國內(nèi)外GPU市場現(xiàn)狀分析

本文內(nèi)容來源：GPU競爭壁壘：微架構(gòu)和平臺生態(tài)”。

英偉達(dá)（NVIDIA）加速計(jì)算的先驅(qū)者，創(chuàng)立于 1993 年，公司于 1999 年發(fā)明的GPU 推動了 PC 游戲市場的增長，重新定義了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)顯卡，并對并行計(jì)算進(jìn)行了革新。目前，英偉達(dá)的產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域包括數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算、游戲和創(chuàng)作、高性能計(jì)算、自動駕駛汽車、計(jì)算機(jī)開發(fā)和邊緣計(jì)算等，已逐漸轉(zhuǎn)型為計(jì)算機(jī)平臺公司。長久以來，英偉達(dá)是加速計(jì)算的先驅(qū)者。

英偉達(dá) GeForce RTX 40 系列 GPU 為游戲玩家和創(chuàng)作者提供了高性能游戲體驗(yàn)。這一系列 GPU 由更高效的 NVIDIA Ada Lovelace 架構(gòu)提供動力支持，可在性能和 AI 驅(qū)動圖形領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)質(zhì)的飛躍。得益于光線追蹤和更高的 FPS 游戲分辨率，玩家和創(chuàng)作者能夠以更低的延遲體驗(yàn)栩栩如生的虛擬世界，探索革新的創(chuàng)作方式和遠(yuǎn)勝以往的工作流程加速技術(shù)。

NVIDIA A100 Tensor Core GPU 可針對 AI、數(shù)據(jù)分析和 HPC 應(yīng)用場景，在不同規(guī)模下實(shí)現(xiàn)出色的加速，有效助力更高性能的彈性數(shù)據(jù)中心。A100 采用NVIDIA Ampere 架構(gòu)，是 NVIDIA 數(shù)據(jù)中心平臺的引擎，其性能比上一代產(chǎn)品提升高達(dá) 20 倍，并可劃分為七個(gè) GPU 實(shí)例，以根據(jù)變化的需求進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。A100 提供超快速的顯存帶寬（每秒超過 2 萬億字節(jié) [TB/s]），可處理超大型模型和數(shù)據(jù)集。

NVIDIA H100 Tensor Core GPU 作為 A100 的迭代產(chǎn)品，可進(jìn)一步在每個(gè)工作負(fù)載中實(shí)現(xiàn)出色性能、可擴(kuò)展性和安全性。H100 使用 NVIDIA NVLink Switch系統(tǒng)，可連接多達(dá) 256 個(gè) H100 來加速百億億級 (Exascale) 工作負(fù)載，另外可通過專用的 Transformer 引擎來處理萬億參數(shù)語言模型。與 A100 相比，H100 的綜合技術(shù)創(chuàng)新可以將大型語言模型的速度提高 30 倍，從而提供業(yè)界領(lǐng)先的對話式AI。

2、AMD

AMD（超微半導(dǎo)體公司），自 1969 年創(chuàng)立以來，專注于處理器及相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)。AMD 2009 年將自有晶圓廠拆分為現(xiàn)今的格芯后，從 IDM 廠商轉(zhuǎn)型為Fabless 公司，目前 AMD 主要產(chǎn)品為 CPU（包括嵌入式平臺）、GPU、主板芯片以及 2022 年收購賽靈思而擴(kuò)充的 FPGA 業(yè)務(wù)。AMD 是目前除了英特爾以外，最大的 x86 架構(gòu)處理器供應(yīng)商，自 2006 年收購 ATI 后，成為同時(shí)擁有 CPU和 GPU 技術(shù)的半導(dǎo)體公司。

AMD 最新于 2022 年推出 AMD Radeon RX 7000 系列顯卡，采用 AMD 最新RDNA 3 計(jì)算單元，具有光線追蹤和人工智能加速功能。7900 系列創(chuàng)新性地采用了小芯片技術(shù)的游戲 GPU，其 AMD Radiance Display 引擎和 DisplayPortTM2.1 的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合可以帶來 12 位 HDR 和 REC2020 色彩空間的完全覆蓋，最高可達(dá)8K 165Hz。

AMD 于 2016 年推出 Instinct 計(jì)算加速器，旨在加速深度學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和高性能計(jì)算 GPGPU 的應(yīng)用。AMD Instinct 系列加速器采用創(chuàng)新性的 AMDCDNA 架構(gòu)、AMD Infinity Fabric 技術(shù)以及先進(jìn)的封裝技術(shù)。對于高性能計(jì)算工作負(fù)載，AMD Instinct MI250X 的 GPU 雙精度 (FP64)結(jié)合全新 FP64 Matrix Core技術(shù)更可實(shí)現(xiàn)最高達(dá) 95.7 TFLOPs 峰值理論性能。

