近年來，國產GPU頻頻傳出好消息。景嘉微宣布其JM9系列第二款GPU已經完成流片、封裝階段工作。芯動科技在去年底推出一顆“風華1號”，填補了國產4K級桌面顯卡和服務器級顯卡兩大空白。2020年成立的摩爾線程在1年后發布了第一代MUSA系統架構GPU，并可量產交付。壁仞科技也緊跟著宣布首款通用GPU芯片點亮成功。
在市場和政策的推動下，曾經蒙塵的國產GPU開始閃爍自己的光芒。這是國產GPU的黃金時代。
國產GPU的發展到什么地步？
據Verified Market Research數據顯示，2020年中國大陸的獨立GPU市場規模為47．39億美元，預計2027年中國大陸GPU市場規模將超過345．57億美元。
如此廣闊的中國市場中，國產GPU的市占比卻少的可憐。2019年，中國芯片的自給率僅為30％左右，從中國主要芯片國產化率來看，射頻芯片、移動通信終端、模擬芯片、閃存、微控制器、內存、可編輯邏輯器件的國產化率分別為40％、24％、15％、5％、3％、1％、1％。謹慎估計GPU芯片的國產化規模約37億元。
但屬于高端芯片的GPU研發卻并不容易。Intel一直想踏足高端GPU領域，但仍未成功。英特爾最早的GPU研發可以追溯到 1997 年，英特爾通過收購C＆T 獲得了 2D 顯示核心技術，3D 技術源于擁有 20％股權的 Real3D。但直到2022年4月，Intel仍未推出自己消費級的獨立 GPU 產品。
國內GPU究竟達到國際的什么水平？
從國內GPU龍頭景嘉微的產品來看，景嘉微在2021年9月推出的JM9231和JM9271將采用業界主流的統一渲染架構，支持 OpenGL4．5接口，可以無縫兼容市面上主流的CPU、操作系統和應用程序。
JM9231性能與國際同類公司2016年中低端產品性能相當，主要針對國產化辦公電腦，便攜式計算機、中低端的游戲機和高端嵌入式系統等消費電子領域。JM9271在JM9231基礎上對科學計算能力進行大幅度提高和改進，可以達到國際同類公司2017年中高端產品的性能。
可以看出，相較于國際巨頭，國內GPU的性能差距還很遠。因此對于中國來說，推動GPU的自主研發刻不容緩。
國產GPU的黃金時代
盡管國內GPU的發展存在很多問題，但筆者仍然認為現在的時代是國產GPU發展的黃金時代。
我們正在進入“一切需要可視化的時代”，這幾年市場對于GPU的需求增長極快。可視化需要大量的圖形、圖像計算能力，無論是云端還是邊緣側都需要大量的高性能圖像處理能力。
GPU在AI、數據中心領域需求極大。根據IDC數據，2022年全球AI芯片市場將達352億美元。其中GPU占比最大，Goldman預計到2025年GPU占比將達到57％。
GPU巨頭英偉達2022年發布的財報中各項經營指標驚人，2022財年全年營收269億美元，相比2021財年增加103億美元，同比增長61％；凈利潤97．5億美元，同比增長122％。不管是營收還是凈利潤，均創紀錄 。
無論是客戶需求還是供應商的市值變化都在證明——GPU市場正處于火爆時刻。
在2006年，國務院頒布了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006年－2020年）》，“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”（簡稱“核高基重大專項”）位列16個科技重大專項首位，也被稱之為“01專項”，國產GPU位列其中。
國務院印發《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》，《若干政策》強調，集成電路產業和軟件產業是信息產業的核心，是引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵力量。國務院發布的相關數據顯示，中國芯片自給率要在2025年達到70％
自2017年以來，多個中國新一代初創型GPU研發公司相繼成立，逐漸成為中國GPU歷史舞臺上的一員。
在圖形GPU領域，國內以景嘉微、航錦科技等為代表的傳統企業為主力。另外，從事CPU研發的企業（如兆芯、龍芯等），也開始切入這個賽道，增強了國內GPU企業的整體研發實力。
景嘉微是中國第一家成立的GPU公司，公司產品主要分為圖形圖像處理系統、小型雷達系統、GPU 芯片，廣泛應用于軍工行業。公司圖形顯控領域產品包括圖顯模塊和加固類產品，其中圖顯模塊是核心產品。
景嘉微成立當年，恰逢我國軍用飛機圖形顯控系統由使用 DSP 與 FPGA 圖形加速器向使用 GPU 圖形處理器升級，公司準確把握機遇，將大量資源投入飛機圖形顯控領域的研究。也正因如此，景嘉微最初是制作軍工產品起家。
