電子發燒友網報道（文/黃晶晶）相較于CPU，GPU專利壁壘高，開發難度更大，因此總體上國產GPU的發展落后于國產CPU。記得在幾年前盛傳的一張國產芯片自給率的列表令大眾震驚于國產CPU的份額之低。這幾年國產CPU也確實得到了大力發展。那么，近兩年我們明顯看到國產GPU已經啟動加速，力圖補足這一芯片短板。

景嘉微GPU營收：2021年Q1同比增長1029.62%

景嘉微的最新財報顯示，公司2021年第一季度實現營業收入21,237.41萬元，較上年同期增長79.92%，主要原因是公司芯片領域產品較上年同期增長1029.62%，銷售大幅度增長。公司實現的歸屬于上市公司股東的凈利潤4885.82萬元，較上年同期增長91.82%。

據浙商證券資料，2020年12月至2021年1月景嘉微芯片委托制造金額合計約3.89億元，對應近400萬顆芯片，預計絕大部分收入將在年內確認，全年有望貢獻營收6億元以上。

我們再看景嘉微2020年實現營業收入65,377.21萬元。其中芯片領域產品營收為7200萬元。若芯片產品在2021年能達到6億元營收，那么2021年景嘉微的營業收入將大幅增長。

這樣的表現不僅對于景嘉微，對于國產GPU來說都是很好的預期。

在圖形處理芯片領域，景嘉微成功研發了多款具有自主知識產權的圖形處理芯片，共分為三代。

第一代，JM5400。2015年推出，JM5400 采用全新的架構設計，基于 65nm CMOS 工藝實現，可廣泛應用于有高可靠性要求的圖形生成及顯示等領域。JM5400 能夠高效完成 2D、3D 的圖形加速功能，提供了多種豐富的外設接口，在芯片上集成了 1GB 的 DDR3 存儲器，支持兩路多種格式的外視頻在圖形上進行開窗、縮放、旋轉以及疊加顯示。提供符合 OpenGL 規范的驅動程序，全面支持國產CPU和國產操作系統。

第二代，2018年8月成功研發JM7200。JM7200在產品性能和工藝設計上較第一代圖形處理芯片JM5400有較大的提升。JM7200已完成與國內主要的CPU和操作系統廠商的適配工作，與長城、聯想、同方等十余家國內主要計算機整機廠商建立合作關系并進行產品測試，與蒼穹、超圖、昆侖、中科方德、中科可控等多家軟硬件廠商進行互相認證，共同構建國產化計算機應用生態。

此次，大規模出貨的也正是這顆JM7200GPU。未來將進一步大力開展適配與市場推廣工作，不斷擴大其在通用市場的應用領域。

第三代，景嘉微下一代圖形處理芯片目前正按計劃開展研發工 作，目前已初步完成后端設計工作。消息稱，它可能是一顆7nm工藝的GPU。

實際上，自去年以來信創市場的需求爆發，對于國產芯片、操作系統等的導入極大推動了相關軟硬件企業的高增長。此前，筆者發布過國產CPU的相關報道，做了相應的市場分析。顯然，這一推動力也惠及國產GPU廠商。

國產GPU最新進展，追趕英偉達，找差距中前進

根據Jon Peddie Research的數據顯示，截至2020年第四季度，在集成GPU領域中，Intel憑借穩定的供應鏈占據了69%的市場份額，AMD和NVIDIA分別以17%和15%的市場份額名列第二和第三；在獨立GPU領域中，NVIDIA 占據82%的市場份額擁有絕對優勢，AMD以18%的市場份額排名第二。

對于國產GPU而言我們要追趕的正是國際巨頭，這其中有兩大方向，一是面向圖形處理的GPU芯片，廠商包括景嘉微、芯動科技、兆芯等。另一類是面向通用計算的GPGPU芯片，廠商包括天數智芯、壁仞科技等。此外，我們在GPU IP方面還有Imagination、芯原股份等公司。這些公司都在各環節推進國產GPU向前發展。

圖形處理GPU

首先看圖形處理GPU，目前景嘉微最新一代GPU還未正式公布，不過消息稱會是兩款JM9系列芯片，分別采用7nm和14nm制程，其中7nm芯片產品的性能將到達到英偉達中端GPU水平。

下圖比較的GTX1080，是英偉達在2016年發布的旗艦顯卡。采用帕斯卡（Pascal）、16nm FinFET制程，GeForce GTX1080擁有2560個CUDA處理器，核心頻率1607MHz，boost頻率1733MHz，等效顯存頻率10GHz。顯卡位寬為256bit，帶寬320GB/s。公版顯卡最高溫度94℃，采用單8pin供電，TDP180w。



