前言:

瞄准了未来的市场需求,以及英伟达在独显市场的垄断地位,英特尔、AMD奋起直追,想要三分天下。

作者 | 方文

GPU已成专用计算时代的刚需

GPU运用自身在并行处理和通用计算的优势,逐步开拓服务器、汽车、矿机、人工智能、边缘计算等领域的衍生需求。

虽然GPU无法离开CPU独立运作,但是在当前[云化]加速的时代,离开了GPU的CPU也无法胜任庞大的计算需求。

所以GPU和CPU组成了异构运算体系,从底层经由系统软件和驱动层支持着上层的各种应用。

近年来,在摩尔定律演进的放缓和GPU在通用计算领域的高速发展的此消彼长之下,通用图形处理器(GPGPU)逐渐反客为主,利用GPU来计算原本由CPU处理的通用计算任务。

GPU需求拓展范围变大的规模效应

由于可视化需要大量的图形、图像计算能力,无论是云端还是边缘侧都需要大量的高性能图像处理能力,因此近年来GPU实现了较快的市场增速。

同时,随着GPU自身在并行处理和通用计算的优势,逐步拓展了其在服务器、汽车、矿机、人工智能、边缘计算等领域的衍生需求。

据数据统计,2020年全球GPU行业规模为200亿美元,预计2021年将增长15%。

从2015年到2025年,GPU行业预计平均每年增长13%,将从80亿美元扩展到350亿美元的规模。

目前市场发展到三巨头时代

在进入21世纪后,英伟达从此前的蛮荒时代中脱颖而出,市场中主要还剩下英伟达和ATI。

2006年AMD斥资54亿美元收购ATI,旨在融合CPU和GPU。

在AMD收购ATI之后的重心更多地转向中低端市场,性能端渐渐落后于英伟达。

而后英伟达牢牢掌控着高端市场,AMD的GPU则成为了性价比的代名词。

目前,在目前独立显卡市场中,AMD和NIVDIA两大厂商居于统治地位。

从市场份额上来看,AMD独显份额为17%,英伟达则增长到了83%。

英特尔在前不久宣布进军高端独立显卡市场,预计首款产品将于明年问世。

而目前在全球GPU市场中主要的三个玩家:英伟达、AMD和英特尔。

英伟达专注于GPU领域,由于此前不具备CPU业务,公司重心放在更高性能的独立显卡方向。

AMD和英特尔由于自身有CPU业务,在2009年后两家厂商都各自大力发展内置于CPU的高性能集成式图形处理内核。

瞄准了未来的市场需求,以及英伟达在独显市场的垄断地位,英特尔、AMD奋起直追,想要三分天下。

英特尔:借CPU巨大势能推动GPU

进入酷睿i时代后,英特尔通过将核芯显卡和CPU进行捆绑销售,利用CPU的庞大市场份额,确立了公司在集成GPU领域的寡头垄断地位。

近日,英特尔表示希望借助接下来持续更新的oneAPI框架设计,让开发者、硬件厂商能更容易统整CPU、GPU。

以FPGA形式建构更具弹性的运算方式,解决编码模型在不同微架构间的壁垒,最大化跨平台表现和最小化开发成本。

强调本身在CPU设计本质上的优势,加上目前持续在GPU产品设计上精进,配合oneAPI框架设计,借此针对不同运算需求搭配最佳组合。

相比英伟达将主力放在GPU产品设计,英特尔在产品设计将能统筹更多运算应用资源,能以相对更低价格取得,预期能带动更大的规模和使用效益。

AMD的Ryzen系列已经把英特尔逼出了聚光灯下,但随着英特尔现在越来越接近推出Alder Lake CPU,他们也在准备在另一个竞争激烈的行业中获得优势地位。

在他的话背后,英特尔已经挖来了AMD的前顶级GPU架构师Vineet Goel,以监督其Xe GPU架构,未来的GPU产品将以此为基础。

他将领导一个由建筑师和设计工程师组成的团队,架构、设计和验证英特尔的Xe IP路线图。

英特尔的 Xe-HP GPU 最初是在 2020 年年中宣布的,被宣传为[为数据中心设计的多tile 图形系列],主要目的是作为媒体超级计算机加速器。

不过,英特尔在GPU方面还需要克服两道难关才能真正取代AMD与英伟达。

一是保持合理的功耗,其二则是实现软件的易用性与高优化度。

二是必须简化代码并优化模型、降低使用难度,才能让声明的性能水平真正成为用户手中的可用资源。

AMD:组[CPU+GPU]“CP”双向突围

去年,AMD除了Ryzen 5000系CPU的发布,还发布了Radeon 6000系列GPU,性能达到了RTX 3090的水准,可以说一举追平了跟英伟达多年的差距。

过去六年,AMD的计算和图形收入的营收由18．05亿美元上升至64．32亿美元,年复合增速29%。

未来五年,AMD计划成为高性能计算的领导者,提供颠覆性的CPU和GPU方案。

以组合GPU和CPU的优势互相促进产品销量的方式,带给英伟达一定程度上的冲击。

在显卡市场上,AMD独显份额之前一度跌落20%以上,随着7nm RDNA及RDNA2架构的Radeon RX 5000、RX 6000系列上市,AMD在显卡市场上的劣势也弥补了不少。

但是英伟达在高性能GPU上的优势太强大了,游戏及数据中心揭示如此,AMD缩短差距还有段距离。

AMD下一代显卡会采用RDNA3架构,这个架构同时还是使用MCM多核心叠加的方案。

Navi 31将会是RDNA3架构中的旗舰芯片,极大可能对应RX 7900XT显卡。

而现在据说Navi 31这颗芯片已经流片,这意味着AMD已经完全了RDNA3架构芯片的设计,向着最终成品迈出了一大步。

当然流片实际上只是代表设计完成,要到最终芯片完成,中间还有很长的测试过程。

将RDNA架构GPU与移动SoC厂商合作,无疑是AMD扩张其影响力的一个妙招。

国产GPU:GPU软硬件同时出击

国产GPU的发展落后于国产CPU,在国产GPU的开发中,GPU对CPU的依赖性和GPU的高研发难度,阻碍了该产业的快速发展。

另外,国内在物联网、车联网、人工智能等新兴计算领域,对GPU也存在海量需求。

据IDC预测,2024年中国GPU服务器市场规模将达到64亿美元,市场空间巨大。

AI技术的爆发和信创产业的起步给国产GPU带来了真正的发展机遇。

在图形GPU领域,以景嘉微、航锦科技等为代表的传统企业为主力。

另外,国内从事CPU研发的企业(如兆芯、龙芯等),也开始切入这个赛道,增强了国内GPU企业的整体研发实力。

国产GPU厂商的兴起,将给行业带来新的不确定因素,机遇和挑战同样巨大。

结尾:

GPU在技术与市场的不断变换轮转中,迎来一次次蜕变与重塑。

从GPU行业厂商的动态和布局来看,战火已经燃起,都在谋划着自己的保卫或突击之战。

部分资料参考:半导体行业观察:《GPU战火重燃》,C君科技:《英特尔、AMD、英伟达的压力越来越大了》