摩爾線程在2020年6月成立，用18個月發布全新統一系統架構MUSA和全能GPU產品“蘇堤”等系列新品。其公司創始人兼CEO張建中此前曾任英偉達全球副總裁、中國區總經理，在GPU行業深耕超過15年，帶領英偉達開拓建立了GPU在中國的完整的生態系統。
沐曦集成電路在2021年完成數億元PreA＋輪融資，融資由兩家“國家隊”：國調基金、中網投聯合領投，聯想創投等多家機構跟投。據稱這家高性能通用GPU芯片設計公司的創始團隊主要來自AMD等國際公司，擁有從40nm到7nm制程GPU芯片的設計和量產經驗。
芯瞳半導體創始團隊來自西郵GPU研發團隊，這家專注于計算機圖形和高性能計算的芯片設計初創公司將在南京投資1．5億元，開發高性能、高可靠和高穩定性的國產自主GPU和人工智能芯片。
天數智芯自研的一款7納米GPGPU（通用圖形處理器）芯片產品卡——BI成功發布，這是中國第一款全自研且有產品面世的GPGPU的芯片。其首款全自研GPU架構下的7nm云端訓練芯片及GPGPU產品卡已亮相，這款芯片采用臺積電7nm制程、容納240億晶體管及采用2．5DCoWoS晶圓封裝技術。
國產GPU發展困境
IP授權
國產GPU最近一段時間借助IP授權多點開花，紛紛流片成功或量產，算是邁出了艱難的第一步。
任何一款高端芯片的打造都離不開IP。一個GPU中行業IP核占用的面積超過了80％。但IP的研發并不輕松，GPU IP自研需要36－48個月以及200個工程師，而采用外購IP的方式，可以減少12－18個月開發周期。
芯動科技于去年發布的GPU“風華1號”，其IP購買自英國GPU技術授權公司Imagination。獲得架構許可后，芯動科技探索了很多自己的方案，包括自研的Cache一致性Innolink Chiplet技術，內置國產物理不可克隆iUnique Security PUF信息安全加密技術等。因此“風華1號”GPU80％以上的IP都屬于自主研發。
外購IP加上自研設計非常有利于商業變現，可以快速獲得成熟系統和后端版圖，同時也有利于快速構建軟件棧和底層工業API適配，極大的降低研發周期和風險。如今國內主要的通用計算＋圖形GPU創業公司，如芯動、摩爾線程、壁仞等等都使用Imagination IP或者芯原授權的IP。但使用IP授權也有缺點，即核心電路專利無法自控和自主迭代。
創業熱潮下的生產困境
隨著GPU成為AI計算的必需品，一波GPU創業潮在中國市場興起。據統計僅2020～2021年，GPGPU領域就有近20起融資事件發生。2018年12月瀚博半導體在上海成立，目前已經完成總計5000萬美元的A輪融資；2019年成立的壁仞科技，在2021年3月完成了B輪融資，18月累計融資超過47億元；同年11月芯瞳半導體成立；2021年，沐曦集成電路宣布完成10億元人民幣A輪融資。
但初創之下國產GPU仍然面臨生產困難。目前和AI相關的大芯片，因為需要CoWoS等先進封裝，所涉及的中介層原材料非常緊缺，在目前產能吃緊的情況下，對于已經推出一些產品的初創GPU企業，會面臨短期盈利的問題。
并且GPU市場早已被虎視眈眈的英偉達、AMD包圍，中國GPU芯片初創公司需要和這些擁有技術、經濟實力的巨頭競爭，必然是處于劣勢。
成本難降，量產數量少
芯片量產前還要經歷冗長的設計測試流程。通常一款高端芯片前端和后端設計要耗1～3年，設計完成后流片環節需要3～6個月，期間還會有流片失敗一切重來的風險。即使成功流片，還需經過3～12個月的產品測試調優，才能開啟量產。
因此盡管越來越多的GPU廠商涌入，但陣陣喧鬧過后，市場上仍未見可與國際巨頭對標的量產產品。
國內GPU生態突圍
此外，對于國產GPU來說，產品如何實現規模化商用，搭建國產GPU生態同樣是一個難題。芯片的成功和成熟需要大量的驗證和出貨，而找到可持續的落地場景才是長期發展的關鍵驅動力。
ICViews采訪業內人士其表示：“目前國產GPU在相同性能下，價格更貴。同時，由于英偉達等國外龍頭推出GPU時間更長，長期使用國外GPU的廠商出于慣性也不會突然更換國產GPU?！?/p>
尚未成熟的GPU在搭建國內生態上也捉襟見肘。
風口之下，國產GPU如何發展？
GPU是一個高技術含量的賽道，而且我國在這一領域發展已經落后許久。盡管近年來突然開始有不少初創公司踏足GPU領域，并受到資本青睞，但我國想要徹底打破GPU壟斷并不是一件易事。
GPU 設計是一項系統工程，包含硬件架構、算法、軟件生態等多個組成，缺一不可。從GPU的發展歷程來看，GPU單芯片算力增長速度超過CPU，在算力競爭上，GPU也比CPU更勝一籌。
沐曦集成電路CEO陳維良曾表示：“全球高性能GPU市場被國外公司壟斷，核心算力芯片受制于人，國家安全以及國計民生存在巨大的不可控風險，國產替代勢在必行?！?/p>
在市場、政策的推動下，國產GPU百花齊放，這將是國產GPU最好的時代。
