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<随心_句子c><随心_句子c><随心_句子c><随心_句子c><随心_句子c>CPU被(bei)「卡(ka)脖(bo)子(zi)」，中(zhong)國(guo)企(qi)業(ye)紛(fen)纷換(huan)賽(sai)道(dao)：国產(chan)GPU這(zhe)條(tiao)路(lu)能(neng)走(zou)通(tong)嗎(ma)？

新(xin)智(zhi)元(yuan)報(bao)道

編(bian)輯(ji)：David

【新智元導(dao)讀(du)】面(mian)對(dui)來(lai)自(zi)西(xi)方(fang)在(zai)CPU芯(xin)片(pian)領(ling)域(yu)的(de)技(ji)術(shu)封(feng)鎖(suo)，越(yue)来越多(duo)的国內(nei)公(gong)司(si)轉(zhuan)向(xiang)了(le)另(ling)壹(yi)条赛道：GPU。

根(gen)據(ju)技术市(shi)場(chang)研(yan)究(jiu)機(ji)構(gou)Jon Peddie Research的一份(fen)新报告(gao)，中国的GPU初(chu)創(chuang)企业數(shu)量(liang)非(fei)同(tong)尋(xun)常(chang)，因(yin)為(wei)該(gai)国試(shi)圖(tu)獲(huo)得(de)人(ren)工(gong)智能的優(you)勢(shi)以(yi)及(ji)半(ban)导體(ti)主(zhu)權(quan)。

隨(sui)著(zhe)人工智能（AI）、高(gao)性(xing)能計(ji)算(suan)（HPC）和(he)图形(xing)處(chu)理(li)的需(xu)求(qiu)以前(qian)所(suo)未(wei)有(you)的速(su)度(du)增(zeng)長(chang)，近(jin)年(nian)来全(quan)球(qiu)GPU制(zhi)造(zao)商(shang)的数量也(ye)在增长。談(tan)到(dao)個(ge)人電(dian)腦(nao)的獨(du)立(li)顯(xian)卡，AMD和Nvidia保(bao)持(chi)领先(xian)，而(er)英(ying)特(te)爾(er)正(zheng)在努(nu)力(li)追(zhui)趕(gan)。

在上(shang)世(shi)紀(ji)八(ba)九(jiu)十(shi)年代(dai)，全球一度有多達(da)数十家(jia)公司在開(kai)發(fa)了显卡和独立图形处理器(qi)，但(dan)为了在3D遊(you)戲(xi)中获得最(zui)高性能而進(jin)行(xing)的殘(can)酷(ku)競(jing)爭(zheng)，其(qi)中絕(jue)大(da)多数公司被淘(tao)汰(tai)。

到大約(yue)2010年時(shi)，只(zhi)有AMD和Nvidia能夠(gou)为游戏和计算提(ti)供(gong)有竞争力的独立GPU，而其他(ta)公司則(ze)專(zhuan)註(zhu)於(yu)集(ji)成(cheng)GPU或(huo)GPU IP。

從(cong)2015年左(zuo)右(you)开始(shi)，中国的PC GPU开发商数量开始迅(xun)速增加(jia)，这得益(yi)于中国对技术自給(gei)自足(zu)的推(tui)動(dong)，以及AI和高性能计算作(zuo)为高科(ke)技大趨(qu)势的出(chu)現(xian)。

根据Jon Peddie Research的数据，目(mu)前總(zong)共(gong)有18家公司在开发和生(sheng)产GPU。有兩(liang)家公司主要(yao)針(zhen)对智能手(shou)机和筆(bi)記(ji)本(ben)电脑开发SoC綁(bang)定(ding)的GPU，有6家开发GPU IP，有11家GPU开发商专注于PC和数据中心(xin)的GPU，包(bao)括(kuo)AMD、英特尔和英偉(wei)达。

事(shi)實(shi)上，如(ru)果(guo)在名(ming)單(dan)中加入(ru)其他中国公司，如壁(bi)仞(ren)科技和天(tian)樞(shu)智信(xin)，那(na)麽(me)GPU企业数量將(jiang)更(geng)多。不(bu)過(guo)，壁仞科技和天 枢智信目前只专注于AI和高性能计算，所以JPR不認(ren)为他們(men)是(shi)傳(chuan)統(tong)意(yi)義(yi)上的GPU开发商。

中国的技术救(jiu)国之(zhi)路：GPU开发

作为世界(jie)第(di)二(er)大經(jing)濟(ji)体，中国不可(ke)避(bi)免(mian)地(di)與(yu)美(mei)国和其他发达的国家在幾(ji)乎(hu)所有方面进行竞争。中国竭(jie)盡(jin)所能地吸(xi)引(yin)世界各(ge)地的工程(cheng)師(shi)。

