直击：国产GPU的四大难题.docx

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1、直击：国产GPU的四大难题目录刖a1.国产GPU的开展到什么地步？11 .国内GPU究竟到达国际的什么水平？ 2.国产GPU的黄金时代22 .国产GPU开展困境44. 1. IP 授权41 .2.创业热潮下的生产困境54 . 3.本钱难降，量产数量少5.国内GPU生态突围55 .风口之下，国产GPU如何开展？ 6刖S近年来，国产GPU频频传出好消息。景嘉微宣布其JM9系列第二款GPU 已经完成流片、封装阶段工作。芯动科技在去年底推出一颗“风华1号”，填补 了国产4K级桌面显卡和服务器级显卡两大空白。2020年成立的摩尔线程在1 年后发布了第一代MUSA系统架构GPU,并可量产交付。壁仞科技也紧

2、跟着宣 布首款通用GPU芯片点亮成功。在市场和政策的推动下，曾经蒙尘的国产GPU开始闪烁自己的光芒。这是 国产GPU的黄金时代。1 .国产GPU的开展到什么地步？据Verified Market Research数据显示，2020年中国大陆的独立GPU市场 规模为47.39亿美元，预计2027年中国大陆GPU市场规模将超过345.57亿 美元。如此广阔的中国市场中，国产GPU的市占比却少的可怜。2019年，中国 芯片的自给率仅为30%左右，从中国主要芯片国产化率来看，射频芯片、移动 通信终端、模拟芯片、闪存、微控制器、内存、可编辑逻辑器件的国产化率分第1页共6页别为40%、24%、15%、5%

3、、3%、1%、l%o谨慎估计GPU芯片的国产化规模约37亿元。但属于高端芯片的GPU研发却并不容易。Intel 一直想踏足高端GPU领 域，但仍未成功。英特尔最早的GPU研发可以追溯到1997年，英特尔通过 收购C&T获得了 2D显示核心技术，3D技术源于拥有20%股权的 Real3Do但直到2022年4月，Intel仍未推出自己消费级的独立GPU产品。2 .国内GPU究竟到达国际的什么水平？从国内GPU龙头景嘉微的产品来看，景嘉微在2021年9月推出的 JM9231和JM9271将采用业界主流的统一渲染架构，支持OpenGL4.5接口，可以无缝兼容市面上主流的CPU、操作系统和应用程序。JM

4、9231JM9271GTX 1080 (Nvidia)APIOpenGL 4.5 OpenCL 1.2OpenGL 4.5 OpenCL 2.0OpenGL 4.5 DX12核心频率1500MHz1800MHz1733MHz主机接口PCIe 3.0x16PCIe 4,0x16PCIe 3.0x16显存带宽256GB/S512GB/S320GB/S显存容量8GB16GB8GB渲染能力32Pixels/s128Pixels/s111 Pixels/s浮点性/GFLOPS200080008900视频接口HDMI 2.0/DP1.3HDMI 2.0/DP1.3HDMI2.0/DP1.4视频解码H.26

5、5/4K 60fpsH.265/4K 60fpsH.265/4K 60fps功耗150W200W180W应用领域党、政、金融以及交通、通信等 系统国产化电脑替换资料来源：景嘉微7人工智能、云计算等领域，包括 智能安防、语音识别等公告，半导体产业纵横制表学j*产业纺冢JM9231性能与国际同类公司2016年中低端产品性能相当，主要针对国产 化办公电脑，便携式计算机、中低端的游戏机和高端嵌入式系统等消费电子领 域。JM9271在JM9231基础上对科学计算能力进行大幅度提高和改进，可以 到达国际同类公司2017年中高端产品的性能。可以看出，相较于国际巨头，国内GPU的性能差距还很远。因此对于中国

6、来说，推动GPU的自主研发刻不容缓。3 .国产GPU的黄金时代尽管国内GPU的开展存在很多问题，但笔者仍然认为现在的时代是国产 GPU开展的黄金时代。我们正在进入“一切需要可视化的时代”，这几年市场对于GPU的需求增长 极快。可视化需要大量的图形、图像计算能力，无论是云端还是边缘侧都需要第2页共6页大量的高性能图像处理能力。GPU在AI、数据中心领域需求极大。根据IDC数据，2022年全球AI芯片 市场将达352亿美元。其中GPU占比最大，Goldman预计到2025年GPU占 比将到达57%OGPU巨头英伟达2022年发布的财报中各项经营指标惊人，2022财年全年 营收269亿美元,相比20

7、21财年增加103亿美元，同比增长61%；净利润 97.5亿美元，同比增长122%。不管是营收还是净利润，均创纪录。无论是客户需求还是供应商的市值变化都在证明一一GPU市场正处于火爆 时亥h在2006年，国务院公布了国家中长期科学和技术开展规划纲要（2006 年-2020年），“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”（简称“核高 基重大专项”）位列16个科技重大专项首位，也被称之为“01专项”，国产GPU 位列其中。国务院印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量开展的假设干政 策，假设干政策强调，集成电路产业和软件产业是信息产业的核心，是引 领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。国务院发

8、布的相关数据显示，中国 芯片自给率要在2025年到达70%自2017年以来，多个中国新一代初创型GPU研发公司相继成立，逐渐成 为中国GPU历史舞台上的一员。在图形GPU领域，国内以景嘉微、航锦科技等为代表的传统企业为主力。 另外，从事CPU研发的企业（如兆芯、龙芯等），也开始切入这个赛道，增强 了国内GPU企业的整体研发实力。景嘉微是中国第一家成立的GPU公司，公司产品主要分为图形图像处理系 统、小型雷达系统、GPU芯片，广泛应用于军工行业。公司图形显控领域产品 包括图显模块和加固类产品，其中图显模块是核心产品。景嘉微成立当年，恰逢我国军用飞机图形显控系统由使用DSP与FPGA 图形加速器向

