吹亮GPU中国芯,这家企业为何有这个底气?

天权
GPU行业在国内外都呈现出快速发展的趋势,主要得益于人工智能、虚拟现实、游戏等领域的快速发展,对GPU的需求也日益增长。GPT等大模型的兴起也为GPU市场带来了较大的利好。芯闻路1号从3个方面来分析GPU目前行情。

本文来自微信公众号“芯闻路1号”,作者:天权。

文心一言、星火大模型、混元……国内大模型进入群雄逐鹿阶段,在ChatGPT问世后的短短半年间,国内涌现出40余支大模型团队。

如火如荼的大模型竞赛牵引出新一轮算力、数据、算法的竞争大战……

大模型研发的大战背后,高性能GPU需求大涨,NVIDIA部分芯片缺货到年底,有代理商透露A100价格从去年12月开始上涨,截至今年4月上半月,其5个月价格累计涨幅达到37.5%;同期A800价格累计涨幅达20.0%。同时,GPU交货周期也被拉长,之前拿货周期大约为一个月,现在基本都需要三个月或更长,部分新订单“可能要到12月才能交付”。

但是,由于去年美国的GPU禁令,NVIDIA性能最强的A100及H100两款型号国内禁止购买,即使NVIDIA推出了替代型号A800,听起来比A100高级,但实际性能只有后者7成左右。高端GPU被禁,一方面给国内许多AI、算力厂商的发展带来短期限制,另一方面,国产GPU厂商开始进驻高端市场,迎来又一春天。

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国内GPU行业现状

群雄逐鹿,自主替代崛起

GPU行业在国内外都呈现出快速发展的趋势,主要得益于人工智能、虚拟现实、游戏等领域的快速发展,对GPU的需求也日益增长。GPT等大模型的兴起也为GPU市场带来了较大的利好。芯闻路1号从3个方面来分析GPU目前行情。

技术趋势方面,GPU技术不断升级,从最初的图形渲染到现在的深度学习、机器学习等领域,GPU的应用场景逐渐扩大。同时,GPU的功耗、性能、成本等方面也得到了不断优化,未来还有望实现更大的突破。

竞争格局方面,国内外GPU市场的竞争都非常激烈。国际领先公司在技术、市场份额、品牌影响力等方面都有自己的优势。国内方面,随着国内GPU厂商的崛起,GPU市场的竞争也越来越激烈。

政经环境方面,GPU行业也受到政策和经济环境的影响。美国对我国芯片领域的各类限制政策,虽然在设备和技术等方面限制国内企业的发展,但同时也促进国内GPU产业的快速发展。“限芯令”限制国外高端GPU芯片出口到中国,这将加速国产GPU芯片的自主研发,促进国产GPU芯片的替代。让我们更加清醒的看到核心技术是“要不来、买不来、讨不来”的。

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GPU核心技术

芯片IP

芯片IP,是指芯片中具有独立功能的电路模块的成熟设计,处于半导体产业链最上游的一环。工程师可以重复使用预先设计好的成熟模块(芯片IP),来搭建复杂的芯片设计架构,起到化繁为简的效果。对于设计公司来说,IP是技术含量最高的价值节点,可以做CPU、GPU、DSP、ISP等处理器,以及内存、接口、闪存等。

芯闻路1号看到,近年来,数据中心、汽车、AI等产业飞速发展,加上摩尔定律渐入瓶颈,先进工艺节点需要设计环节提高芯片单位面积性能,同时降低单位成本,所以一款优质的IP方案能够大幅降低芯片设计的难度和成本,还可以通过复用的模式形成利益共享的低成本创新生态圈。

IP决定一款芯片是否是真正的独立自主,是否能解决卡脖子问题,是否能不断迭代优化。在国内GPU厂商中具有独立自主知识产权指令集和IP的公司屈指可数,深圳中微电科技有限公司(以下简称“中微电科技”)是其中的佼佼者。

