖子重灾区:高端AI芯片、HBM内存、先进封装、EDA工具、通信库
  • 机会窗口:推理芯片、异构调度、稀疏计算加速、国产算子库、自动调优编译器

3.2 第二步:评估“缺失零件”的商业价值

用三个维度评估每个“缺失零件”:

子模块技术痛点强度市场规模国产替代紧迫性综合价值
推理芯片⭐⭐⭐⭐(低功耗需求)⭐⭐⭐⭐(边缘计算)⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐
稀疏计算加速器⭐⭐⭐(模型剪枝需求)⭐⭐⭐(大模型)⭐⭐⭐⭐⭐
异构调度算法⭐⭐⭐(多芯片协同)⭐⭐⭐(云端)⭐⭐⭐⭐⭐⭐
国产通信库⭐⭐⭐⭐⭐(多卡训练)⭐⭐⭐⭐(AI集群)⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐
自动调优编译器⭐⭐⭐(硬件适配)⭐⭐⭐(开发者工具)⭐⭐⭐⭐⭐
国产算子库⭐⭐⭐⭐(软件生态)⭐⭐⭐⭐(所有框架)⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐

国产通信库、推理芯片、国产算子库、异构调度算法,是价值最高的“缺失零件”。

四、找到你的“生态位”:十个典型案例

4.1 生态位一:国产多卡通信库(替代NCCL)

维度分析
技术痛点英伟达NCCL垄断多卡通信,国产芯片无高效通信库,多卡训练效率低下
目标用户国产AI芯片厂商、超算中心
竞争对手英伟达NCCL
技术路线针对国产芯片拓扑优化集合通信算法,支持RoCE、IB等网络,实现接近NCCL的性能
你的机会做国产AI芯片的“神经网络”
专利布局通信算法、拓扑感知、故障恢复

4.2 生态位二:边缘推理芯片(低功耗高性能)

维度分析
技术痛点云端芯片功耗高,不适合边缘设备;现有边缘芯片算力不足
目标用户机器人公司、无人机、智能摄像头
竞争对手英伟达Jetson、华为昇腾
技术路线采用存算一体或近存计算架构,优化INT4/INT8推理,实现10-20TOPS/W
你的机会让AI“无处不在”
专利布局存内计算电路、数据流调度

4.3 生态位三:稀疏计算加速器

维度分析
技术痛点大模型剪枝后权重稀疏,但GPU对稀疏计算支持弱,无法有效加速
目标用户AI芯片公司、云端推理服务
竞争对手英伟达Ampere稀疏支持有限
技术路线设计稀疏感知的脉动阵列,支持非零值压缩、跳过零计算
你的机会让稀疏模型“真正加速”
专利布局稀疏编码、数据流、负载均衡

4.4 生态位四:异构调度器(CPU/GPU/NPU协同)

维度分析
技术痛点多芯片协同任务分配不均,资源利用率低
目标用户云服务商、芯片公司
竞争对手通用调度器
技术路线基于强化学习的动态任务调度,预测任务特性,实时分配计算单元
你的机会让芯片“各尽其能”
专利布局调度算法、负载预测、性能模型

4.5 生态位五:国产算子库(对标cuDNN)

维度分析
技术痛点国产芯片缺乏高效算子库,开发者需手写算子,开发效率低
目标用户国产芯片厂商、AI框架
竞争对手cuDNN、TensorRT
技术路线针对国产芯片微架构,手工优化常用算子,支持自动调优
你的机会让国产芯片“即插即用”
专利布局算子实现、模板化、自动调优

4.6 生态位六:自动并行训练框架

维度分析
技术痛点大模型训练需手动切分模型(数据并行、模型并行、流水并行),配置复杂
目标用户大模型公司、云服务商
竞争对手微软DeepSpeed、Google GSPMD
技术路线自动分析模型结构和硬件拓扑,生成最优并行策略
你的机会让大模型训练“一键并行”
专利布局切分算法、成本模型、拓扑感知

