中國(guó)GPU市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀 GPU 的市場(chǎng)空間廣闊

• 2022年9月27日 ChenZeFang來源：互聯(lián)網(wǎng) 587 33
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一個(gè)光柵顯示系統(tǒng)離不開圖形處理器，圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要元件，是連接計(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶。應(yīng)該說有顯示系統(tǒng)就有圖形處理器(俗稱顯卡)，但是早期的顯卡只包含簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器和幀緩沖區(qū)，它們實(shí)際上只起了一個(gè)圖形的存儲(chǔ)和傳遞作用，一切操作都必須由CPU

一個(gè)光柵顯示系統(tǒng)離不開圖形處理器，圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要元件，是連接計(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶。應(yīng)該說有顯示系統(tǒng)就有圖形處理器(俗稱顯卡)，但是早期的顯卡只包含簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器和幀緩沖區(qū)，它們實(shí)際上只起了一個(gè)圖形的存儲(chǔ)和傳遞作用，一切操作都必須由CPU來控制。

這對(duì)于文本和一些簡(jiǎn)單的圖形來說是足夠的，但是當(dāng)要處理復(fù)雜場(chǎng)景特別是一些真實(shí)感的三維場(chǎng)景，單靠這種系統(tǒng)是無法完成任務(wù)的。所以后來發(fā)展的顯卡都有圖形處理的功能。它不單單存儲(chǔ)圖形，而且能完成大部分圖形功能，這樣就大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，提高了顯示能力和顯示速度。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，顯卡技術(shù)含量越來越高，功能越來越強(qiáng)，許多專業(yè)的圖形卡已經(jīng)具有很強(qiáng)的3D處理能力，而且這些3D圖形卡也漸漸地走向個(gè)人計(jì)算機(jī)。一些專業(yè)顯卡具有的晶體管數(shù)甚至比同時(shí)代的CPU的晶體管數(shù)還多。

GPU，指 Graphics Processing Unit，圖形處理器，進(jìn)行圖形和圖像相關(guān)運(yùn)算工作的微 處理器。在該產(chǎn)品基礎(chǔ)上，衍生出 GPGPU，即 General Purpose Graphics Processing Unit，其在圖形處理器 GPU 的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，使之可以進(jìn)行部分科學(xué)計(jì)算和 AI 計(jì)算 等的處理器。GPU 概念自 20 世紀(jì) 70 年代末提出，其角色變換從最早分擔(dān) CPU 壓 力的附屬硬件，到由于能承擔(dān)大規(guī)模運(yùn)算而逐漸被人們重視。

當(dāng)前主要興起的計(jì)算芯片分別為 GPU、ASIC、FPGA 等，其中 GPU 最初專用于圖形 處理制作，后逐漸應(yīng)用于計(jì)算。其內(nèi)部包含大量的運(yùn)算單元核心，盡管單個(gè)核心緩存較 小，邏輯功能簡(jiǎn)單，僅能執(zhí)行有限類型的邏輯運(yùn)算操作，但其多核心架構(gòu)天然適合執(zhí)行 復(fù)雜的數(shù)學(xué)和幾何計(jì)算，且科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域通用性較高，相比 CPU，綜合性能更好。當(dāng)前 缺點(diǎn)在于功耗過高，效率不足。

GPU 是核心計(jì)算資源底座。雖然提供各類計(jì)算資源的芯片種類眾多，但 GPU 依然是市 場(chǎng)的最為主要的支撐點(diǎn)。以在 AI 市場(chǎng)的應(yīng)用為例，IDC 研究發(fā)現(xiàn)，2021 年上半年中國(guó) 人工智能芯片中，GPU 依然是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心加速的首選，占有 90% 以上的市場(chǎng)份額， 而 ASIC、FPGA、NPU 等其他非 GPU 芯片也在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域被越來越多地采用， 整體市場(chǎng)份額接近 10%。

在市場(chǎng)、政策以及資本的三重驅(qū)動(dòng)下，國(guó)產(chǎn)GPU賽道持續(xù)景氣。近年來，國(guó)產(chǎn)GPU公司如雨后春筍般涌現(xiàn)，璧韌科技、摩爾線程、芯動(dòng)科技、天數(shù)智能等公司紛紛發(fā)布新品。但是IP授權(quán)來看，國(guó)內(nèi)主要的GPU創(chuàng)業(yè)公司，如芯動(dòng)、摩爾線程、壁仞等采用是Imagination IP或芯原授權(quán)的IP。芯動(dòng)科技發(fā)布的首款高性能4K級(jí)顯卡GPU芯片“風(fēng)華 1號(hào)”，使用了Imagination 的 IMG B系列 GPU IP，是Imagination IP在中國(guó)市場(chǎng)的首個(gè)高端 GPU 應(yīng)用。據(jù) The information 報(bào)道，摩爾線程芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分也來自 Imagination Technologies。

