从CPU独大到独立GPU崛起,信创GPU行业的关键拐点可归纳为三次:第一次是上世纪70年代图形处理需求催生专门画图的GPU;第二次是GPU内核从少量扩展到数百或数千个、功能从图形显示延伸至高性能计算;第三次是2020年下半年国际因素导致AMD无法供货,整机厂商转向国产方案,成为国产独立GPU推广的关键节点。目前国内独立GPU中,景嘉微与中船709所已做出实物产品,其中景嘉微产品成熟度更高、推出更早。

从CPU独大到GPU诞生

计算机行业发展初期,处理器只有CPU,没有GPU。大约从上世纪70年代开始,图形处理需求增加,对处理器提出更高要求:若用CPU逐个计算图形顶点,绘制大量图形时速度会明显变慢。于是出现了专门画图的处理器,即GPU(图形处理器)。

GPU只承担画图任务,对单核性能要求不高,但更适合并行化处理。英伟达将大量小型处理器集成在一起,用多个小核完成大规模简单计算任务,形成了GPU的逻辑架构。

内核扩张与功能外延

发展至今,GPU的内核已增加到数百或数千个,功能也从原来的图形显示扩展到高性能计算领域,与CPU互补,成为计算机内部的另一大核心处理器。

两者的分工差异清晰:CPU基于低延时设计,单核性能强,适合串行运算,处理单个复杂任务;GPU基于大吞吐量设计,拥有更多性能相对较弱的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,因而被应用于挖矿、AI训练等场景。

从产品形态看,独立GPU一般封装在独立显卡电路板上,使用专用显示存储器,性能由GPU性能与显存带宽共同决定,性能更高但功耗、发热较大,主要用于人工智能、挖矿等需要大量并行计算的领域,属于重要的增量市场;集成GPU通常与CPU共用一块芯片,共享系统内存,功耗低、发热小,但性能更低,主要承担传统图像显示,属于存量市场。服务器GPU对性能要求较高,以独立GPU为主。

供应变化与国产独立GPU的推广拐点

全球GPU市场由少数海外巨头主导:集成GPU主要由英特尔主导,独立GPU方面英伟达占据绝对的市场领导地位,AMD是第二大玩家。

国产GPU的难点在于,不同于CPU有X86和ARM这类半成品框架可供学习使用,GPU基本需要完全自研,且国内GPU人才远少于CPU人才。目前国内做独立GPU的公司不少,但真正做出实物的主要是景嘉微和中船709所,其余多数厂商仍处在研发或流片阶段,距离商用还有较大距离。

市场推广的分水岭出现在2020年。GPU并非信创强制要求,只是推荐,因此景嘉微早期直接面对AMD的竞争,而AMD产品成熟且便宜,出货量很大,国产产品难以推广。从2020年下半年开始,受国际因素影响,AMD无法供货,整机厂商只能选用国产GPU,而当时有成熟产品的只有景嘉微,其订单数由此高速增加。这一供应变化,成为国产独立GPU走进信创市场的关键拐点。

常见问题

信创GPU的发展经历了哪几个关键拐点?

可归纳为三个:上世纪70年代图形处理需求增加,催生了专门画图的GPU;此后GPU内核增至数百或数千个,功能从图形显示扩展到高性能计算;2020年下半年国际因素使AMD无法供货,整机厂商转向国产方案,成为国产独立GPU推广的关键节点。

国产独立GPU目前有哪些厂商做出了实物产品?

目前真正做出实物产品的主要是景嘉微和中船709所,其他大部分厂商还处在研发或流片阶段,距离商用还有较大距离。其中景嘉微底层技术全部自研,产品推出更早、成熟度更高,并已与国内主要CPU和操作系统厂商完成适配。

独立GPU和集成GPU有什么区别?

独立GPU一般封装在独立显卡电路板上,使用专用显示存储器,性能更高,但系统功耗和发热量较大,主要用于人工智能、挖矿等需要大量并行计算的领域。集成GPU通常与CPU共用一块芯片,共享系统内存,功耗低、发热小,但性能更低,主要功能仍是传统图像显示。