4.7 生态位七:图编译器(MLIR/TVM优化层)

维度分析
技术痛点新硬件需要新的编译器支持,开发周期长
目标用户AI芯片公司
竞争对手MLIR社区、TVM
技术路线基于MLIR开发芯片专用后端,支持自动算子生成和调度优化
你的机会让新硬件“快速落地”
专利布局优化Pass、调度策略、代码生成

4.8 生态位八:存算一体芯片

维度分析
技术痛点冯·诺依曼架构瓶颈,数据搬运功耗大
目标用户边缘计算、物联网
竞争对手台积电、三星(研发中)
技术路线采用RRAM或MRAM作为存储介质,在存储单元内完成乘加运算
你的机会让计算“零搬运”
专利布局单元结构、阵列设计、外围电路

4.9 生态位九:AI芯片先进封装测试服务

维度分析
技术痛点Chiplet设计需先进封装,国内封装厂技术差距
目标用户AI芯片公司
竞争对手台积电CoWoS、日月光
技术路线提供2.5D/3D封装设计服务,包括中介层设计、热仿真、测试方案
你的机会做芯片的“建筑队”
专利布局封装结构、测试方法

4.10 生态位十:AI框架生态迁移工具

维度分析
技术痛点国产AI框架用户少,因模型和算子无法从PyTorch无缝迁移
目标用户国产AI框架(昇思、飞桨)
竞争对手
技术路线开发自动迁移工具,解析PyTorch模型,转换为国产框架格式,自动适配算子
你的机会打破生态垄断的“桥梁”
专利布局模型转换、算子映射、自动调试

五、基础层专利布局的特殊性

5.1 硬件+软件+算法三位一体

类型例子
硬件专利计算单元结构、存储层次设计
软件专利编译器优化、调度算法
算法专利稀疏计算、通信算法
系统专利异构计算系统、分布式训练框架

5.2 芯片级专利的保护策略

策略说明
结构专利保护电路具体实现
方法专利保护工作流程
应用专利保护在AI模型中的特定应用

5.3 软件框架的生态护城河

策略说明
核心算子专利保护基础运算
编译技术专利保护优化方法
开发者工具专利保护易用性

六、余行总结:用“余行补位”在AI基础层找到你的核心生态位

  1. AI基础层不是“一个”产品,而是“芯片+框架+编译器+通信库”的复杂系统——每个子模块都可能是一个独立的赛道。拆得越细,机会越多。
  2. 国产替代是最大机会——通信库、算子库、EDA工具被国外垄断,国产替代空间巨大。
  3. 推理芯片是边缘计算刚需——低功耗、高性能的推理芯片需求爆发。
  4. 稀疏计算是趋势——大模型稀疏化后,需要硬件加速支持。
  5. 异构调度提升效率——多芯片协同,调度算法是关键。

余行补位思想:我们帮企业做的,不是“造一颗通用AI芯片”,而是“在AI基础层的细分赛道上深耕”。用“专利零件”方法论层层拆解,用“余行补位”思想识别空白,然后用专利锁死你的算力生态位。


如果您想用“余行补位”方法论,在AI大模型基础层领域找到属于您的技术生态位,欢迎联系我们。成都余行专利代理事务所(普通合伙)是经国家知识产权局批准备案的专业代理机构(机构代码:51283),专注于机器人、智能制造领域的高价值专利挖掘与布局。该理论同样适用于AI大模型产业。

我们的优势:

  • ✅ 发明专利授权率85%以上——远高于行业平均水平,用数据说话
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  • ✅ 专注垂直领域——深耕机器人、智能制造、AI大模型,真正懂技术、懂产业、懂商业

成都余行专利代理事务所(普通合伙)
官网:www.hrpp.org.cn
地址:成都高新区孵化园
机构代码:51283

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