面对“地雷阵”，国产GPU趟到什么程度了？

 

编者按：“国产”概念在供应链“保障”背景下，日益成为市场热议话题。从国产CPU，到国产桌面操作系统，以及密集亮相的国产GPU。今天的突发事件，就是三大高性能GPU厂商（NVIDIA、AMD、Intel）被美国政府要求停止向中国供货，更是凸显GPU类产品国产的必要性与任重道远。

作为芯片行业的热门赛道，GPU市场的需求量、规模乃至复合增长率，都有机会和CPU掰一掰手腕。据Verified Market Research预测，2021年全球/GPU市场规模为254.1亿美元，到2028年将达到2465.1亿美元。面对这样重要市场，我国在GPU领域的能力如何？有无可能生趟出一条独立自主的道路？

GPU的应用广阔，前有NVIDIA和AMD的垄断，后有传统CPU芯片巨头英特尔几经周折，重返独立显卡市场，最终花大力气开发出Xe图形微架构。

除了PC端游戏加速卡市场，像AI加速、云计算、超级计算机等热门领域，都离不开GPU的算力支持。如加速计算服务器市场，GPU服务器占据91.9%的主导份额，而该市场在2021年上半年，同比增长率达到惊人的82.2%（数据来源IDC）。正是这类蓬勃发展的GPU计算需求，拉动了GPU行业的飞速发展，也吸引了无数新玩家和资本的进入。

面对千亿美元规模的潜在市场，赛道内也涌现了不少国产GPU玩家。据不完全统计，近年GPU相关的创业项目，就以数十个为起步基数，并一直快速增加。在AI和超算等领域，国产GPU已经实现了部分替代。而在普通个人用户所能触及的庞大的消费级产品领域，目前能够摆上台面的产品数量仍然是大写的0。归根到底，消费级（个人终端上使用）产品不仅是产品和技术的试炼场，巨大销量更是摊薄开发成本的有效方式。

国产GPU的紧迫性与必要性

GPU为什么要国产？除了庞大的市场规模外，更重要的是，芯片是数字时代社会发展的重要基石。GPU因为其图形渲染和并行计算的功能和优势，被广泛应用在游戏、多媒体、人工功能和科学研究等多个领域，已成为主流的算力芯片。但面对中国庞大的GPU需求，西方“卡脖子”动作已经开始。和CPU一样，GPU的自主可控的国产替代之路已是箭在弦上不得不发。

基于GPU打造的超级计算机

另一方面，芯片作为底层基础，和操作系统一样涉及到战略层面的安全，敏感机构、政府部门等依然有从底层开始构筑“可信计算”的必要。因此，有强烈“自主可控”需求的政企端，急需国产GPU行业快速成长以提供国产替代方案。目前已经上市的景嘉微等产品，正是面向这一领域。

而在消费级市场上，产品必须面对消费者挑剔又苛刻的眼光，不仅有买时的价格、用时的性能问题，更要用在“人人在用”的Windows系统下可用、好用。在产品的硬件部分做好之后，系统和驱动的问题更考验后来者的功力，没见英特尔都被驱动绊了一跤吗。

虽然GPU在并行计算加速等领域相当吃得开，但其看家本事还是画面渲染，并由此拓展了游戏、媒体处理、GIS、虚拟化等细分市场，这些都是更靠近终端的领域。

目前从公开资料来盘点，我们可以看到，除景嘉微、芯动、摩尔线程和格兰菲具备图形功能以外，先后宣布进展的壁仞7nm工艺的产品BR100、天数7nm工艺产品天垓100，都是GPGPU产品，面向AI和高性能计算领域。

景嘉微显卡订单量已达10万片

国产GPU的先行者景嘉微，第一款产品已经大规模出货并落地应用，更于今年3月获得了10万片量级的显卡订单；新一代的产品JM9系列也已在5月成功流片和初步封测，对标GTX 1050产品。目前，景嘉微的产品暂未适配Windows系统。

芯动科技的风华1号GPU已于去年11月26日正式发布，并于今年3月完成了与统信UOS电脑操作系统，全方面深层兼容资质认证。风华1号包括5T FLOPS的A型卡和10T FLOPS的B型卡，支持4路乃至8路4K@60Hz视频编码。8月5日，芯动科技正式发布国产4K级高性能渲染GPU新品“风华2号”，不仅能够兼容诸多国产操作系统和处理器，而且据传在性能水平上已经部分超过了Radeon R9系列产品，而其低功耗模式的功耗仅4W。