事实上，在中国，每(mei)年都(dou)有数百(bai)家新的IC設(she)计公司成立。他们开发的产品(pin)種(zhong)類(lei)繁(fan)多，从微(wei)小(xiao)的传感(gan)器到復(fu)雜(za)的通信芯片均(jun)由(you)涉(she)獵(lie)，力图实现对西方国家供應(ying)商的自给自足。

中国GPU企业摩(mo)尔線(xian)程发布(bu)的MTT S3000 GPU

但要真(zhen)正跳(tiao)上人工智能和高性能计算的浪(lang)潮(chao)，需要CPU、GPU和特殊(shu)用(yong)途(tu)的计算加速技术。

谈到CPU，中国面臨(lin)美国在制造设備(bei)和技术上的越来越嚴(yan)密(mi)的技术封锁，不可能很(hen)快(kuai)赶上全球先进水(shui)平(ping)。然(ran)而在另一个赛道上，可以說(shuo)，开发和生产一款(kuan)像(xiang)樣(yang)的GPU，比(bi)试图造出一款有竞争力的CPU更容(rong)易(yi)出成果。

「对于中国公司来说，人工智能訓(xun)練(lian)是自主研发GPU的主要驅(qu)动力，一方面是因为英伟达的GPU太(tai)貴(gui)了，另外(wai)也是出于对自给自足的渴(ke)望(wang)。」JPR的負(fu)責(ze)人Jon Peddie说。

GPU本質(zhi)上是並(bing)行设备，其内部(bu)有大量的计算单元可以用于冗(rong)余(yu)，这使(shi)得GPU更容易啟(qi)动和運(yun)行，单位(wei)晶(jing)体管(guan)的成本相(xiang)对較(jiao)低(di)，整(zheng)体产量也不錯(cuo)。此(ci)外，GPU的并行性质使其更容易以擴(kuo)展(zhan)的方式(shi)实现部署(shu)。

与CPU相比，GPU在设计和制造上对制程工藝(yi)的要求沒(mei)有那么苛(ke)刻(ke)，即(ji)使目前中国最先进的芯片制造商中芯国際(ji)并没有像臺(tai)積(ji)电那样先进的生产工艺，仍(reng)然可以利(li)用GPU性能扩展的方式实现足够可觀(guan)的性能。

事实上，即使中国的GPU开发商失(shi)去(qu)了使用台积电先进節(jie)點(dian)（N7及以下(xia)）的机會(hui)，至(zhi)少(shao)他们中的一些(xie)人仍然可以在中芯国际生产更簡(jian)单的GPU设计，并滿(man)足AI、HPC和部分(fen)游戏/娛(yu)樂(le)市场的需求。

而且(qie)，从国家的角(jiao)度来看(kan)，具(ju)有AI和HPC能力的GPU可能也可以说比CPU更重(zhong)要，因为AI和HPC可以实现全新的应用，如自动駕(jia)駛(shi)汽(qi)車(che)和智能城(cheng)市等(deng)应用。

尽管美国政(zheng)府(fu)大力限(xian)制向中国出口(kou)以超(chao)級(ji)计算机为基(ji)礎(chu)的CPU和GPU，但比起(qi)CPU，GPU在设计和制造上的相对较低的門(men)檻(kan)，使得这种限制的效(xiao)果遠(yuan)没有CPU来的明(ming)显 。

GPU微架(jia)构相对容易，硬(ying)件(jian)设计卻(que)很昂(ang)贵

不过，应该注意的是，雖(sui)然目前有很多GPU开发商，但只有两家能真正为PC打(da)造有竞争力的独立GPU。这也許(xu)是因为，开发一个GPU架构相对容易，但要正確(que)实现它(ta)并设计適(shi)當(dang)的驱动程序(xu)确实很難(nan)。

CPU和GPU微架构基本上是「科學(xue)和艺术的交(jiao)匯(hui)」。这些架构是一組(zu)复杂的算法(fa)，开发这些架构的團(tuan)隊(dui)規(gui)模(mo)可能相当小，但可能需要长达几年的时間(jian)。

可以这么理解(jie)，微架构是在餐(can)巾(jin)紙(zhi)和白(bai)板(ban)上完(wan)成的。至于成本，如果只是架构师自己(ji)，团队规模可以只有一个人，也许是三(san)四(si)个人。但是任(ren)何(he)类型(xing)的建(jian)築(zhu)，建筑、火(huo)箭(jian)飛(fei)船(chuan)、網(wang)絡(luo)或处理器都是一个复杂的棋(qi)局(ju)。