中微电科技主要业务包括GPU/显卡和行业解决方案,专注GPU技术的研发,致力于解决GPU领域“卡脖子”问题。GPU/显卡产品主要应用于信创市场、消费市场、人工智能、边缘计算等领域,解决方案主要包括高级辅助驾驶系统、智能终端设备、数字城市等领域。其自主研发的指令集MVP ISA被工信部评定为“完全自主知识产权指令集”,成功进行多次基于MVP核的SoC芯片流片,取得处理器领域核心发明专利21项。

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“南风”吹亮国产GPU中国芯

中微电科技的研发脚步始终跟随国家战略部署,公司在“十四五”规划期间,主要完成“南风”系列GPU芯片MVP核处理器架构、GPU核心自主知识产权IP、MVP指令集、编译器及软件栈等创新迭代升级及系统适配对接。完成“南风一号”量产、“南风二号”量产和“南风三号”预研,打造GPU IP级、芯片级和板块级产品,形成“自主+安全”的场景解决方案。

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图注:来自中微电科技(下同),图为”南风一号“芯片

中微电科技“南风一号”已于2022年完成流片,并于回片当天点亮成功。“南风一号”显卡已与长城信创台式机、麒麟操作系统、飞腾处理器、奇安信可信浏览器等完全兼容、运行稳定,性能满足党政、金融及安防等信创产业链专用整机电脑PC显卡需求。

通过“南风一号”成功点亮可以充分验证自研GPU IP满足桌面电脑显示的基本功能和性能要求。相对于授权IP受制于人,功能性能受限及产品同质化竞争的问题,自研IP不受任何第三方控制,可自主迭代发展,有望彻底解决卡脖子问题,打造自主GPU产业生态。只有坚持自主IP路线,深度的自研才能在产品和价格上形成竞争力,成为独特的IP护城河。

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图注:”南风一号“显卡

高性能技术背后离不开人才支持,根据芯闻路1号调研情况了解到,中微电科技现有研发技术人员超过160人,研发人员占比超过80%。研发核心人员平均从业经验10年以上,具有丰富的芯片架构设计、开发验证、测试仿真、流片量产及项目管理经验。中微电科技先后被被授牌“深圳市南山区高层次创新型人才实训基地”、深圳市博士后创新实践基地,并携手清华大学深圳国际研究生院联合培养博士后,与南方科技大学深港微电子学院共建高性能GPU联合实验室,夯实研发力量。

接下来,中微电科技确保GPU核心架构自主研发的基础上,持续加大技术研发投入,通过自主核心架构不断进行开发迭代,不断吸收市场对GPU的需求,进行更多功能开发,逐渐完成图形算法的高效实现,完善对常用标准、人工智能加速库等生态的支持建设,提高生态竞争能力,陆续推出一系列GPU产品,覆盖桌面GPU的高端应用场景,以及人工智能算力GPU的应用场景。

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大模型浪潮的背后,人工智能成为国家发展的重要方向之一,政府、社会、资本、学校将会加大对于人工智能等领域的投资和支持力度,为国产GPU行业的发展创造良好的培育环境。此外,人工智能、虚拟现实、游戏等领域的快速发展,对GPU的需求也日益增长,国产GPU厂商有很大的市场空间和发展潜力。最后,随着国产GPU厂商的崛起,技术创新成为其发展的重要支撑,国产GPU厂商有机会在技术上进行突破,推动行业的发展。总之,国产GPU行业迎来机遇井喷,更多国内企业将顺势而上,突破技术壁垒。

不过,大张旗鼓向GPU高端领域进军之时,也需正视现实面临的挑战,其一,目前国产GPU在功耗、性能等方面仍存在一定的差距;其二,国内GPU市场竞争激烈,国产GPU厂商需要在市场上寻找差异化竞争策略,提高自身市场竞争力;其三,国际GPU市场已经被NVIDIA和AMD等国际巨头占据,国产GPU厂商需要付出更多的努力和时间才能进入国际市场。

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