10月29日,天數智芯宣布公司全自研、國內首款云端7納米GPGPU產品卡——“天垓100”已正式進入量產環節;10月8日,壁仞科技宣布其首款通用GPU——BR100,于近日正式交付開始流片,預計將于明年面向市場發布;今年9月,景嘉微也發布公告稱其新一代圖形處理芯片(JM9系列)已完成流片、封裝階段工作。

在國內GPU廠商不斷取得突破的同時,在全球市場當中,巨頭GPU廠商也出現了一些新的調整,這其中包括英特爾或將 其GPU技術應用于Xe-HPC(Ponte Vecchio)和 Xe-HPG(Intel Arc)系列而不是 Xe-HP 。

在這些新動態之下,GPU市場或許又將面臨著新一輪的改變。

2018年,GPU市場混戰的開端

由大量數據驅動的人工智能需要借助深度計算,GPU則是實現深度計算的關鍵之一。因此,在人工智能開始顛覆千行萬業的過程中,GPU市場的發展也受到了行業的重視。

根據當時德勤的報告顯示,用GPU來訓練深度神經網絡,所使用的訓練集更大,所耗費的時間大幅縮短,占用的數據中心基礎設施更少。GPU還被用于運行機器學習訓練模型,以便

在云端進行分類和預測,從而在耗費功率更低、占用基礎設施更少的情況下能夠支持遠比從前更大的數據量和吞吐量。與單純使用CPU的做法相比,GPU具有數以千計的計算核心、可實現 10—100倍應用吞吐量。

(圖片來源:德勤)

在這種情況下,尤其是對于當時已經確立要向“以數據中心”轉型的英特爾來說,重拾GPU市場之于他們來說十分重要。于是,在英特爾聘請Raja Koduri成為他們的GPU首席架構師后,緊接著在2018年8月15日的SIGGRAPH2018大會上,英特爾便正式宣布將會推出自己的獨立顯卡,重返GPU市場。而這也意味著,英特爾將在高性能GPU市場直接與AMD和英偉達競爭。

國際芯片巨頭之間圍繞著GPU的競爭也引起了國內半導體行業的注意——首先從國內市場需求中看,根據國海證券的調研報告顯示,當時國產計算機生態已基本搭建,國產化進程有望加速,國產GPU迎來發展良機。

國內GPU市場:從起步到量產

景嘉微是國內GPU市場的領軍者,從他們的研發經歷上看,2014年他們便成功研發出了其首款GPU芯片——JM540,打破了國外產品長期壟斷我國GPU市場的局面;2018年,景嘉微第二代JM7200流片成功,并由此開始走向民用市場。

除了景嘉微之外,正如上文所說,GPU市場的熱潮也同樣引起了國內半導體產業的關注,因此,在2017到2019年間,以天數智芯、璧韌科技等為代表的初創企業開始布局GPU市場,并不斷地受到了資本的注意。

根據公開資料顯示,天數智芯在2017年完成了A論融資,次年他們便啟動了7納米通用并行 GPGPU 云端計算芯片設計。今年3月,在天數智芯完成了12億C輪融資后,他們的日訓練芯片 BI 及產品卡也正式發布了。8個月后,天數智芯方面宣布,其首款云端7納米GPGPU產品卡——“天垓100”已正式進入量產環節,也就是說在短短三年時間,天數智芯便讓產品從設計步入了量產階段。

璧韌科技也是成立于GPU熱潮下的明星初創企業之一,截止至今年4月,僅成立一年多的他們,累計融資金額已超過47億元,創下該領域融資速度及融資規模。今年十月,璧韌科技也交上了他們階段性成果的答卷,即其采用7納米工藝的首款通用GPU——BR100,于近日正式開始交付流片,公司預計該產品將于明年面向市場發布。

在今年2月完成由元禾璞華、元生資本聯合領投的A+輪融資的登臨科技也是國內GPU領域中備受矚目的企業之一。在今年當中,他們的GPU產品也進入到了新的階段——根據相關報道顯示,登臨首款GPU+ (軟件定義的片內異構通用人工智能處理器)產品已成功回片通過測試,開始客戶送樣。

