作为图形处理器的“灵魂”,GPU在人工智能、超级运算技术、深度学习等领域发挥着至关重要的作用。
根据市场研究机构Jon Peddie Research(JPR)最新公布的预测数据显示,今年全球GPU市场预计将超过985亿美元,整体展现出强劲的增长势头。从高性能计算到人工智能加速,再到游戏娱乐等多元化应用场景,GPU正成为推动数字转型与创新的关键驱动力之一。
GPU,即图形处理单元,也称为图形核心、视觉处理器或图形芯片,是一种专门用于处理与图形相关的计算任务的芯片。与CPU结构不同,GPU拥有大量并行处理单元,可以同时执行多个简单运算,而CPU更适合执行少量复杂运算,因此GPU更适合那些可以分解成多个小的、相似的、重复的计算任务。
最初,GPU是为了满足计算机游戏和图形设计的需求而发明的,它可以快速渲染复杂的3D场景和动画,从而增强视觉效果和用户体验。然而,随着时间的推移,GPU变得更加灵活和可编程,使其适用于更多的应用和工作负载,例如机器学习、深度学习、数据挖掘和科学计算。在这些领域,GPU可以加速模型训练并处理大量数据,从而显著提高计算效率和速度。
JPR报告称,目前全球有20家公司和7家IP供应商在开发独立、集成和嵌入式GPU,其中大多数都是入门级集成GPU,只有少数公司拥有能够为游戏玩家开发独立的GPU的能力。
当前,GPU市场的大部分收入并非来源于图形GPU,而是来自专为AI和HPC设计的GPU。尽管这些专业级GPU每年销量仅数百万片,但其高昂的价格使得英伟达从中获得了数百亿美元的营收,为AMD也取得了数十亿美元的收入。
具体而言,凭借在数据中心GPU领域的核心技术优势,英伟达已成为全球AI芯片市场的领航者。英伟达最初专注于GPU的设计与制造,如今已成功转型成为一家提供全面计算平台解决方案的企业,在包括游戏娱乐、数据中心服务、专业可视化技术以及自动驾驶等多个领域内均有布局。特别值得注意的是,2022年,该公司的数据中心业务超越了游戏及娱乐部门,成为了其最大的收入来源,这不仅体现了英伟达在AI专用处理器市场上的绝对领导地位,同时也为其未来的持续增长奠定了坚实的基础。
AMD作为全球领先的芯片设计厂商,在GPU市场中与英伟达互相角逐。近年来,AMD的数据中心解决方案及嵌入式系统产品线均显示出强劲的增长势头。除了面向消费者市场的集成GPU外,AMD还推出了专门针对企业级应用环境优化过的Radeon Instinct系列GPU加速器。基于最新的CDNA架构,特别是采用CDNA 2架构的MI250X型号,在计算性能与互连能力方面实现了显著提升,足以与英伟达最尖端的同类产品相媲美。此外,为了构建更加完善的软件生态系统支持,AMD亦积极推广其ROCm开源软件平台,旨在与英伟达广泛使用的CUDA框架形成直接竞争关系,并逐步缩小两者之间的差距。
而相较于国际领先的GPU技术,国产GPU尚处于起步阶段。由于受到工艺制程、EDA等关键技术封锁的影响,国内厂商在自主研发方面与国际一流水平存在显著差距。但随着景嘉微电子、壁仞科技和芯动科技等一批本土领军企业的崛起,这些企业已经成功开发出一系列基于国产成熟制程技术和自主架构的产品线,预示着国内GPU厂商的广阔市场空间已被打开。根据Verified Market Research的报告,2020年中国大陆GPU市场规模达到了47.39亿美元,预计至2023年这一数字将增长至111亿美元。
同样,在人工智能、大数据分析及高性能计算等领域的强劲需求推动下,加之中国作为全球电子信息制造业与消费市场的双重地位,对GPU的需求持续攀升。因此,加速发展具有自主知识产权的GPU不仅有助于保障关键核心技术的安全可控性,同时也能够显著提升国家整体科技创新能力和相关产业链的竞争力。
尽管我国在追求高能效比、高性能GPU研发过程中面临着来自多方面的挑战,包括但不限于技术积淀不足、创新驱动力欠缺、产业链上下游协同效应差以及能源效率优化等问题,但通过加大投入力度、强化跨学科合作研究及构建完善的生态体系等方式,可以逐步克服一切障碍。长远来看,国产GPU产业的成长不仅有利于减少对外部技术的依赖,更能在确保国家安全的同时促进经济社会可持续健康发展。
总的来看,基于当前技术进步趋势、市场需求变化以及政策环境利好等因素综合考量,可以预见未来AI GPU市场将迎来广阔前景。当然,AI GPU市场的扩展还将带动半导体产业链上下游企业的增长,进一步推动全球科技产业的发展。