比如，试图預(yu)測(ce)五(wu)年後(hou)的制造工艺和標(biao)準(zhun)，性價(jia)比的权衡(heng)，增加什(shen)么功(gong)能，放(fang)棄(qi)或忽(hu)略(lve)什么功能，这些都是非常棘(ji)手和耗(hao)时的工作。

架构师们花(hua)了很多时间在頭(tou)脑中进行假(jia)设，比如如果把(ba)緩(huan)存(cun)做(zuo)大25%，如果有6000个FPU，是否(fou)应该做一个PCIe 5.0 I/O总线？这么做能不能按(an)时完成？諸(zhu)如此类。

由于微架构的开发可能需要数年时间，而且需要有才(cai)華(hua)的设计师，在这个上市时间至關(guan)重要的世界裏(li)，许多公司就(jiu)幹(gan)脆(cui)从Arm或Imagination Technologies等公司授(shou)权使用现成的微架构，或者(zhe)是是经过驗(yan)證(zheng)的GPU IP。

例(li)如，中国的芯动科技（Innosilicon）就从英国的Imagination公司授权GPU微架构IP用于其Fantasy GPU。

還(hai)有一家中国的GPU开发商，使用了Imagination的PowerVR架构。同时，另一家GPU制造商兆(zhao)芯（Zhaoxin）使用的是Via Technologies获得的GPU微架构。

开发一个微架构的成本可能有所不同，但与现代高端(duan)GPU的物(wu)理实现成本相比，它的开发成本相对较低。

多年来，蘋(ping)果和英特尔这两家擁(yong)有大量工程人才的公司都依(yi)賴(lai)Img进行GPU设计。聯(lian)发科和其他小型SoC供应商依靠(kao)Arm。高通公司在很长一段(duan)时间内使用ATI/AMD，而三星(xing)在嘗(chang)试设计自己的图形引擎(qing)数年后，也转向了AMD。

最近，两家新的中国GPU公司聘(pin)請(qing)了前AMD和英伟达的架构师，另外两家使用Img。进入市场的时间和学習(xi)作为一个架构师的技能，要擔(dan)心什么，以及如何找(zhao)到解決(jue)方法，是一个非常耗时的过程。

「如果妳(ni)能去找一家已(yi)经有了设计方案(an)，并且已经设计了很长时间的公司，可以节省(sheng)大量的时间和金(jin)錢(qian)，而在市场上，时间就是一切(qie)。」

「这个过程中会有太多的問(wen)題(ti)。并非每一个由AMD或英伟达设计的GPU都能成为贏(ying)家。不过，一套(tao)好(hao)的架构设计可以经歷(li)几代的調(tiao)整，慢(man)慢进步(bu)。」研究机构Jon Peddie Research的负责人表(biao)示(shi)。

对于新的生产制程来说，硬件实现和軟(ruan)件开发的成本太高了。据《国际商业时报》估(gu)计， 使用5nm级技术制造的设备，其设计成本超过5.4億(yi)美元。如果制程为3nm，设计成本还将增加3倍(bei)。

「如果将布局和平面图、模擬(ni)、验证和驱动程序全部考(kao)慮(lv)在内，GPU开发的成本和时间就会激(ji)增。」Peddie解釋(shi)说。

「硬件设计和布局是非常直(zhi)接(jie)的：如果弄(nong)错一条线，可能要花几个月(yue)的时间来查(zha)错。」

目前，世界上只有少数几家公司能够开发出具有AMD和英伟达级別(bie)的现代游戏或计算用GPU（460亿-800亿个晶体管规模）芯片。

不过，前不久(jiu)中国的壁仞科技发布的BR104和BR100也达到了几乎类似(si)的水平。（据猜(cai)测，BR104包含(han)大约385亿个晶体管）。

目前，全球11个PC/数据中心GPU设计供应商中的8个来自中国，这本身(shen)就说明了问题。

也许在不久的将来，除(chu)了美国公司，我(wo)们不会看到有竞争力的独立游戏GPU。中国是否能推出有竞争力的竞争对手，目前还有待(dai)观察(cha)。

參(can)考資(zi)料(liao)：

https://www.tomshardware.com/news/ai-and-tech-sovereignity-drive-number-of-gpu-developers-in-china

https://mms.businesswire.com/media/20221220005263/en/1669467/1/Sample_GPU_Developments_2022_V1.pdf返(fan)回(hui)搜(sou)狐(hu)，查看更多

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