作為圖形處理器的“靈魂”，GPU在人工智能、超級運算技術(shù)、深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
根據(jù)市場研究機構(gòu)Jon Peddie Research（JPR）最新公布的預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，今年全球GPU市場預(yù)計將超過985億美元，整體展現(xiàn)出強勁的增長勢頭。從高性能計算到人工智能加速，再到游戲娛樂等多元化應(yīng)用場景，GPU正成為推動數(shù)字轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新的關(guān)鍵驅(qū)動力之一。
GPU，即圖形處理單元，也稱為圖形核心、視覺處理器或圖形芯片，是一種專門用于處理與圖形相關(guān)的計算任務(wù)的芯片。與CPU結(jié)構(gòu)不同，GPU擁有大量并行處理單元，可以同時執(zhí)行多個簡單運算，而CPU更適合執(zhí)行少量復(fù)雜運算，因此GPU更適合那些可以分解成多個小的、相似的、重復(fù)的計算任務(wù)。
最初，GPU是為了滿足計算機游戲和圖形設(shè)計的需求而發(fā)明的，它可以快速渲染復(fù)雜的3D場景和動畫，從而增強視覺效果和用戶體驗。然而，隨著時間的推移，GPU變得更加靈活和可編程，使其適用于更多的應(yīng)用和工作負(fù)載，例如機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘和科學(xué)計算。在這些領(lǐng)域，GPU可以加速模型訓(xùn)練并處理大量數(shù)據(jù)，從而顯著提高計算效率和速度。
JPR報告稱，目前全球有20家公司和7家IP供應(yīng)商在開發(fā)獨立、集成和嵌入式GPU，其中大多數(shù)都是入門級集成GPU，只有少數(shù)公司擁有能夠為游戲玩家開發(fā)獨立的GPU的能力。
當(dāng)前，GPU市場的大部分收入并非來源于圖形GPU，而是來自專為AI和HPC設(shè)計的GPU。盡管這些專業(yè)級GPU每年銷量僅數(shù)百萬片，但其高昂的價格使得英偉達從中獲得了數(shù)百億美元的營收，為AMD也取得了數(shù)十億美元的收入。
具體而言，憑借在數(shù)據(jù)中心GPU領(lǐng)域的核心技術(shù)優(yōu)勢，英偉達已成為全球AI芯片市場的領(lǐng)航者。英偉達最初專注于GPU的設(shè)計與制造，如今已成功轉(zhuǎn)型成為一家提供全面計算平臺解決方案的企業(yè)，在包括游戲娛樂、數(shù)據(jù)中心服務(wù)、專業(yè)可視化技術(shù)以及自動駕駛等多個領(lǐng)域內(nèi)均有布局。特別值得注意的是，2022年，該公司的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)超越了游戲及娛樂部門，成為了其最大的收入來源，這不僅體現(xiàn)了英偉達在AI專用處理器市場上的絕對領(lǐng)導(dǎo)地位，同時也為其未來的持續(xù)增長奠定了堅實的基礎(chǔ)。
AMD作為全球領(lǐng)先的芯片設(shè)計廠商，在GPU市場中與英偉達互相角逐。近年來，AMD的數(shù)據(jù)中心解決方案及嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品線均顯示出強勁的增長勢頭。除了面向消費者市場的集成GPU外，AMD還推出了專門針對企業(yè)級應(yīng)用環(huán)境優(yōu)化過的Radeon Instinct系列GPU加速器?；谧钚碌腃DNA架構(gòu)，特別是采用CDNA 2架構(gòu)的MI250X型號，在計算性能與互連能力方面實現(xiàn)了顯著提升，足以與英偉達最尖端的同類產(chǎn)品相媲美。此外，為了構(gòu)建更加完善的軟件生態(tài)系統(tǒng)支持，AMD亦積極推廣其ROCm開源軟件平臺，旨在與英偉達廣泛使用的CUDA框架形成直接競爭關(guān)系，并逐步縮小兩者之間的差距。
而相較于國際領(lǐng)先的GPU技術(shù)，國產(chǎn)GPU尚處于起步階段。由于受到工藝制程、EDA等關(guān)鍵技術(shù)封鎖的影響，國內(nèi)廠商在自主研發(fā)方面與國際一流水平存在顯著差距。但隨著景嘉微電子、壁仞科技和芯動科技等一批本土領(lǐng)軍企業(yè)的崛起，這些企業(yè)已經(jīng)成功開發(fā)出一系列基于國產(chǎn)成熟制程技術(shù)和自主架構(gòu)的產(chǎn)品線，預(yù)示著國內(nèi)GPU廠商的廣闊市場空間已被打開。根據(jù)Verified Market Research的報告，2020年中國大陸GPU市場規(guī)模達到了47.39億美元，預(yù)計至2023年這一數(shù)字將增長至111億美元。
同樣，在人工智能、大數(shù)據(jù)分析及高性能計算等領(lǐng)域的強勁需求推動下，加之中國作為全球電子信息制造業(yè)與消費市場的雙重地位，對GPU的需求持續(xù)攀升。因此，加速發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的GPU不僅有助于保障關(guān)鍵核心技術(shù)的安全可控性，同時也能夠顯著提升國家整體科技創(chuàng)新能力和相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力。
盡管我國在追求高能效比、高性能GPU研發(fā)過程中面臨著來自多方面的挑戰(zhàn)，包括但不限于技術(shù)積淀不足、創(chuàng)新驅(qū)動力欠缺、產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同效應(yīng)差以及能源效率優(yōu)化等問題，但通過加大投入力度、強化跨學(xué)科合作研究及構(gòu)建完善的生態(tài)體系等方式，可以逐步克服一切障礙。長遠(yuǎn)來看，國產(chǎn)GPU產(chǎn)業(yè)的成長不僅有利于減少對外部技術(shù)的依賴，更能在確保國家安全的同時促進經(jīng)濟社會可持續(xù)健康發(fā)展。
總的來看，基于當(dāng)前技術(shù)進步趨勢、市場需求變化以及政策環(huán)境利好等因素綜合考量，可以預(yù)見未來AI GPU市場將迎來廣闊前景。當(dāng)然，AI GPU市場的擴展還將帶動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的增長，進一步推動全球科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