3、高通

高通（Qualcomm）創(chuàng)立于 1985 年，是全球領(lǐng)先的無線科技創(chuàng)新公司。高通變革了世界連接、計(jì)算和溝通的方式，高通的基礎(chǔ)科技賦能整體移動生態(tài)系統(tǒng)，開啟了移動互聯(lián)時(shí)代。2009 年，高通收購了 AMD 的移動 GPU Imageon 系列，開始發(fā)展移動端自研 GPU 業(yè)務(wù)。

高通 Adreno GPU（原 Imageon）為采用驍龍?zhí)幚砥鞯囊苿咏K端提供游戲機(jī)品質(zhì)的 3D 圖形處理能力，為游戲、用戶界面和高性能計(jì)算任務(wù)提供更快的圖形處理。作為驍龍異構(gòu)計(jì)算的關(guān)鍵組件，Adreno GPU 為無縫配合驍龍 CPU 和 DSP而設(shè)計(jì)，可以幫助支持處理密集型 GPGPU 計(jì)算任務(wù)。2022 年底，高通已發(fā)布全新 4nm 級 GPU Adreno 740。

4、Imagination

Imagination 成立于 1985 年，移動端 GPU 設(shè)計(jì)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。Imagination 業(yè)務(wù)主要包括設(shè)計(jì) PowerVR 移動圖形處理器，網(wǎng)絡(luò)路由器（基于 MIPS CPU）和其他純消費(fèi)電子部門。此外還提供無線電基帶處理、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字信號處理器、視頻和音頻硬件、IP 語音軟件、云計(jì)算以及芯片和系統(tǒng)設(shè)計(jì)服務(wù)。

2020 年 10 月，Imagination 發(fā)布 IMG B 系列高性能 GPU IP。此款多核架構(gòu) GPUIP 包括 BXE、BXM、BXT、BXS 4 個(gè)系列，分別代表入門級、中端、高端以及汽車安全。其中 BXT 主要應(yīng)用于移動設(shè)備、數(shù)據(jù)中心，浮點(diǎn)算力 6TFlops，每秒可處理 1920 億像素，AI 算力達(dá) 24Tops。

5、ARM

ARM（安謀控股公司），成立于 1990 年，是全球龍頭半導(dǎo)體 IP 供應(yīng)商。公司主要產(chǎn)品有 CPU、GPU 和 NPU 等處理器 IP。目前，總共有超過 100 家公司與ARM 公司簽訂了技術(shù)使用許可協(xié)議，其中包括 Intel、IBM、LG、NEC、SONY等。

ARM 最新 GPU 產(chǎn)品 Mali-G7 系列中 Immortails-G715 GPU 采用 10 個(gè)及以上內(nèi)核，支持硬件級光線追蹤技術(shù)。Mali-G715 旨在通過一系列新的圖形功能和升級（包括可變速率著色）來滿足高端移動市場的需求，適用于移動設(shè)備上的復(fù)雜AAA 游戲。

國產(chǎn)GPU 持續(xù)發(fā)力，對標(biāo)行業(yè)龍頭縮小差距。GPU 有兩條主要的發(fā)展路線：分別為傳統(tǒng)的 2D/3D 圖形渲染 GPU 和專注高性能計(jì)算的 GP GPU，近年來，國產(chǎn)GPU 廠商在圖形渲染 GPU 和高性能計(jì)算 GPGPU 領(lǐng)域上均推出了較為成熟的產(chǎn)品，在性能上不斷追趕行業(yè)主流產(chǎn)品，在特定領(lǐng)域達(dá)到業(yè)界一流水平。生態(tài)方面國產(chǎn)廠商大多兼容英偉達(dá) CUDA，融入大生態(tài)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)客戶端導(dǎo)入。

寒武紀(jì)自 2016 年成立以來一直專注于人工智能芯片產(chǎn)品研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新，致力于打造人工智能領(lǐng)域的核心處理器芯片。公司主要提供云端智能芯片及加速卡、訓(xùn)練整機(jī)、邊緣智能芯片及加速卡、終端智能處理器 IP 及配套基礎(chǔ)軟件開發(fā)平臺，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算等諸多場景。

2022 年 3 月 21 日，公司正式發(fā)布新款訓(xùn)練加速卡 MLU370-X8，搭載雙芯片四芯粒思元 370，集成寒武紀(jì) MLU-Link多芯互聯(lián)技術(shù)，在業(yè)界廣泛應(yīng)用于YOLOv3、Transformer 等訓(xùn)練任務(wù)中。