国产GPU芯片好消息不断!盘点我国GPU芯片产业链上的龙头都有哪些?

微观人 2021-11-26

芯片人工智能

2752 字丨阅读本文需 8 分钟

近日,摩尔线程宣布已完成A轮20亿融资,并宣布首颗国产全功能GPU芯片研制成功。

摩尔线程在2020年10月成立,目标是研发全球领先的自主创新知识产权GPU,构建视觉计算及人工智能领域计算平台。摩尔线程在一年内完成了三轮融资,其在2021年2月刚完成由深创投、红杉资本中国基金、GGV纪源资本联合领投的融资。

而此次A轮20亿融资,由上海国盛资本、五源资本、中银国际旗下渤海中盛基金联合领投,建银国际、前海母基金、招商证券和湖北高质量发展产业基金等九家机构参投。所筹资金将重点用于首颗GPU芯片的批量生产与制造、GPU SoC相关联的IP研发,以及国产GPU生态系统的拓展。

另外,摩尔线程宣布耗时300天完成了首颗国产全功能GPU的研发,其“内置自主研发的3D图形计算核芯、AI训练与推理计算核芯、高性能并行计算核芯、超高清视频编解码计算等核芯”。

官方并未公布GPU的详细信息,根据官方新闻稿,摩尔线程的GPU已经开始适配国产主流CPU和操作系统,与数百个生态伙伴建立合作关系。

国产高性能GPU芯片“风华一号”即将首发

目前,我们的市场上面仍然没有出现大批量的国产高性能GPU,这是我们在技术上的一大痛点。

不过,缺少国产GPU一事很快就要变成过去式了。芯动科技在本月18号通过官微发布了一条关于国产GPU的公告,在此则公告里他们向大家宣布为中国5G量身定做的高性能GPU已经成功研发,并通过了测试,这款GPU被命名为风华一号,很快就将首发。根据公告中的数据显示,风华GPU采用的是GDDR6X和chiplet技术,让国产高性能GPU实现了从空白到突破的转变,风华GPU的研发在某方面让我们无需再全部依赖于国外技术。根据芯动发布的消息,风华GPU未来将被用于国内5G数据处理,元宇宙研究开发,云桌面能对图形处理要求较高的领域。

风华GPU采用的GDDR6X,拥有目前最先进的显存技术。大家熟知的RTX3090和RTX3080采用的都是美光的这款显存。而风华采用的chiplet,则是目前最为先进的一种芯片封装技术。风华GPU将SOC分成了不同种类的小型裸片,再将这些不同种类的小型裸片互相关联起来,通过SOC技术将不同纳米数的芯片封装在一处,构成如今我们所看到的集成芯片风华。

芯动公司表示,虽然风华是我们第一款自主生产的GPU,但是它的功能却很强大。它支持4K、HDMI2.1,也支持我国的专利项目——物理无法克隆加密技术。同时,它可以应用在安卓以及Windows中,适用于这两种系统的任何软件开发,拥有极高的稳定性,性能高到大家无法想象。其实,从风华GPU所采用的技术和配置,我们也能对它强悍的性能有所了解。

但是,截至目前为止关于风华GPU的所有信息都是芯动公司单方面发布的,更多的数据我们暂时还未能得知。目前,这款GPU还未被正式应有到市场上面,业界对此都纷纷保持中立的态度,希望等到上市后再对其性能进行评判。至于这款风华GPU的生态架构和它所富有的功能是否真的和公告中说的那样强大,我们也只能等到风华GPU上市应用之后才能见识到了。

除了大家熟悉的英伟达、AMD,国内其实还有很多GPU相关的公司。除了摩尔线程,还有上海的沐曦、登临科技、壁仞科技和天数智芯,武汉的芯动科技,西安芯瞳半导体,以及老牌的兆芯、长沙景嘉微等众多公司。

我国芯片产业链分析

日常生活中,我们可以发现芯片的种类比如有通信芯片、人工智能芯片、LED芯片、电脑芯片等等。

根据产业链划分,芯片从设计到出厂的核心环节主要包括 6 个部分:

(1)设计软件,芯片设计软件是芯片公司设计芯片结构的关键工具,目前芯片的结构设计主要依靠 EDA(电子设计自动化)软件来完成;

(2)指令集体系,从技术来看,CPU 只是高度集合了上百万个小开关,没有高效的指令集体系,芯片没法运行操作系统和软件;

(3)芯片设计,主要连接电子产品、服务的接口;

(4)制造设备,即生产芯片的设备;

(5)圆晶代工,圆晶代工厂是芯片从图纸到产品的生产车间,它们决定了芯片采用的纳米工艺等性能指标;

