沐曦的设计是偏离通用GPU，直接选择GPGPU新战场

什么是 GPGPU？

GPGPU 似乎是最近几年才流行起来的，对于外行来说，这听起来像是比 GPU 更强大的东西。其实GPGPU是英文General-Purpose Computing on Graphics Processing Units的缩写，中文翻译为通用图形处理器，可以理解为GPU的一个分支。

从历史上看，GPU的诞生是为了解决游戏中图形渲染效率的问题，但随着图形芯片技术的不断迭代，GPU的处理功能和计算能力也在不断提升。2001 年，由于着色器的出现，GPU 将可编程性引入了图形管道。从此，GPU能做的不再局限于图形数据的处理，而是延伸到其他计算密集型领域，开启了GPGPU。时代。

跳过GPU，为什么本土厂商选择自研GPGPU？

有人说没有图形渲染的GPGPU只是一个专用的ASIC，这是真的吗？在2021中国IC设计创新大会上，笔者也提出了这个问题。沐希CEO陈伟良回答：“ASIC的设计偏离了通用的GPU架构，其软件适配灵活性将面临很大挑战，产品的应用生命周期也比GPGPU短。” 这意味着GPGPU和GPGPU ASIC可以从底层架构中区分为两种技术，各自服务于相应的应用场景，不能混淆。

来源：木溪官网

对于“跳过GPU，直接选择GPGPU新战场”的原因，陈伟良表示，“全球GPU市场已经形成半垄断的局面，再加上图形渲染是个存量市场， ”

事实上，跳过GPU本身的说法并不是很准确。从GPU架构来看，我们可以将GPGPU分为三大家族。

第一家族的老大是传统GPU，以NVIDIA和AMD/ATI为主。这种架构有一个显着的特点，就是它包含大量简单处理核心的阵列。它以高度并行的方式批量处理数据。这些具有矢量特征的处理阵列是从传统 GPU 中的多个并行渲染管道开发而来的。此外，这类GPGPU或多或少还有一些专门用于图像处理的部件，如纹理缓存、帧缓冲区等。但随着通用计算需求的增加，GPGPU越来越注重通用计算能力，同时逐渐弱化其作为显卡的功能。

第二家族的长辈是传统的多核CPU。典型代表就是以CPU闻名的英特尔。它的架构理念是将传统的CPU核心进行切割，获得相对轻量级的处理核心，形成其计算组件。这样做的好处是可以兼容一些传统CPU的指令集。它的缺点是与上述GPGPU中的细粒度处理单元相比，这样的处理核心还是比较复杂的，所以核心的集成度远不如第一家族的GPGPU。

第三个家族是GPU和CPU的联姻产品，融合了GPU和CPU的架构特点。典型代表是AMD的APU产品系列。这类架构的做法是将GPGPU中的处理阵列直接集成到与CPU加速组件相同的芯片中。这带来了两大好处。好处一：CPU核心的集成增强了GPGPU的标量处理能力，更适合一般的计算需求；好处2：融合结构可以缓解GPGPU和CPU之间通信带宽有限的问题。

另外，英伟达作为华裔美国人创办的公司，在中国并没有投入太多的研发工作，所以从人才构成来看，我国做GPGPU的创业者大多来自AMD、Imagination和英特尔，其中AMD占据领先地位。其实这些本土公司在做GPGPU的时候，他们的研发人员之前都经历过GPU相关的技术研发，所以从技术角度来说，他们并没有跳过GPU，而是从市场角度，面对数据爆炸与时代来临，自主研发的GPGPU是市场自然选择的结果。

头部团队初步组建，国产GPGPU正在酝酿“大着陆”

据不完全统计，中国大陆相对主流的GPGPU公司大约有7家，分别是天数智信、登临科技、比仁科技、摩尔线程、珠海芯电、木芯和鸿山微电子。

为什么说头部团队已经基本形成？因为GPGPU的技术开发难度很高。“通常业界高端芯片的前后端设计需要1-3年，设计完成后的流片环节需要3-6个月，存在流片风险“流片失败，重头再来。即使流片成功，仍然需要3到12个月的产品测试和优化，才能最终开始量产。” 天枢智信董事长兼CEO刁世静说。

