如果说CPU领域中国有多家厂商已经具备一定的竞争力,那在GPU领域,国产的表现可以说很绝望,因为这个领域有一个谁也无法绕过的巨人——NVIDIA。
NVIDIA创立近三十年来,不仅创造了GPU这个名词,现在更是成为GPU的代表,不论是在游戏GPU还是加速GPU领域,他们都是对手无法绕过但也无法企及的存在。
在这个市场上,AMD缠斗多年,拥有丰富的技术经验,现在也被NVIDIA甩开了,国产GPU厂商大部分还是初生牛犊,实力完全不可能比。
这种差距大到让人产生怀疑,一旦有某个国内厂商自研了一款GPU芯片,公开报道之后网友的第一反应都差不多,要么说这家公司是骗子,忽悠投资的,要么就从规格参数研究一番,喷其跟AMD及NVIDIA的显卡相差太远,是垃圾。
你也配叫GPU?——这是很多人对国产GPU的第一认知,总之就是认为不行,哪怕是第一款产品,也要对标旗舰N卡,不然就是垃圾。
在这样的氛围下,国产GPU长期没有突围的可能,不过2022年情况总算有些不一样了,JRP日前也关注了国产GPU的情况,列举的厂商就有芯动科技、景嘉微、沐曦集成、摩尔线程、象帝先、兆芯、壁仞科技、天数智芯、芯原微电子、昌芯……
大家没听过这些厂商也不要紧,重要的是终于有部分厂商能够走出阴影,不再迷信NVIDIA那一套标准,不再提到游戏就是RTX光追,提到计算就学习CUDA。
有多家国产GPU公司都在研发自己的渲染架构及计算架构,不再纠结自己的产品到底能不能叫GPU。
这些技术可能要过几年才能显现出自己的效果,也需要很多的投资,好在有一些国产GPU厂商已经坚定了信心,或许几年之后我们再来看这篇文章,大家到时候就能明白这种自信自强的精神有多重要了。
耗时18个月,首个国产GPU芯片诞生,创始人曾是英伟达全球副总裁
俗话说,万事开头难。只有成功实现从0到1的巨大突破,才能为以后的演进发展奠定基础,尤其是对于技术封锁和难度最高的国内半导体芯片行业而言,要想实现这一步更难。
3月30日,摩尔线程正式发布MUSA统一系统架构及第一代全能GPU芯片“苏提”,并基于该架构和芯片打造出了面向桌面级PC、工作站的MTT S60图形显卡,和面向数据中心级的GPU显卡MTT S200,是真正意义上的首个国产全功能GPU芯片产品,实现了国内显卡领域的首次破冰。
摩尔MTT S60采用12nm工艺制程,包含2048个MUSA核心,内置现代图形渲染引擎、智能多媒体引擎、AI计算加速引擎、以及科学计算与物理仿真引擎,单精度算力可达6TFlops,搭配8GB LPDDR4X内存。
该显卡支持常见的DirectX、Vulkan、OpenGL、OpenGL ES等图像API接口,满足主流 游戏 、原生Andriod、三维渲染等应用图像性能需求,拥有三个DP1.4接口,支持H.264、H.265(HEVC)、AV1等视频编解码,可输出4K和8K画面,可在Windows系统下畅玩《英雄联盟》等。
创始人曾任NVIDIA中国区总经理,刚离职18个月
为什么摩尔线程会“异军突起”,能够实现首个国产全功能GPU的发布落地?这很显然与该公司的创始人团队有着密切关系。据了解,摩尔线程公司于2020年10月在北京创办,幕后掌舵人是张建中,他之前担任NVIDIA全球副总裁兼中国区总经理,离职后的第二个月便创办了摩尔线程,并在18个月后也就是今天发布了首款国产全功能GPU。
NVIDIA既是全球GPU图形处理器的发明者,也是全球人工智能计算的引领者,不论是在各个行业中还是每个普通消费者眼里,想必对它们家的显卡产品都非常熟悉。所以,作为真刀实枪干过GPU研发设计的张建中团队,难怪可以在如此短时间内造出实质性产品。
图形IP源自PowerVR授权,后者曾是苹果A系芯片“御用”