作为国产GPU的新势力，摩尔线程在今年3月30日的发布现场展示了自家MTT S60运行《英雄联盟》游戏，不仅可以干AI加速等活，还可以包揽3D图形渲染、视频编解码、高清视频显示、3D游戏加速等，可谓真正的全功能GPU。从摩尔线程公众号最新的消息来看，目前其最入门的MTT S10系列已经和同方超翔台式机完成兼容性互认证，相信离上市并不遥远。

图：摩尔线程GPU MTT S60采用12nm工艺，内含2048个MUSA核心

除了面向商用和消费端应用的图形加速GPU，摩尔线程面向服务器市场的MTT S2000也已瓜熟蒂落，MTT S2000同样采用12nm制程，使用4096个MUSA核心，单精度算力最高可达12TFlops。近期，长城超云服务器产品R8424 G12和R8428 G12已经完成了与这款数据中心级全栈功能GPU产品的兼容性互认证。从公众号发布的系列消息来看，摩尔线程正在加快与各个软件和应用的适配，走的是产品和生态并重，软硬结合的道路。

6月，以自主x86处理器著称的兆芯，其自主的GPU产品Glenfly Arise 1020成绩也出现在GeekBench数据库，不仅CPU、主板和显卡均为兆芯品牌，而且同样基于Windows系统。测试所使用得API是OpenCL，而是否支持游戏常用的DriectX，还无消息。

寡头摞起深厚壁垒，后来者追赶难度极大

GPU领域的“寡头”程度要远超CPU领域。跟踪权威数据，就会发现NVIDIA依赖“十数年磨一剑”的CUDA生态壁垒，一直占据了80%左右的出货量，呈现一家独大的态势。AMD的出货量则在20%左右浮动，虽份额差距较大，但一直在奋力追赶，并未掉队。

独立显卡市场份额（数据来源JPR）

高调重返独立显卡市场的英特尔，其第一款独显产品DG1硬件性能指标不俗，但由于多种原因，仅在行业市场销售，可谓是出师未捷身先死。可见，即使贵为芯片巨头、集成显卡的长期王者（市占率近7成），在坐拥大规模资源和技术人才，甚至拥有专门的显卡软件部门的情况下，独立GPU的路也是跌跌撞撞。

迭代后的全新英特尔Arc（锐炫）系列显卡面向游戏端与专业图形市场的产品已经先后发布，Xe HPG微架构也开始面临市场的考验。但据最新反馈，该卡的驱动（软件生态）依然未能充分发挥GPU的硬件性能，因此原计划8月中上市的游戏卡至今杳无音信。英特尔独立显卡的发展，一定程度上也预示了国产挑战者之路，必定是充满荆棘，需要同时翻越硬件和软件的两座大山，还有很长很长的路要走。

作为后来者的国产GPU产品，要从NVIDIA、AMD和Intel三大巨头的市场份额中挤占哪怕一丁点，都要面临地狱级别的挑战。

在消费市场，用户对显卡的价格十分敏感，追求性能/价格比的极致。同时，消费市场几乎不允许试错，以成熟IP授权为基础，深度开发自己技术与产品，是国产GPU兼容现有应用、快速打开市场、获取消费者认可，并实现追赶的必经之路，与购买Arm IP和参与RISC-V体系，实现自研、自主之路何其相似——那就是及时地推出可用的产品，不断试错，才能活下去。

在“软”的一端，让GPU新品在Windows+Direct X下“跑起”游戏来，同样是技术层面困难重重，更不要说在同时在市场上与三大巨头硬刚。政企市场倾斜性的政策以及方向性资金来源，是确保国产GPU活着的基本盘，而要活得好，则更考验企业在消费市场上的前瞻力与投入决心。

敏感领域的GPU自主可控势在必行

总体来看，国产GPU的起步比国产CPU晚得多，但在国际环境和资本发展的双重助力下，其起点也要比国产CPU高，加速度明显更快。在CPU、GPU这样的核心芯片竞争中，当下要解决的是从无到有的问题，好、更好甚至是替代，则是个长期的、艰苦的过程。当前国产GPU群雄并起，必定也会经历CPU早年发展时的乱象，但大浪淘沙，相信也会有相当数量的品牌可以克服重重困难杀出重围，在国产芯片摆脱依赖、真正崛起的历史上书写浓厚的一笔。