兆芯作為國產X86架構處理器廠商，同時掌握中央處理器、圖形處理器、芯片組三大核心技術，具備相關IP自主設計研發的能力。公開報道稱其獨立GPU將采用臺積電28nm制程。

芯動科技的GPU芯片走得比較前沿，他們在去年10月推出了采用 Imagination IMG B系列BXT高性能多核圖形處理器（GPU）IP的獨立GPU，這是一款高性能4K/8K圖形 PCI-E Gen4 GPU獨立顯卡芯片，將為未來5G云游戲和數據中心應用提供強大的支持。這款芯片的工藝應該是7nm。

而芯動科技也是對標英偉達，芯動科技高管表示，目前公司的GPU架構比英偉達的圖靈架構好，但相比其新推出的安培架構還有一些差距。

我們國產圖形處理器GPU在桌面端隨著景嘉微的大規模出貨取得了進展，在數據中心端芯動科技的技術和產品也有能力沖擊這一類市場。

通用計算GPGPU

再看通用計算GPGPU芯片，目前進展比較快的當屬天數智芯，今年3月，天數智芯發布全自研高性能云端7納米芯片BI及產品卡。BI是國內第一款全自研、真正基于通用GPU架構的GPGPU云端高端訓練芯片，采用業界領先的7納米制造工藝、2.5D CoWoS封裝，容納240億晶體管，支持FP32、FP/BF16、INT32/16/8等多精度數據混合訓練，集成32GB HBM2內存、存儲帶寬達1.2TB，單芯每秒可進行147萬億次FP16計算（147TFLOPS@FP16）。

BI芯片及產品卡均以實體形式發布，即將進入批量生產和商用交付，產品開發和商業應用進度領先國內同行1-2年時間。

天數智芯高管對電子發燒友網表示，近年興起的AI浪潮中，GPGPU對于用傳統語言編寫的、軟件形式的計算有較好的支持，具有高度的靈活性等這些特點，使其成為了一項炙手可熱的技術產品。跟ASIC芯片相比，GPGPU具有更廣泛的適用性、兼容性、靈活性，對技術變化的包容和適應能力更為突出，產品的應用生命周期更長。同時，通過性能挖掘優化，達成性能、能耗和性價比的最優解，實現跟ASIC芯片相當的算力和能耗水平。

早前，天數智芯首席科學家鄭金山曾表示，“國際領先廠商GPU里是有圖形渲染的，在芯片上大約占30%，但是圖形渲染對于AI和數據中心完全沒有用。所以這一塊我們直接取消掉。”或許這就是GPGPU在數據中心和AI市場的機會所在。

壁仞科技也是專注GPGPU芯片研發的初創企業，成立于2019年，致力于開發原創性的通用計算體系，建立高效的軟硬件平臺，同時在智能計算領域提供一體化的解決方案。從發展路徑上，壁仞科技將首先聚焦云端通用智能計算，逐步在人工智能訓練和推理、圖形渲染等多個領域趕超現有解決方案，實現國產高端通用智能計算芯片的突破。短短兩年間已完成B輪融資，累計融資額超47億元人民幣。

業內人士表示，GPU芯片的研發比一般芯片難度大，研發成本高，先進工藝的芯片投片花費巨大，少則幾億多則十億元以上，因此整個國產GPU芯片無論是融資還是投入都是相對較高的。從技術角度看，用于圖像渲染的GPU設計相對更加復雜，不僅是GPU架構上，還在接口速率、帶寬、存儲以及先進封裝如Chiplet等方面，考驗芯片廠商的設計能力。而GPGPU針對AI訓練或推理場景采用一定的算力和算法，能夠更有針對性地發展計算性能。

小結：

在GPU領域業界常說，英偉達的成功并不僅是它的GPU芯片，更重要的是它的軟件生態，因為其構建的強大生態，即便它的芯片或方案更貴，也仍然得到用戶的購買。而這樣的生態體系，令許多GPU或AI芯片公司望塵莫及。當然，在國內我們的桌面處理器生態系統正在建設，廠商們主動積極地將CPU、GPU與操作系統、應用軟件進行廣泛適配。另一個突圍的機會則是國產GPU芯片廠商與客戶充分溝通從定制功能、降低成本的角度切入到客戶的需求當中。

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