芯片行业中的IP,一般被称为IP核,是指芯片中具有独立功能的电路模块的成熟设计,它可以被应用在包含该电路模块的多个芯片设计项目中,从而减少自主设计工作量,缩短芯片设计周期,提高芯片设计成功率。简单来说,在现代工业化芯片设计体系中,一个复杂芯片是由芯片设计者的自主设计电路和多个外购的IP设计共同组成。
据了解,摩尔全能GPU芯片“苏提”采用的是来自英国Imagination公司的图形IP,即PowerVR渲染方式。不过,该公司在2017年便被中国投资公司以5.5亿英镑全资收购。
PowerVR图形芯片曾被英特尔采用,后来更是成为苹果A系处理器的“御用”GPU架构设计,在经过长达数年的授权合作之后,苹果便一脚踢开IMG,顺利自研GPU,时至今日A系列芯片都拥有移动端最顶级的性能功耗表现。
因此,这也是摩尔“苏提”能够快速设计完成并达到当下市面上主流兼容性能水平的背后原因之一。当然,摩尔线程也只负责GPU的设计和研发,具体产品生产还要交给芯片代工厂来解决,与华为海思相同。
国内半导体芯片行业发展程度远远落后于世界,这几年随着外界封锁和数字革命风暴的加剧,国内正在该领域加大力度努力追赶,也希望可以有更多类似于摩尔线程的公司出现,持续实现芯片行业的突破和创新。
GPU发展和现状是什么样的?
全球GPU芯片行业发展历程
在1984年之前,GPU原本只是用于图形和图像的相关运算,受CPU的调配,但随着云计算、AI等技术的发展,GPU并行计算的优势被发掘,在高性能计算领域逐渐取代CPU成为主角。1999年,NVIDIA公司在发布其标志性产品GeForce256时,首次提出了GPU的概念。2006年,NVIDIA发布了第一款采用统一渲染架构的桌面GPU和CUDA通用计算平台,使开发者能够使用NVIDIAGPU的运算能力进行并行计算,拓展了GPU的应用领域。2011年,NVIDIA发布TESLAGPU计算卡,正式将用于计算的GPU产品线独立出来,标志着GPU芯片正式进入高性能计算时代。
全球GPU芯片出货量超过4.6亿片/年
近些年,全球GPU技术快速发展,已经大大超出了其传统功能的范畴,除了满足目前大多数图形应用需求,在科学计算、人工智能及新型的图形渲染技术方面的技术应用日益成熟,进而推动全球GPU芯片市场的持续高速发展。
从全球GPU芯片出货量来看,根据全球知名调研机构JPR数据,从2021年各个季度来看,全球GPU芯片的季度出货量维持在1-1.3万片之间,2021年全年出货总量超过4.6亿片。
全球集成GPU芯片出货量占比超八成
GPU芯片主要可分为独立GPU(封装在独立的显卡电路板上,使用专用的显示存储器,一般来讲,其性能更高)和集成GPU(集成GPU常和CPU共用一个Die,共享系统内存)。
目前,全球集成GPU出货量占比超过八成,占据绝大部分市场份额但从占比变化趋势来看,独立GPU的市场份额有所增长,反映出市场对高性能GPU芯片需求有所增长。
注:内环2020年q4,外环2021年q4数据。
预计2027年全球市场规模超过320亿美元
根据IC Insights数据,2015-2021年全球GPU芯片市场规模增速超过20%,2021年,全球GPU芯片市场规模超过220亿美元。
根据JPR资料,预计2022-2026年,全球GUP出货量将实现6.3%复合年增长,以此增长率测算2027年全球GPU芯片行业市场规模将超过320亿美元。
—— 更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国GPU芯片行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
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