(6)封装测试,是芯片进入销售前的最后一个环节,主要目的是保证产品的品质,对技术需求相对较低。

总体来看,在指令集、设计等产业环节中绝大多数技术壁垒比较高的环节,中国芯片产业地位非常薄弱,与欧美芯片产业企业存在较大差距,而在圆晶代工、封装测试等技术要求相对不高的环节,中国凭借其劳动力优势,则有望率先崛起,成为有希望赶超世界平均水平的领域。

尽管国外厂商很早就布局GPU市场,形成垄断局面,但我国GPU厂商仍披荆斩棘,做好国产替代。据东吴证券测算,我国GPU领域市场规模和潜力非常大,市场空间超过50亿美元。

国产GPU除了景嘉微以外,具有代表性的分别是龙芯、天数智芯、凌久电子。

龙芯中科在制造GPU方面具有得天独厚的优势,公司本身就是国产CPU领军人物,所以可以很好地配合。龙芯自主研发的GPU集成在7A1000桥片中,虽然说性能一般,但实现了GPU、CPU的完全自主化,打通了CPU产业链上的每一环节。

天数智芯是国产GPGPU领跑者,公司2018年启动GPGPU芯片设计,于2021年1月15日成功自研7nm制程的GPGPU云端训练芯片,能很好的应用于AI训练、高性能计算等场所。

凌久电子是中国船舶重工集团所巩固的高新技术企业,公司于2018年成功研制出具备完全自主知识产权的图形处理器芯片——GP101,支持VxWorks、Linux、Windows等通用操作系统,以及其他国产操作系统等,其性能略强于景嘉微的JM7系列

国产GPU与英伟达等行业标杆的差距有多少?

正如造新能源汽车绕不过特斯拉,做CPU芯片也绕不过行业内的大佬英伟达。那么业内人士如何看待国产GPU厂商与英伟达这样的行业标杆之间的差距?国产GPU厂商又有什么办法可以弥补自身的不足呢?

许飞认为国产GPU和英伟达等行业标杆的差距集中在几个方面:

其一,制程工艺。国外目前制程工艺已经达到了7nm,而国内相对主流的还是28nm和40nm。

其二,GPU生态。GPU技术本身不是特别依赖生态,但英伟达在积累了这么多年之后,在Windows、游戏适配等方面具有非常广泛的基点,国产GPU厂商在这方面与之相比还有不小的差距。

其三,芯片架构。国产GPU芯片在架构设计方面距离英伟达等巨头还有一定的距离。以芯瞳为例,他们在芯片架构设计方面,接近于英伟达2012-2014年期间的水平。

不过,这些差距可以通过多种方式弥补。

制程工艺方面,未来可以通过资金弥补差距。在适配性方面,在国产替代的浪潮下,而国产GPU也可以与国产Linux、最新的UOS进行适配。

最后在云游戏这种新的商业模式诞生后,为国产GPU厂商带来了追赶的机遇,这也是芯瞳选择云游戏作为落地应用领域之一的核心原因。

据艾媒咨询数据显示,2019年中国云游戏市场规模已经来到了22.4亿元,其认为在5G的助推之下,2023年中国云游戏市场规模将冲击千亿元大关。以此可见,国产GPU厂商在其中的确大有可为。

至于芯片架构层面,国内GPU架构设计相关人才比较短缺,公司虽然在过去10年有了一定积累,但是未来还需要时间培养和引进。

许飞坦言:“如果和国外领先的大厂相比,芯瞳没有什么特殊的优势,但与既有的GPU相比,我们在芯片架构设计上做出了一定的创新。我们的GPU芯片不仅支持统一渲染架构,还能够让用户动态配置、调整芯片内部的一些核心功能,而这将为用户带来极大的灵活性,提升用户的使用体验。”

总结

GPU的应用领域逐渐扩大,从20世纪80年代初GPU概念刚被提出时,它的作用仅仅只是对几张图片进行合成而已。现在的GPU可以应用在高性能计算、数据分析、AI深度学习、云计算、VR、智能驾驶等等众多场所。

根据Verified Market Research研究,2020年全球GPU市场规模约为254.1亿美元,预计2027年将达到1853.1亿美元,折合人民币超1万亿元,年平均增速为32.82%,其中涨幅最大的是智能手机、便携式计算机等应用

GPU约占全球1/3的AI芯片市场,叠加高性能计算(HPC)、数据中心和元宇宙的风口,近年来国内GPU/GPGPU/AI加速器公司风头正旺,正是百家争鸣,大浪淘沙的时代。

文章来源:雷峰网,优朋创意,财经大爆炸,雪球,国家IC人才培养平

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