CPU被“洽谈”中国企业纷纷换赛道：国产GPU这条路能走通吗？

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CPU被“洽谈”中国企业纷纷换赛道：国产GPU这条路能走通吗？

来源：寻美食 发布时间：2022-12-27 16:11

面对来自西方在CPU芯片领域的技术封闭，越来越多的海内公司转向了另一条赛道：GPU。

根据技术市场研究机构Jon Peddie Research的一份新呈文，中国的GPU初创企业数目非同寻常，由于该国试图获得人工智能的上风以及半导体主权。

跟着人工智能（AI）、高性能计算（HPC）和图形处理的需求以前所未有的速度增长，近年来全球GPU制造商的数目也在增长。谈到个人电脑的独立显卡，AMD和Nvidia保持领先，而英特尔正在努力追赶。

在上世纪八九十年代，全球一度有多达数十家公司在开发了显卡和独立图形处理器，但为了在3D游戏中获得最高机能而进行的残酷竞争，其中绝大多数公司被淘汰。

到大约2010年时，只有AMD和Nvidia能够为游戏和计算提供有竞争力的独立GPU，而其他公司则专注于集成GPU或GPU IP。

从2015年左右开始，中国的PC GPU开发商数目开始迅速增加，这得益于中国对技术自给自足的推动，以及AI和高性能计算作为高科技大趋势的泛起。

根据Jon Peddie Research的数据，目前总共有18家公司在开发和出产GPU。有两家公司主要针对智能手机和笔记本电脑开发SoC绑定的GPU，有6家开发GPU IP，有11家GPU开发商专注于PC和数据中心的GPU，包括AMD、英特尔和英伟达。

事实上，假如在名单中加入其他中国公司，如壁仞科技和天枢智信，那么GPU企业数目将更多。不外，壁仞科技和天枢智信目前只专注于AI和高性能计算，所以JPR不以为他们是传统意义上的GPU开发商。

中国的技术救国之路：GPU开发

作为世界第二大经济体，中国不可避免地与美国和其他发达的国家在几乎所有方面进行竞争。中国竭尽所能地吸引世界各地的工程师。

事实上，在中国，每年都有数百家新的IC设计公司成立。他们开发的产品种类繁多，从微小的传感器到复杂的通讯芯片均由涉猎，力图实现对西方国家供应商的自给自足。

中国GPU企业摩尔线程发布的MTT S3000 GPU

但要真正跳上人工智能和高性能计算的浪潮，需要CPU、GPU和特殊用途的计算加速技术。

谈到CPU，中国面临美国在制造设备和技术上的越来越严密的技术封闭，不可能很快遇上全球进步前辈水平。然而在另一个赛道上，可以说，开发和出产一款像样的GPU，比试图造出一款有竞争力的CPU更轻易出成果。

「对于中国公司来说，人工智能练习是自主研发GPU的主要驱动力，一方面是因为英伟达的GPU太贵了，另外也是出于对自给自足的渴想。」JPR的负责人Jon Peddie说。

GPU本质上是并行设备，其内部有大量的计算单元可以用于冗余，这使得GPU更轻易启动和运行，单位晶体管的本钱相对较低，整体产量也不错。此外，GPU的并行性质使其更轻易以扩展的方式实现部署。

与CPU比拟，GPU在设计和制造上对制程工艺的要求没有那么苛刻，即使目前中国最进步前辈的芯片制造商中芯国际并没有像台积电那样进步前辈的生产工艺，仍旧可以利用GPU机能扩展的方式实现足够可观的机能。

事实上，即使中国的GPU开发商失去了使用台积电进步前辈节点（N7及以下）的机会，至少他们中的一些人仍旧可以在中芯国际出产更简朴的GPU设计，并满意AI、HPC和部门游戏/娱乐市场的需求。

而且，从国家的角度来看，具有AI和HPC能力的GPU可能也可以说比CPU更重要，由于AI和HPC可以实现全新的应用，如自动驾驶汽车和智能城市等应用。

尽管美国政府鼎力限制向中国出口以超级计算机为基础的CPU和GPU，但比起CPU，GPU在设计和制造上的相对较低的门槛，使得这种限制的效果远没有CPU来的显著 。

GPU微架构相对轻易，硬件设计却很昂贵

不外，应该留意的是，固然目前有许多GPU开发商，但只有两家能真正为PC打造有竞争力的独立GPU。这也许是因为，开发一个GPU架构相对轻易，但要准确实现它并设计适当的驱动程序确实很难。

CPU和GPU微架构基本上是「科学和艺术的交汇」。这些架构是一组复杂的算法，开发这些架构的团队规模可能相称小，但可能需要长达几年的时间。

可以这么理解，微架构是在餐巾纸和白板上完成的。至于本钱，假如只是架构师自己，团队规模可以只有一个人，也许是三四个人。但是任何类型的建筑，建筑、火箭飞船、网络或处理器都是一个复杂的棋局。

好比，试图猜测五年后的制造工艺和尺度，性价比的权衡，增加什么功能，抛却或忽略什么功能，这些都是非常棘手和耗时的工作。

架构师们花了许多时间在头脑中进行假设，好比假如把缓存做大25%，假如有6000个FPU，是否应该做一个PCIe 5.0 I/O总线？这么做能不能按时完成？诸如此类。

因为微架构的开发可能需要数年时间，而且需要有才华的设计师，在这个上市时间至关重要的世界里，很多公司就干脆从Arm或Imagination Technologies等公司授权使用现成的微架构，或者是是经由验证的GPU IP。

例如，中国的芯动科技（Innosilicon）就从英国的Imagination公司授权GPU微架构IP用于其Fantasy GPU。

还有一家中国的GPU开发商，使用了Imagination的PowerVR架构。同时，另一家GPU制造商兆芯（Zhaoxin）使用的是Via Technologies获得的GPU微架构。

开发一个微架构的本钱可能有所不同，但与现代高端GPU的物理实现本钱比拟，它的开发成本相对较低。

多年来，苹果和英特尔这两家拥有大量工程人才的公司都依靠Img进行GPU设计。联发科和其他小型SoC供应商依赖Arm。高通公司在很长一段时间内使用ATI/AMD，而三星在尝试设计自己的图形引擎数年后，也转向了AMD。

最近，两家新的中国GPU公司礼聘了前AMD和英伟达的架构师，另外两家使用Img。进入市场的时间和学习作为一个架构师的技能，要担心什么，以及如何找到解决方法，是一个非常耗时的过程。

「假如你能去找一家已经有了设计方案，并且已经设计了很长时间的公司，可以节省大量的时间和金钱，而在市场上，时间就是一切。」

「这个过程中会有太多的题目。并非每一个由AMD或英伟达设计的GPU都能成为赢家。不外，一套好的架构设计可以经历几代的调整，慢慢提高。」研究机构Jon Peddie Research的负责人表示。

对于新的出产制程来说，硬件实现和软件开发的本钱太高了。据《国际贸易时报》估计，使用5nm级技术制造的设备，其设计本钱超过5.4亿美元。假如制程为3nm，设计本钱还将增加3倍。

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