9、使用GPU图形处理器升级，公司准确把握机遇，将大量资源投 入飞机图形显控领域的研究。也正因如此，景嘉微最初是制作军工产品起家。摩尔线程在2020年6月成立，用18个月发布全新统一系统架构MUSA 和全能GPU产品“苏堤”等系列新品。其公司创始人兼CEO张建中此前曾任英伟第3页共6页 达全球副总裁、中国区总经理，在GPU行业深耕超过15年，带着英伟达开拓 建立了 GPU在中国的完整的生态系统。沐曦集成电路在2021年完成数亿元PreA+轮融资，融资由两家“国家队”： 国调基金、中网投联合领投，联想创投等多家机构跟投。据称这家高性能通用 GPU芯片设计公司的创始团队主要来自AMD等国际公司，拥有从

10、40nm到 7nm制程GPU芯片的设计和量产经验。芯瞳半导体创始团队来自西邮GPU研发团队，这家专注于计算机图形和高 性能计算的芯片设计初创公司将在南京投资L5亿元，开发高性能、高可靠和 高稳定性的国产自主GPU和人工智能芯片。天数智芯自研的一款7纳米GPGPU（通用图形处理器）芯片产品卡一一BI成 功发布，这是中国第一款全自研且有产品面世的GPGPU的芯片。其首款全自研 GPU架构下的7nm云端训练芯片及GPGPU产品卡已亮相，这款芯片采用台积 电7nm制程、容纳240亿晶体管及采用2.5DCoWoS晶圆封装技术。4 .国产GPU开展困境4. 1. IP授权国产GPU最近一段时间借助IP授权

11、多点开花，纷纷流片成功或量产，算 是迈出了艰难的第一步。任何一款高端芯片的打造都离不开IP。一个GPU中行业IP核占用的面积 超过了 80%。但IP的研发并不轻松，GPU IP自研需要36-48个月以及200个 工程师，而采用外购IP的方式，可以减少12-18个月开发周期。芯动科技于去年发布的GPU“风华1号”，其IP购买自英国GPU技术授权 公司Imagination。获得架构许可后，芯动科技探索了很多自己的方案，包括 自研的Cache 一致性Innolink Chiplet技术，内置国产物理不可克隆iUnique Security PUF信息平安加密技术等。因此“风华1号”GPU80%以上

12、的IP都属于 自主研发。外购IP加上自研设计非常有利于商业变现，可以快速获得成熟系统和后 端幅员，同时也有利于快速构建软件栈和底层工业API适配，极大的降低研发 周期和风险。如今国内主要的通用计算+图形GPU创业公司，如芯动、摩尔线第4页共6页 程、壁仞等等都使用Imagination IP或者芯原授权的IP。但使用IP授权也有缺 点，即核心电路专利无法自控和自主迭代。4. 2.创业热潮下的生产困境随着GPU成为AI计算的必需品，一波GPU创业潮在中国市场兴起。据统 计仅20202021年，GPGPU领域就有近20起融资事件发生。2018年12月 瀚博半导体在上海成立，目前已经完成总计5000

13、万美元的A轮融资；2019年 成立的壁仞科技，在2021年3月完成了 B轮融资，18月累计融资超过47亿 元；同年11月芯瞳半导体成立；2021年，沐曦集成电路宣布完成10亿元人 民币A轮融资。但初创之下国产GPU仍然面临生产困难。目前和AI相关的大芯片，因为 需要CoWoS等先进封装，所涉及的中介层原材料非常紧缺，在目前产能吃紧 的情况下，对于已经推出一些产品的初创GPU企业，会面临短期盈利的问题。并且GPU市场早已被虎视眈眈的英伟达、AMD包围，中国GPU芯片初创 公司需要和这些拥有技术、经济实力的巨头竞争，必然是处于劣势。4. 3.本钱难降，量产数量少芯片量产前还要经历冗长的设计测试流程

14、。通常一款高端芯片前端和后端 设计要耗13年，设计完成后流片环节需要36个月，期间还会有流片失败 一切重来的风险。即使成功流片，还需经过312个月的产品测试调优，才能 开启量产。因此尽管越来越多的GPU厂商涌入，但阵阵喧闹过后，市场上仍未见可与 国际巨头对标的量产产品。5 .国内GPU生态突围此外，对于国产GPU来说，产品如何实现规模化商用，搭建国产GPU生 态同样是一个难题。芯片的成功和成熟需要大量的验证和出货，而找到可持续 的落地场景才是长期开展的关键驱动力。ICViews采访业内人士其表示：“目前国产GPU在相同性能下，价格更 贵。同时，由于英伟达等国外龙头推出GPU时间更长，长期使用国

15、外GPU的 厂商出于惯性也不会突然更换国产GPU。”第5页共6页尚未成熟的GPU在搭建国内生态上也捉襟见肘。6 .风口之下，国产GPU如何开展？GPU是一个高技术含量的赛道，而且我国在这一领域开展已经落后许久。 尽管近年来突然开始有不少初创公司踏足GPU领域，并受到资本青睐，但我国 想要彻底打破GPU垄断并不是一件易事。GPU设计是一项系统工程，包含硬件架构、算法、软件生态等多个组成， 缺一不可。从GPU的开展历程来看，GPU单芯片算力增长速度超过CPU,在 算力竞争上，GPU也比CPU更胜一筹。沐曦集成电路CEO陈维良曾表示：“全球高性能GPU市场被国外公司垄 断，核心算力芯片受制于人，国家平安以及国计民生存在巨大的不可控风险， 国产替代势在必行。”在市场、政策的推动下，国产GPU百花齐放，这将是国产GPU最好的时 代。第6页共6页