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發(fā)布日期：2022/03/24 瀏覽次數(shù)：2414次
◆ GPU是什么？
GPU全名為Graphics Processing Unit，又稱視覺(jué)處理器、圖形顯示卡。起初，它的作用跟它的名字一樣，主要專注于計(jì)算機(jī)圖形圖像領(lǐng)域，負(fù)責(zé)渲染出圖像的2D、3D和VR效果。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，GPU非常適合并行計(jì)算，可以加速現(xiàn)代科學(xué)計(jì)算，GPU也因此不再局限于游戲和視頻領(lǐng)域。總結(jié)來(lái)說(shuō)GPU主要有以下功能：圖形繪制、視頻渲染、海量計(jì)算、AI運(yùn)算等。
◆ 全球GPU市場(chǎng)規(guī)模和競(jìng)爭(zhēng)格局
2020年全球GPU市場(chǎng)價(jià)值預(yù)計(jì)為254億美元，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到1853億美元，年平均增速為32.8%。如今，全球GPU市場(chǎng)已經(jīng)進(jìn)入到了寡頭壟斷格局：在傳統(tǒng)的PC GPU市場(chǎng)中，排名前三的Nvidia、AMD、Intel的營(yíng)收幾乎可以代表整個(gè)GPU行業(yè)收入，英偉達(dá)的收入占56%、AMD占26%、英特爾占18%。在手機(jī)和平板GPU方面，ARM Mali GPU供應(yīng)商中占43%的市場(chǎng)份額，高通和蘋果分別占有36%和12%。
◆ 國(guó)內(nèi)GPU發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)產(chǎn)GPU的發(fā)展遠(yuǎn)落后于國(guó)外GPU，直到2014年景嘉微研發(fā)了首款高性能低功耗GPU芯片——JM5400，2015年西郵微電研發(fā)出了完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嵌入式GPU芯片——螢火蟲1號(hào)，才正式開啟了國(guó)產(chǎn)GPU的發(fā)展格局，但是國(guó)產(chǎn)GPU對(duì)CPU的依賴性以及GPU的高研發(fā)難度，阻礙了該產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
自中興事件、中美貿(mào)易戰(zhàn)之后，讓我們深刻意識(shí)到，我國(guó)集成電路自給率處于較低水平，芯片的國(guó)產(chǎn)替代化勢(shì)在必行！中國(guó)GPU市場(chǎng)規(guī)模和潛力非常巨大，龐大的整機(jī)需求和制造能力帶來(lái)了巨量的GPU采購(gòu)量，GPU的國(guó)產(chǎn)化替代顯得更為緊迫。近些年，計(jì)算機(jī)整機(jī)和智能手機(jī)兩類產(chǎn)品體量龐大，2019年國(guó)內(nèi)智能手機(jī)出貨量3.72億部，電子計(jì)算機(jī)整機(jī)年產(chǎn)量達(dá)到3.56億臺(tái)，GPU需求量大且單價(jià)非常高，市場(chǎng)規(guī)模非?？捎^。同時(shí)，服務(wù)器GPU伴隨著整機(jī)出貨的快速成長(zhǎng)，需求量增長(zhǎng)也較為迅速，年均增長(zhǎng)在20%以上。
目前，在國(guó)家對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的政策支持下，國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)投資發(fā)展異?；馃幔珿PU產(chǎn)業(yè)也不例外。但對(duì)GPU這個(gè)產(chǎn)業(yè)深入分析后不難發(fā)現(xiàn)，主要有兩種技術(shù)路線的發(fā)展模式：一種是跳過(guò)GPU圖像處理復(fù)雜技術(shù)門檻，利用GPU的并行計(jì)算的能力，主打GPGPU、云計(jì)算、AI計(jì)算等。另一種是通過(guò)IP授權(quán)或者拿來(lái)主義，以便快速推出產(chǎn)品，得到市場(chǎng)和投資人的認(rèn)可。這兩種方式短期內(nèi)或許能快速實(shí)現(xiàn)投資認(rèn)可和營(yíng)收，但是不利于這個(gè)產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，弊端顯而易見(jiàn)，不管是在后期的技術(shù)深入、技術(shù)迭代方面，還是在知識(shí)產(chǎn)權(quán)自主化方面，甚至于在國(guó)外制裁卡脖子的情形下都會(huì)受制于人。
◆ 國(guó)產(chǎn)自主可控GPU的踐行者
正是看到了國(guó)產(chǎn)GPU行業(yè)發(fā)展的瓶頸和挑戰(zhàn)，智繪微電子科技公司應(yīng)運(yùn)而生，于2018年成立，立志為國(guó)家信息安全而創(chuàng)芯，研制完全自主可控的國(guó)產(chǎn)GPU芯片。
智繪微核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)擁有多款CPU，DSP，GPU等相關(guān)芯片的開發(fā)并流片驗(yàn)證通過(guò)的經(jīng)驗(yàn)。公司成立之初走訪了各大科研院所及用戶單位，針對(duì)需求開展研發(fā)設(shè)計(jì)，成功研發(fā)了第一款高性能桌面級(jí)顯卡GPU芯片IDM919。
IDM919采用了自研編譯器和指令集架構(gòu)，使其達(dá)到了高性能性、高穩(wěn)定性和高安全可靠性，同時(shí)已與麒麟、統(tǒng)信、龍芯等主要國(guó)內(nèi)操作系統(tǒng)和CPU制造商展開合作。
IDM919采用高性能SIMT指令實(shí)現(xiàn)架構(gòu)和可編程統(tǒng)一著色器架構(gòu)，不僅可以用于2D和3D圖像渲染，也可以用于高性能計(jì)算等；并在2020年成功流片，完成了各項(xiàng)功能測(cè)試，并與多個(gè)國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)進(jìn)行適配工作，性能達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
在第一款高性能桌面級(jí)顯卡GPU芯片成功流片的基礎(chǔ)下，智繪微啟動(dòng)了第二款全新架構(gòu)GPU芯片IDM929的研發(fā)工作，通過(guò)設(shè)計(jì)全新的指令下發(fā)機(jī)制、優(yōu)化了API執(zhí)行效率、設(shè)計(jì)全新的vertex和pixel調(diào)度機(jī)制、實(shí)現(xiàn)硬件模塊的流水化設(shè)計(jì)以及自研微架構(gòu)的計(jì)算核心迭代，使其性能達(dá)到了第一款芯片的十余倍。
架構(gòu)和內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理我們將在后面的中給大家詳細(xì)介紹
◆ 國(guó)產(chǎn)GPU的結(jié)論與展望
近些年，國(guó)外GPU技術(shù)快速發(fā)展，已經(jīng)大大超出了其傳統(tǒng)功能的范疇。而國(guó)內(nèi)GPU芯片的研制更多的還是拿來(lái)主義，在科學(xué)計(jì)算、人工智能及新型的圖形渲染技術(shù)方面仍然和國(guó)外領(lǐng)先水平存在較大差距。
智繪微電子-國(guó)產(chǎn)GPU的產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展方向主要考慮3個(gè)方面：第一，進(jìn)一步提升圖形圖像顯示水平，提升國(guó)產(chǎn)GPU的基本能力；第二，擴(kuò)展科學(xué)計(jì)算和人工智能計(jì)算能力，增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)GPU的非傳統(tǒng)功能；第三，建設(shè)GPU全系統(tǒng)解決方案及生態(tài)系統(tǒng)，尋求用戶的最優(yōu)體驗(yàn)。
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