GPU 的发展大致经历了三个阶段:最初它是为满足图形处理需求而生的专用芯片,随后走向可编程化并进入高性能计算领域,而供货格局的变化则成为信创国产 GPU 订单放量的关键拐点。在计算机行业发展初期,处理器只有 CPU;大约从上世纪 70 年代起,图形处理需求增加,出现了专门画图的处理器,也就是 GPU。此后 GPU 的内核增加到数百或数千个,功能从图形显示扩展到高性能计算,与 CPU 互补,成为计算机内部的另一大核心处理器。
从专用画图到可编程:GPU 的能力边界如何扩展
GPU 最初是作为专门加速特定 3D 渲染任务的 ASIC 开发而成的。随着时间推移,这些功能固定的引擎变得更加可编程化、更加灵活。图形处理和视觉效果越来越真实的顶级游戏仍是 GPU 的主要功能,但同时,其他开发人员也开始利用 GPU 的功能来显著加速高性能计算(HPC)、深度学习等领域中的其他工作负载。
这一转变也决定了 GPU 与 CPU 的分工:CPU 基于低延时设计,单核性能很强,适合串行运算;GPU 基于大吞吐量设计,拥有更多性能相对弱的 ALU(运算器),适合对密集数据进行并行处理,擅长大规模并发计算,因此被应用于挖矿、AI 训练等需要大规模并发计算的场景。
供货格局变化:信创国产 GPU 的关键拐点
GPU 并非信创强制要求,只是推荐。因此国产 GPU 推广初期面临 AMD 的竞争——AMD 的产品又成熟又便宜,出货量很大,国产产品相应难以推广。
从 2020 年下半年开始,受国际因素影响,AMD 无法供货,整机厂商就只能采用国产 GPU。 当时国产有成熟产品的只有景嘉微,因此从 2020 年下半年起,景嘉微订单数高速增加,基本把信创市场占完。这一节点,正是信创国产 GPU 从"可选"走向"必选"的分水岭。
国产 GPU 的当下格局
GPU 不同于 CPU 有 X86 和 ARM 这类半成品框架可供国内企业学习和使用,GPU 基本上要完全自研,且国内 GPU 人才远少于 CPU 人才,国产难度更大。
目前国内做独立 GPU 的公司有很多,但真正做出实物的只有景嘉微和中船 709 所,其他大部分厂商还处在研发或者流片阶段,距离商用还有较大距离。其中景嘉微 GPU 底层技术全部自研,产品出来得更早、成熟度更高,其 2021 年发布的 9 系产品性能已经可以对标英伟达 2016 年的水平,足够满足信创要求,并已与国内主要的 CPU 和操作系统厂商完成适配工作,建立了一定的先发优势。中船 709 所在 GPU 领域技术积累也比较多,并且有产品做出来,其产品书面指标更强,但在重要型号的现场 PK 时,实际性能发挥不如景嘉微。
常见问题
GPU 和 CPU 的核心区别是什么?
CPU 基于低延时设计,单核性能很强,适合做串行运算,即处理单个复杂任务;GPU 基于大吞吐量设计,拥有更多性能相对弱的 ALU,适合对密集数据进行并行处理,擅长大规模并发计算。两者互补,共同构成计算机内部的核心处理器。
为什么说 2020 年下半年是信创国产 GPU 的关键拐点?
在此之前,GPU 只是信创推荐而非强制选项,整机厂商可以选择更成熟、更便宜的 AMD 产品,国产 GPU 推广困难。从 2020 年下半年开始,受国际因素影响 AMD 无法供货,整机厂商只能采用国产 GPU,而当时国产有成熟产品的只有景嘉微,其订单数由此高速增加,基本把信创市场占完。
目前国产独立 GPU 的主要参与者有哪些?
真正做出实物的只有景嘉微和中船 709 所,其他大部分厂商还处在研发或者流片阶段,距离商用还有较大距离。其中景嘉微产品成熟度更高、推出时间更早,已建立较强的先发优势;中船 709 所技术积累也比较多,并有产品做出来。