Imagination 是一家總部位于英國(guó)，致力于打造半導(dǎo)體和軟件知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)的公司。公司的圖形、計(jì)算、視覺和人工智能以及連接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)出眾的 PPA(功耗、性能和面積)指標(biāo)、強(qiáng)大的安全性、快速的上市時(shí)間和更低的總體擁有成本(TCO)。2017 年9 月，私募投資公司 Canyon Bridge 以 5.5 億英鎊收購(gòu) Imagination，Canyon Bridge 其背后投資方為中國(guó)國(guó)新。

GPU 的市場(chǎng)空間廣闊，正穩(wěn)健增長(zhǎng)。依據(jù) T4 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020 年全球 GPU 市場(chǎng)規(guī)模 價(jià)值 200 億美元，預(yù)計(jì) 2021 年將增長(zhǎng) 15%，從 2015 年到 2025 年平均每年增長(zhǎng) 13%， 從 80 億美元擴(kuò)大到 350 億美元。 預(yù)測(cè)，2019 年全球 GPU 市場(chǎng)規(guī)模為 197.5 億美元，預(yù)計(jì)到 2027 年將達(dá)到 2008.5 億美元，2020 年至 2027 年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為 33.6%，對(duì)比來看 Allied Market Research 對(duì) GPU 市場(chǎng)空 間更為樂觀。

從下游應(yīng)用來看，GPU 需求仍在快速增長(zhǎng)期。游戲領(lǐng)域是 GPU 應(yīng)用的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域， 參考 GPU 全球龍頭英偉達(dá)的營(yíng)收數(shù)據(jù)，其游戲領(lǐng)域業(yè)務(wù)收入由 2019 年的 55.18 億元 增長(zhǎng)至 2021 年的 124.62 億元，近三年符合增長(zhǎng)率 31.20%，整體趨勢(shì)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)， 為英偉達(dá)占比最高的業(yè)務(wù)。另一方面，伴隨人工智能算法的不斷普及和應(yīng)用，以及對(duì)商業(yè)計(jì)算和大數(shù)據(jù)處理的算力需求的不斷增長(zhǎng)，全球范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心對(duì)計(jì)算加速硬件的需 求不斷上升。英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)收入由 2019 年的 29.83 億美元增長(zhǎng)至 2021 年的 106.13 億美元，近三年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 52.66%，增速遠(yuǎn)超其他板塊業(yè)務(wù)。NVIDIA 數(shù) 據(jù)中心業(yè)務(wù)收入的快速增長(zhǎng)體現(xiàn)了下游數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)對(duì)于泛人工智能類芯片(以 GPU 為主)的旺盛需求。

多方需求驅(qū)動(dòng) GPU 市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)。從載體層面分類，GPU 在 PC 端與服務(wù)器端均可搭 載，其中 PC 端多用于游戲影音娛樂，而服務(wù)器端則多用于科學(xué)計(jì)算。伴隨對(duì)海量數(shù)據(jù) 的處理需求逐漸增大，具備矩陣運(yùn)算能力的 GPU 需求高速上行。同時(shí)，受益于多核并 行計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)，GPU 已在機(jī)器學(xué)習(xí)和自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域有了較大規(guī)模的使用。

服務(wù)器層面，相對(duì)占比維度，據(jù) IDC 數(shù)據(jù)顯示，2018 年全年中國(guó) GPU 服務(wù)器市場(chǎng)規(guī) 模約為 13.05 億美金(約合人民幣 90.05 億元)，同比增長(zhǎng) 131.2%。同時(shí) IDC 預(yù)測(cè)， 到 2023 年中國(guó) GPU 服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 43.2 億美金(約合人民幣 298 億元)，未 來 5 年整體市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為 27.1%。GPU 服務(wù)器增速高于國(guó)內(nèi) X86 服 務(wù)器出貨量增速，當(dāng)前國(guó)內(nèi)服務(wù)器中 GPU 服務(wù)器占比迅速抬升。

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