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【集微龙门阵14期】核芯突破!国产GPU的机会窗口和生态打法

  • 2021-5-16 来源:“集微网”

原文链接:https://laoyaoba.com/n/780787

谁掌握了前沿科技,谁就掌握了下一个时代。

在前沿科技的指向中,半导体必然是底色最好、实力最强的基石,而高端芯片可谓是排头兵。在一众“票友”中,如果说国内在CPU、FPGA、存储器领域都有“星星之火”的话,那么在GPU领域抓住新的机会窗口,尽快构建国产GPU产业链已成为自由之路。

而国产GPU要真正“破局”,显然需要从IP、到芯片、到生态再到应用的全产业链的合作与重构。为此,集微网第十四期“集微龙门阵”于2021年5月14日19点举办《如何打造国产GPU产业链》线上论坛,邀请浪潮科学研究院首席架构师姜凯、Innosilicon公司GPU市场营销副总陈祖文(Irwin Chen)、Imagination中国区战略市场和生态副总裁时昕博士、爱集微咨询总经理韩晓敏对国产GPU的破局之路进行了深入解读与分析。据悉,在集微APP、微博、百度、视频号和B站等的观看数突破43000。

直播回顾:http://zb.laoyaoba.com/watch/10423506?lang=zh-cn

GPU格局之“变与不变”

GPU并不是如AI芯片一样的“新秀”,它已在IC战场纵横数十年。因而,GPU除在传统应用领域持续之外,也在新兴应用方向攻城略地。

对于GPU的应用,浪潮科学研究院首席架构师姜凯表示,从整体 GPU应用来看,面向PC或游戏的图形卡实际上占据大多数,约有50%以上的份额。而侧重于并行计算的数据中心、高性能计算等,大概占据30%的份额。此外,还有一些面向汽车、工业等可视化细分应用领域。

从现有的格局来看,姜凯提到,在数据中心领域,英伟达的N卡和AMD的A卡占据绝对优势,其中N卡大概占了90%以上的份额。国内寒武纪、比特大陆、芯动科技等也在布局,但相比还要不断修炼内功。他还乐观断言,随着国内信创、自主可控的推进,国产GPU将迎来更好的发展态势。

Imagination中国区战略市场和生态副总裁时昕博士详细说,按照不同应用场景,GPU可以划分为桌面级、移动端或者说嵌入式GPU。在桌面级,英伟达、AMD和英特尔三足鼎立。在移动端,同样是三足鼎立,“三足”分别是Arm、高通和Imagination。第三个应用场景则是车载GPU,这个市场以Imagination为主,其大约占46%的份额。三个应用场景各有特点:服务器更关注高性能,移动端更关注低功耗,在车载里更关注的是稳定性、安全性、虚拟化等特质,因而造成市场格局不完全一样。

对于格局的撼动,爱集微咨询总经理韩晓敏认为,GPU在传统应用如PC端等,整体格局相对稳定,国内在这一领域有一些中低端产品,但整体突破较难,因这一领域对生态要求较高。而在智能手机领域,Arm、Imagination、高通Adreno等IP架构各有拥趸,格局恐难巨变。而在数据中心、服务器领域,应该说国内GPU厂商还大有可为。

作为设计厂商的代表,Innosilicon公司GPU市场营销副总陈祖文亦信心十足:“虽然 GPU格局以英伟达、AMD、英特尔等巨头为主,在数据中心领域国内厂商还相对较弱,但国内已有一些厂商在发力,芯动科技也将与在服务器IP领域攻坚的国内IP厂商imagination合作推出面向服务器的GPU卡,将不断补齐短板。”

把握国产GPU新机遇?

而问题也随之而来,国产GPU发展的新机遇何在?

浪潮姜凯对此谈到,当前的中美贸易摩擦凸显出国产化的重要性,国家正在从战略角度重点推国产化,尤其是信创产业规模很大。信创GPU目前还没有完全铺展开,实际上潜力巨大,特别是要和龙芯、飞腾、申威等国产CPU平台适配,GPU可能还有很多工作要做。

同时,从当前国情来看,第七次人口普查显示中国老龄化严重,这将促进机器人的大范围应用。姜凯指出,机器人实际上是个边缘端的应用,之前的机器人因为算力都放在边缘端所以造价比较高,而现在随着5G的出现,算力将向云上迁移,大批量低成本机器人可能落地,将会促进国产GPU的发展。

除了机器人之外,自动驾驶汽车也是一个规模巨大的市场。姜凯提及,目前L2级别的ADAS渗透率还不满20%,L3乃至L4的渗透率则更低,到2030年左右有望成为一块看得见的巨大市场。因为汽车同样牵扯到安全,所以一定会产生国产化的机会。与新基建结合的车路协同,同样会有大量国产GPU的机会。

时昕则最看好新技术带来的新机遇。他介绍说,最大的机遇在于5G商用之后,过去在设备端处理的任务,都会移到云端去处理,包括游戏、VR、云手机、云桌面等。他提及,手机可能只是云交互的屏幕和输入设备,所有处理设备都放在云端,消费者不用担心过两三年手机硬件就过时了,云桌面也是一样的道理。总之,随着5G的逐渐铺开,高带宽、低时延成为现实,将有越来越多的任务放在云端。据研究显示这一市场增速基本都是两位数。同时,移动端GPU也将放在云端,这样可在终端和云端两种场景下运行,对用户和应用开发者都是非常有利的。

在GPU IP领域深耕多年的Imagination也在谋定而后动,时昕强调,Imagination在原来以移动端GPU为主的基础上,针对DCD(即数据中心、云、桌面)市场推出了IP,并跟国内公司合作推出针对DCD市场的芯片。