除了上述企業已經在GPU領域取得了成績以外,還有一些初創企業正在涌入GPU這個市場。其中,在2020年成立的兩家芯片公司——摩爾線程和沐曦集成電路也是積極布局GPU發展的本土企業,這兩者均在成立后的短時間內獲得了億元級別的融資,因而受到行業的矚目。從產品規劃上看,以沐曦為例,他們擬采用業界最先進的5nm工藝技術,專注研發全兼容CUDA及ROCm生態的國產高性能GPU芯片,滿足HPC、數據中心及AI等方面的計算需求。

從國內GPU企業的發展來看,他們所推出的產品多是圍繞著數據中心、HPC等領域進行布局。這種布局與國內市場需求息息相關,根據IDC發布的《中國半年度加速計算市場(2021上半年)跟蹤》報告顯示,2021年上半年加速服務器市場規模達到23．8億美元,同比增長85．1%。其中GPU服務器依然占主導地位,占據91．9%的市場份額,達到21．9億美元,同比增長82．2%。

由此來看,服務器市場是國內GPU廠商布局的一個重點方向,而我們也看到,在這方面,國內GPU廠商正在從0走向1。

GPU巨頭的焦點

眾所周知,英特爾、英偉達和AMD都在圍繞著數據中心市場進行布局。在他們看來,未來服務器市場不僅僅是由單一的CPU、GPU或FPGA等任何一種計算架構所支撐的,由此,他們也開始向多個領域進行拓展。在這個過程中,GPU市場也成為了一個“兵家必爭之地”。

英偉達是GPU領域的佼佼者,其中數據中心業務是他們發展的動力之一,在其2021財年當中,數據中心業務為其貢獻了40%的營收。他們依托于通過CUDA軟件堆棧對GPU通用計算能力的不斷發掘,以及近年來深度學習在AI領域的大規模應用,使得英偉達的GPU產品在通用計算領域占據著重要的地位。

從市場地位中看,根據中信證券的調研報告顯示,lyftr的統計數據稱,2021Q1,在全球TOP云廠商數據中心AI加速芯片市場,英偉達份額占比為78%,近年來基本穩定在80%附近,市場領先地位穩固。同時根據Lifter 2019年5月的數據顯示,全球四大云計算平臺阿里云、AWS、Azure和谷歌云(GCP)中,英偉達TESLA系列GPU產品的市場占有率大幅領先。其中,阿里云采用英偉達TESLA系列GPU比例為81%,AWS、Azure和GCP使用比例分別為89%、100%和100%,市場份額絕對領先。另外據Top500．Org數據顯示,英偉達GPU產品在全球Top 500超算中心的滲透率逐年提高,由2013H1的72．2%提升至2021H2的90．3%,幾乎處于壟斷地位。

在數據中心市場的布局方面,英特爾則推出了Xe-HPC(Ponte Vecchio)。在2021架構日活動期間,英特爾詳細介紹了Ponte Vecchio A0的芯片設計。根據英特爾的介紹,Ponte Vecchio作為基于Xe HPC架構的首款產品,在驗證方法、軟件、可靠性方法、信號完整性機制、互連、供電、封裝、I/O架構、內存架構、IP架構、SoC架構等方面均進行了創新,以期通過這些創新點提高GPU的性能,搶占更多的HPC GPU份額。

結合當前目前市場的消息——英特爾或將 其GPU技術應用于Xe-HPC(Ponte Vecchio)和 Xe-HPG(Intel Arc)系列而不是 Xe-HP ——我們也能看出來,英特爾對于HPC GPU領域的看重。

AMD近些年來在GPU領域的發展也值得注意,從他們的財報信息中我們得以發現,應用在數據中心的GPU在AMD的營收中變得越來越重要——在2021年第一季度中,AMD就曾指出其數據中心GPU收入環比增長。AMD表示,該業務將在下半年實現收入增長,因為它會增加下一代芯片的生產,這些芯片將被高性能計算(HPC)客戶使用。到了2021年第二季度,AMD方面稱其數據中心GPU的銷售收入“同比增長了一倍多”。AMD首席執行官Lisa Su將該細分市場的出色表現歸功于該公司Instinct加速器部署的增加,其中還包括其基于CDNA 2架構的最新數據中心顯卡的首次出貨。

從這些巨頭GPU廠商的布局來看,HPC領域已經成為了他們重點布局的方向之一。另一方面,我們也看到,國內GPU廠商也正在向這個方向努力。從事實角度出發,雖然英偉達在該領域的地位依舊難以被輕易攻破,但隨著國內GPU在技術和生態上的完善,加之國產化趨勢的推動下,國內GPU廠商的未來依舊可期。