作為圖形處理器的“靈魂”，GPU在人工智能、超級(jí)運(yùn)算技術(shù)、深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Jon Peddie Research（JPR）最新公布的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，今年全球GPU市場(chǎng)預(yù)計(jì)將超過(guò)985億美元，整體展現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。從高性能計(jì)算到人工智能加速，再到游戲娛樂(lè)等多元化應(yīng)用場(chǎng)景，GPU正成為推動(dòng)數(shù)字轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力之一。
GPU，即圖形處理單元，也稱(chēng)為圖形核心、視覺(jué)處理器或圖形芯片，是一種專(zhuān)門(mén)用于處理與圖形相關(guān)的計(jì)算任務(wù)的芯片。與CPU結(jié)構(gòu)不同，GPU擁有大量并行處理單元，可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)算，而CPU更適合執(zhí)行少量復(fù)雜運(yùn)算，因此GPU更適合那些可以分解成多個(gè)小的、相似的、重復(fù)的計(jì)算任務(wù)。
最初，GPU是為了滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)游戲和圖形設(shè)計(jì)的需求而發(fā)明的，它可以快速渲染復(fù)雜的3D場(chǎng)景和動(dòng)畫(huà)，從而增強(qiáng)視覺(jué)效果和用戶(hù)體驗(yàn)。然而，隨著時(shí)間的推移，GPU變得更加靈活和可編程，使其適用于更多的應(yīng)用和工作負(fù)載，例如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘和科學(xué)計(jì)算。在這些領(lǐng)域，GPU可以加速模型訓(xùn)練并處理大量數(shù)據(jù)，從而顯著提高計(jì)算效率和速度。
JPR報(bào)告稱(chēng)，目前全球有20家公司和7家IP供應(yīng)商在開(kāi)發(fā)獨(dú)立、集成和嵌入式GPU，其中大多數(shù)都是入門(mén)級(jí)集成GPU，只有少數(shù)公司擁有能夠?yàn)橛螒蛲婕议_(kāi)發(fā)獨(dú)立的GPU的能力。
當(dāng)前，GPU市場(chǎng)的大部分收入并非來(lái)源于圖形GPU，而是來(lái)自專(zhuān)為AI和HPC設(shè)計(jì)的GPU。盡管這些專(zhuān)業(yè)級(jí)GPU每年銷(xiāo)量?jī)H數(shù)百萬(wàn)片，但其高昂的價(jià)格使得英偉達(dá)從中獲得了數(shù)百億美元的營(yíng)收，為AMD也取得了數(shù)十億美元的收入。
具體而言，憑借在數(shù)據(jù)中心GPU領(lǐng)域的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)，英偉達(dá)已成為全球AI芯片市場(chǎng)的領(lǐng)航者。英偉達(dá)最初專(zhuān)注于GPU的設(shè)計(jì)與制造，如今已成功轉(zhuǎn)型成為一家提供全面計(jì)算平臺(tái)解決方案的企業(yè)，在包括游戲娛樂(lè)、數(shù)據(jù)中心服務(wù)、專(zhuān)業(yè)可視化技術(shù)以及自動(dòng)駕駛等多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)均有布局。特別值得注意的是，2022年，該公司的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)超越了游戲及娛樂(lè)部門(mén)，成為了其最大的收入來(lái)源，這不僅體現(xiàn)了英偉達(dá)在AI專(zhuān)用處理器市場(chǎng)上的絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)地位，同時(shí)也為其未來(lái)的持續(xù)增長(zhǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
AMD作為全球領(lǐng)先的芯片設(shè)計(jì)廠商，在GPU市場(chǎng)中與英偉達(dá)互相角逐。近年來(lái)，AMD的數(shù)據(jù)中心解決方案及嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品線均顯示出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。除了面向消費(fèi)者市場(chǎng)的集成GPU外，AMD還推出了專(zhuān)門(mén)針對(duì)企業(yè)級(jí)應(yīng)用環(huán)境優(yōu)化過(guò)的Radeon Instinct系列GPU加速器。基于最新的CDNA架構(gòu)，特別是采用CDNA 2架構(gòu)的MI250X型號(hào)，在計(jì)算性能與互連能力方面實(shí)現(xiàn)了顯著提升，足以與英偉達(dá)最尖端的同類(lèi)產(chǎn)品相媲美。此外，為了構(gòu)建更加完善的軟件生態(tài)系統(tǒng)支持，AMD亦積極推廣其ROCm開(kāi)源軟件平臺(tái)，旨在與英偉達(dá)廣泛使用的CUDA框架形成直接競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，并逐步縮小兩者之間的差距。
而相較于國(guó)際領(lǐng)先的GPU技術(shù)，國(guó)產(chǎn)GPU尚處于起步階段。由于受到工藝制程、EDA等關(guān)鍵技術(shù)封鎖的影響，國(guó)內(nèi)廠商在自主研發(fā)方面與國(guó)際一流水平存在顯著差距。但隨著景嘉微電子、壁仞科技和芯動(dòng)科技等一批本土領(lǐng)軍企業(yè)的崛起，這些企業(yè)已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出一系列基于國(guó)產(chǎn)成熟制程技術(shù)和自主架構(gòu)的產(chǎn)品線，預(yù)示著國(guó)內(nèi)GPU廠商的廣闊市場(chǎng)空間已被打開(kāi)。根據(jù)Verified Market Research的報(bào)告，2020年中國(guó)大陸GPU市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了47.39億美元，預(yù)計(jì)至2023年這一數(shù)字將增長(zhǎng)至111億美元。
同樣，在人工智能、大數(shù)據(jù)分析及高性能計(jì)算等領(lǐng)域的強(qiáng)勁需求推動(dòng)下，加之中國(guó)作為全球電子信息制造業(yè)與消費(fèi)市場(chǎng)的雙重地位，對(duì)GPU的需求持續(xù)攀升。因此，加速發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GPU不僅有助于保障關(guān)鍵核心技術(shù)的安全可控性，同時(shí)也能夠顯著提升國(guó)家整體科技創(chuàng)新能力和相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的競(jìng)爭(zhēng)力。
盡管我國(guó)在追求高能效比、高性能GPU研發(fā)過(guò)程中面臨著來(lái)自多方面的挑戰(zhàn)，包括但不限于技術(shù)積淀不足、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力欠缺、產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同效應(yīng)差以及能源效率優(yōu)化等問(wèn)題，但通過(guò)加大投入力度、強(qiáng)化跨學(xué)科合作研究及構(gòu)建完善的生態(tài)體系等方式，可以逐步克服一切障礙。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，國(guó)產(chǎn)GPU產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)不僅有利于減少對(duì)外部技術(shù)的依賴(lài)，更能在確保國(guó)家安全的同時(shí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)健康發(fā)展。
總的來(lái)看，基于當(dāng)前技術(shù)進(jìn)步趨勢(shì)、市場(chǎng)需求變化以及政策環(huán)境利好等因素綜合考量，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)AI GPU市場(chǎng)將迎來(lái)廣闊前景。當(dāng)然，AI GPU市場(chǎng)的擴(kuò)展還將帶動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的增長(zhǎng)，進(jìn)一步推動(dòng)全球科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
