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从去年下半年开始,GPU市场就面临缺货与涨价的冲击。英伟达去年发布的基于全新安培(Ampere)架构的RTX30系列显卡一直处于一卡难求的状态。AMD面临同样的情况。AMD总裁兼首席执行官苏姿丰公开表示,确实遇到了供应紧张的问题。旺盛的市场需求是GPU在半导体产业中重要性不断提升的直观反映。目前的GPU已不仅仅局限于图形显示与游戏应用,挖矿、AI、云计算等产业的发展使得GPU正在成为处理器大厂的一个重要角力点。

今年2月,比特币冲击5.8万美元未果,快速回落至4.5万美元。有人预测“矿”难来了,比特币将再次崩盘。但是,半月不到比特币不仅成功收复失地,甚至一度冲过6万美元大关,同时产生一个连带影响——强劲的挖矿需求使得原本就面临缺货的GPU市场变得更加一卡难求。

AMD总裁兼首席执行官苏姿丰表示,造成缺货的原因是市场需求太过旺盛。在锐龙5000系列处理器推出之后,处理器的销量比前一代增加了两倍,创下了历代锐龙处理器的历史纪录,远超AMD预期。与此同时,半导体产业链已经无法满足市场的需求,这些问题都直接波及GPU供应。

另一家GPU大厂英伟达为应对需求,一方面改写广受“矿工”们追捧的显卡RTX
3060的软件程序,削减该显卡的“挖矿”效率,以期减弱强劲的需求;另一方面,宣布将推出专门用于“挖矿”的CMP(加密货币挖掘处理器)。英伟达游戏品牌GeForce全球负责人Matt
Wuebbling表示,这是为应对“采矿”对显卡市场的需求压力。

然而,挖矿只是造成本轮GPU缺货涨价行情的原因之一。随着云计算、大数据、自动驾驶等行业的发展,GPU已不仅局限于游戏显示,挖矿、AI、云计算等都在侵吞着GPU厂商的产能。Gartner研究副总裁盛陵海便指出:“人工智能的发展使得英伟达再寻新的业务增长点。”与善于进行串行运算的CPU不同,GPU具有数百乃至数千个内核,经过优化,可以并行运行大量计算,对运行分析、深度学习和机器学习算法尤为有用。GPU允许某些计算比在传统CPU上运行相同的计算速度快10倍至100倍。

后摩尔时代,随着GPU的可编程性不断增强,GPU的应用能力已经远远超出了图形渲染,GPU被大量用于图形渲染以外的计算领域,成为GPGPU。GPU和CPU之间可以无缝地共享数据,GPU+CPU的异构运算体系将成为未来计算的主流架构。

正是这样的发展蓝图,使得GPU的重要性不断提升,也使处理器大厂对于GPU的发展给予了高度重视。

去年,英伟达在GTC2020大会上发布了新一代计算型GPU,采用全新安培(Ampere)架构。元大证券投资咨询公司的一份报告指出,Ampere有望较英伟达此前采用的“图灵”(Turing)架构性能增加50%,同时功耗减半。Ampere
GPU将面向数据中心业务。英伟达还计划以400亿美元巨资收购ARM公司。

这将使英伟达将自身在GPU领域的优势,与ARM在CPU领域的优势相结合,将计算从云计算、智能手机、PC、自动驾驶车和机器人技术推进到边缘物联网,同时进一步加强其在数据中心、人工智能、自动驾驶的实力。

AMD在CPU与GPU领域均有相对广阔的产品线。为抢占异构计算时代的先发优势,2020年11月AMD推出RDNA2架构,相较于前代RDNA绝对性能最高提升1倍,能效提高54%。AMD计划于2022年前用基于更先进的工艺打造RDNA3架构。CDNA架构包含了新一代Infinity技术,可以增强GPU和CPU之间的连接,并针对机器学习和高性能计算应用而优化。

英特尔是全球最大的CPU供应商,近年来也在不断强化GPU产品线。英特尔的GPU最早可以追溯到1998年的i740,但是GPU性能相对较弱,因此一直采用集成GPU策略。2020年,英特尔推出采用全新Xe架构的独立显卡,基于10纳米Super
Fin工艺。再次进军独显市场,显然是看到了GPU并行计算能力在超级计算、深度学习、VR、自动驾驶等前沿领域的优势。

国产GPU追赶的步伐也在加快。日前,登临科技发布,旗下首款GPU+(软件定义的片内异构通用人工智能处理器)产品已成功通过测试,开始客户送样。GPU+是在现有市场主流GPU架构上,采用软硬件协同的异构设计,可降低外部带宽需求,降低成本。元禾璞华投委会主席陈大同表示,登临的产品在市场上呈现出非常独特的稀缺性。通过对传统GPU架构进行创新,解决客户的关键痛点,是国产GPU获取市场的成功之道。

此外,有国产GPU第一股之称的景嘉微,其主力产品JM7系列升级到28nm工艺,性能与GTX
640相近,已经获得订单。亦有消息称,景嘉微开发的新一代JM9系列GPU有望于今年第二季度问世,性能有望达到国际上2017年年底至2018年年初的水平。新进企业沐曦集成电路宣布完成数亿元Pre
A+轮融资,由经纬中国和光速中国联合领投,和利资本、红杉中国、真格基金等老股东持续跟投。经纬中国合伙人王华东表示,沐曦集成电路开发全兼容CUDA及ROCm生态的国产GPU。

对此,有业内人士指出,中国GPU市场规模和潜力非常大,庞大的整机制造能力意味着巨大的发展空间。现阶段,虽然国产GPU与英伟达、AMD等世界巨头之间的差距依然明显,但是通过在一些细分领域寻找市场空白点,仍然有着很多差异化的发展空间。

编辑丨赵晨

美编丨马利亚

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