比如强如intel，1997年就开始布局，1998年收购科联并入股Real3D后，推出首款独立GPU i740，收效甚微。直到 2007 年，才眼红 Nvidia 的 GPGPU 市场，开始重启。GPU计划推出产品Larrabee，可惜性能和价格没有竞争力。2020年将推出全新的独立GPU架构Xe。遗憾的是，截至目前，英特尔还没有推出自己的消费级独立GPU产品。

从中可以看出，GPGPU市场的进入门槛非常高可编程序控制器原理及应用第二版课后答案，从大厂积累这方面技术并能招商引资的人数基本持平。另外，我们知道GPGPU工艺采用12nm、7nm甚至5nm工艺。除了高端技术人员的工资支出外，流片的成本也很高。高投入意味着必须做出高产出才能盈利，所以产品才会落地。量产势在必行。这些本土GPGPU厂商大多面向数据中心和云市场，头部可以配合“培训”的客户梯队也已经形成，后期很难挤进去。

图 | 天盖100，来源：天枢智信官网

结合以上论点，我们来看看本土GPGPU厂商的进展情况。从产品实现来看，只有天数智芯宣布旗下首款云7nm GPGPU产品卡——“天爱100”正式量产（今年10月29日消息）。秒 147T@FP16。紧随其后的是登林科技、珠海芯电和比仁科技。2020年7月14日，登临科技宣布其首款GPU+产品顺利通过测试，并开始向客户寄送样品。据悉，今年11月开始量产；珠海芯电联合创始人李源在今年7月透露，其首款用于边缘服务器的芯片R8已经流片，采用三星14nm工艺，算力32 TOPS，功耗小于14W；比仁科技于今年10月8日宣布其首款7nm GPGPU——BR100已正式交付台积电，预计明年上市。接下来是摩尔线程。摩尔线程在11月25日发布时仅表示其首款国产全功能GPU研发成功。也就是说，流片、测试、联调等还在幕后。至于另外两家，木芯和鸿山微电子，成立时间比较晚，应该还处于第一代产品研发阶段。值得一提的是，慕曦的研发团队还是很强大的。其创始人陈伟良为AMD显卡研发高级总监，CTO杨健为前AMD Fellow，

当然，以上只是基于各公司产品的实现。至于他们使用的产品结构、工艺、算力、能效比、细分市场和公司战略，则不予考虑。考虑到这一点，这种进展可能不得不再次被推翻。不过从这些厂商的产品发布进度来看，目前大家都想成为“第一”。可以说，一场“市场化”的大着陆正在酝酿之中。

GPGPU的下游市场在哪里？

厂商的投资离不开投资界的推动，也离不开下游市场的需求。

公开数据显示，目前中国90%的GPGPU市场被以英伟达为代表的外资企业瓜分。仅 2019 年，英伟达和 AMD 这两家美国大公司在国内 GPGPU 市场的收入就达到了 80 亿元左右。半垄断市场带来高价。目前一块高端GPGPU板的市场价格高达10万元以上，相当于一辆普通汽车的价格。同时，有专家预测，到2025年，我国GPGPU芯片板市场规模将达到458亿元，年复合增长率达32%。可见，GPGPU产品的国产化势在必行。

那么有人要问了可编程序控制器原理及应用第二版课后答案，国内GPGPU市场需求分布在哪些行业？根据业内人士提供的中国GPGPU出货量产业结构信息，2019年GPGPU近一半用于互联网市场，约三分之一用于安防和政府市场，约十分之一用于GPGPU在其他行业的AI应用中，近十分之一的GPGPU用于HPC市场。当然，这是2019年的数据，目前情况可能会有所调整，比如HPC占比提升等。

写在最后

英伟达市值3000亿美元，AMD市值1000亿美元。中国的GPGPU市场规模和轨迹足够大。或许三五年后，本土也能做出“小英伟达”和“小AMD”。那么，国产GPGPU测试的下一步是如何做大呢？这些企业除了持续融资提供经济动力外，所有的竞争力都会集中在一个点上，那就是高性能产品的性价比。从而形成良性循环。