除云化之外,数据可视化也是GPU的一大新机。时昕指出,人脑获取信息70%是通过视觉。因此数据的呈现即数据可视化,也是非常重要的。尽管过去人们对数据可视化已经非常重视,但从技术优化、落地来看还有很长的路要走。随着5G时代到来,数字化转型也随之提上日程。数字化转型牵扯到两点,第一是自动化、智能化,第二则是决策的智能化和便利性。让决策者能够快速获取大量信息,并且能够直观地比较准确地做出决策,数据的可视化是非常重要的基础。数据可视化在360行都用上、用好,还有非常大的潜力。

芯动科技陈祖文则从应用角度谈了自己的观点。他认为,除云计算应用之外,直播也是GPU发力的重要应用。因为GPU同时能支持图像的渲染和视频的编解码,这些对于直播来说都是至关重要的。此外,随着大量算力向云端迁移,国内游戏产业将出现原生云开发的概念,颠覆之前的游戏业。在影视产业,同样可以从制造到使用、播放都在云端一站式实现,节省大量时间。

从GPU本身特性出发,韩晓敏分析了未来的市场机会。他提出,从未来趋势来讲,一方面数据量会海量提升。另一方面人与人、人与周围环境的交互未来将向视频、音频转变,更高效,对实时性要求也会更高。作为海量数据处理的核心单元,GPU未来肯定是万物互联时代的一个基石。只有GPU产业的充分发展和能力提高,才能有真正的万物互联的现实发生。而且,会有更多意想不到的交互和连接,催生更多GPU的应用。

同时,他还谈到了未来AR/VR的发展。在他看来,过去几年AR/VR发展有一些波折,核心问题还是用户体验不到位,硬件能力没有跟上AR/VR技术需求。近几年在整个行业快速发展情况下,整个GPU产业算力提升非常明显。水涨船高,AR/VR未来两三年可能会真正有出现一些能够落地的需求,从而迎来真正爆发。

加快打造国产GPU产业链

如此多前景广阔的应用蓝图,自然会催生一大批国产GPU投身其中。在大国博弈将是持久战的时局下,打造国产GPU产业链显然有着命系国运的更高诉求。

作为IP厂商代表,时昕指出,要加快打造国产GPU产业链,下游的整机厂商需要对国产GPU给予更多包容。国产CPU可能99%已达标了,可能就是那1%甚至百分之零点几的部分,偶尔会让用户觉得有一点影响体验。在这种情况下,如果下游应用厂商能帮助国产GPU厂商一起将这百分之零点几的最后一步补齐,做到更完善,这对其发展是非常重要的。当然,全社会的支持也是不可或缺的,因为GPU并不是一般的芯片,除了本身对性能要求非常高以外,还需要完善的生态支持。

“而生态系统的建设是没办法弯道超车加速前行的,只能扎扎实实一点一点去打磨、去积累。这种情况下,如果全社会都能行动起来,有钱出钱,有力出力,大家一起去把需要弥补的这些空缺全都补上,那国产GPU实现性能、效率上的100%用户满意,是指日可待的。” 时昕补充道。

从GPU设计的角度出发,芯动科技陈祖文直言,芯动科技在IP接口方面具有很强的实力,公司已研发出多种IP,可支持各种工艺制程,其中包括先进的高速存储GDDR6/6X技术。通过与Imagination合作,正着力开发服务器端的GPU卡。因与国外GPU厂商竞争,底层架构十分关键,直接关系GPU算力等。而芯动科技对标的是英伟达,目前芯动科技的GPU架构比英伟达的图灵架构要好,但相比其新推出的安培架构还有一些差距,下一步芯动科技将继续攻坚。

在GPU设计中,制造是不容忽视的关键环节。陈祖文为此也提出了自己的期望,在7nm、5nm先进工艺方面,国内设计厂商也希望能交给国内的晶圆厂代工,希望中芯国际的先进工艺能够尽快量产。同时,国产GPU要不断提升性价比,做到成本更低、能耗比更佳,才能不断提升竞争力。

浪潮作为服务器业的翘楚,浪潮姜凯从算力角度剖析说,GPU从目前来看,仍然是一个协处理器,这其中最关键的一点是算力。算力可以分为4个部分:生产算力、聚合算力、调度算力与释放算力。浪潮偏向应用端,属于释放算力范畴。要想把产业链做得更好,一是要求IP厂商、芯片设计厂商能把生产算力往上提升,在聚合算力、调度算力这部分的工作加强,而如浪潮等下游整机厂商也会做更多的适配,也会往聚合算力、调度算力上发展,这样上下游双方就能把产业链闭合,助力促进国产GPU产业链的发展。目前在数据中心,浪潮与国产GPU的合作适配也在大力推进中。

在打造国产GPU产业链中,标准必然是绕不过的话题。韩晓敏认为,未来国产GPU产业链的机会在于,终端客户、中间件厂商以及GPU厂商等能否联手打造属于面向国产特定应用方向的行业标准,目前在国际上还没有完全形成统一的标准,这方面应及早布局。

国产GPU产业链的构建显然需要日拱一卒。而回望GPU数十年的发展历程,不仅有一大批的创业公司进军,还有一些国际巨头也曾投入了数以十亿计的资金,但最终都以失败或放弃而告终。时昕提及,这主要原因是基础专利被现存的GPU公司和一些图形处理公司把持,要想重新开发高性能 GPU、且能完全绕开已有的专利布局其实难度是非常大的。而Imagination作为100%国有控股的IP公司,在GPU IP领域耕耘多年,可与国内GPU设计厂商一起加强合作,推进国产GPU加快成长。

在新的历史诉求与时代征程之中,国产GPU正等待着新的翻篇,也必将迎来属于自己的“芯”时代。(校对/Jane)