國產(chǎn)GPU供不應求——國產(chǎn)之光性能超乎想象
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國產(chǎn)GPU供不應求——國產(chǎn)之光性能超乎想象
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202404/457390.htmAI屆春晚—英偉達GTC大會(huì )在3月召開(kāi)，B100/B200晶片的亮相，刷新了計算新速度，隨著(zhù)人工智能技術(shù)的日新月異，從數據處理到算法優(yōu)化，再到應用場(chǎng)景的拓展，每一步都可能帶來(lái)新的市場(chǎng)機會(huì )。從智能硬件到云計算，再到物聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域，AI技術(shù)的深入應用都將成為市場(chǎng)的關(guān)注焦點(diǎn)。AI對算力的要求是需要大量的并行及重復計算，GPU正好有這個(gè)專(zhuān)長(cháng)，時(shí)勢造英雄，因此GPU就出山擔此重任。
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就在近期，在一則對英偉達CEO黃仁勛的最新專(zhuān)訪(fǎng)中，黃仁勛表示：當下我們正處于生成式人工智能革命的開(kāi)端，機器人基礎模型可能即將出現，新一代GPU性能超乎想象，今年到明年，GPU都會(huì )供不應求！
面對國外的行業(yè)龍頭，國內GPU在對標的同時(shí)也在不斷進(jìn)步，縮小與頭部公司的差距，在我看來(lái)，GPU 有傳統 2D/3D 圖形渲染 GPU 和專(zhuān)注高性能計算的GPU兩條主要的發(fā)展路線(xiàn)。隨著(zhù)國家的政策支持及廠(chǎng)商的大力投入，國產(chǎn)GPU 廠(chǎng)商在圖形渲染 GPU 和高性能計算 GPGPU 領(lǐng)域上均推出了較為成熟的產(chǎn)品，在性能上不斷追趕行業(yè)主流產(chǎn)品，在特定領(lǐng)域達到業(yè)界一流水平。在軟件支持方面，國產(chǎn)GPU企業(yè)正在積極與主流操作系統、開(kāi)發(fā)環(huán)境以及圖形處理軟件等進(jìn)行適配，確保用戶(hù)能夠流暢地使用各種應用軟件。同時(shí)，一些企業(yè)還在推動(dòng)GPU在人工智能、云計算等新興領(lǐng)域的應用，為國產(chǎn)GPU生態(tài)注入新的活力。
生態(tài)方面國產(chǎn)廠(chǎng)商大多兼容英偉達 CUDA，融入大生態(tài)進(jìn)而實(shí)現客戶(hù)端導入。
我國移動(dòng)GPU和桌面GPU兩大主要終端應用場(chǎng)景市場(chǎng)持續保持增長(cháng)。全球GPU的市場(chǎng)已經(jīng)達到了448億美元，我國約占全球市場(chǎng)規模的24.7%?；ヂ?lián)網(wǎng)、政府側、服務(wù)、電信、金融、制造、教育等領(lǐng)域是GPU算力需求較大的領(lǐng)域，目前國產(chǎn)GPU企業(yè)都在積極朝大模型方向布局，包括訓練和推理。另外軟件和生態(tài)建設也在加速推進(jìn)。
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沐曦
沐曦于2020年9月成立于上海，致力于為異構計算提供全棧GPU芯片及解決方案，可廣泛應用于人工智能、智慧城市、自動(dòng)駕駛、數字孿生、元宇宙等前沿領(lǐng)域。公司擁有技術(shù)完備、設計和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗豐富的團隊，核心成員平均擁有近20年高性能GPU產(chǎn)品端到端研發(fā)經(jīng)驗。
公司擁有完全自主研發(fā)的GPU IP、指令集和架構，以及兼容主流GPU生態(tài)的完整軟件棧（MXMACA），產(chǎn)品具備高能效、高通用性。目前已推出MXN系列GPU（曦思）用于A(yíng)I推理，MXC系列GPU（曦云）用于A(yíng)I訓練及通用計算，以及MXG系列GPU（曦彩）用于圖形渲染，可滿(mǎn)足數據中心對高能效和高通用性的算力需求。
沐曦擁有目前國內出生于全球頂級GPU廠(chǎng)商的全建制團隊，擁有二十年高性能GPU從設計到量產(chǎn)交付的全流程經(jīng)驗。作為初創(chuàng )公司，成立一年內獲得四輪共數十億人民幣的融資。2021年8月25日，公司獲得十億人民幣融資，由國調基金和中網(wǎng)投領(lǐng)投，和利資本、紅杉中國等跟投。通過(guò)此輪融資，進(jìn)一步加強了沐曦在高性能GPU領(lǐng)域的研發(fā)投入。
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海光信息
海光信息主要從事高端處理器、加速器等計算芯片產(chǎn)品和系統的研發(fā)、設計和銷(xiāo)售。公司的產(chǎn)品包括海光通用處理器（CPU）和海光協(xié)處理器（DCU），具有成熟而豐富的應用生態(tài)環(huán)境，內置專(zhuān)用安全硬件，可滿(mǎn)足互聯(lián)網(wǎng)、金融、能源等行業(yè)的廣泛應用需求。
其系列產(chǎn)品海光 8100 采用先進(jìn)的 FinFET 工藝，以GPU架構為基礎，兼容通用的“類(lèi) CUDA”環(huán)境以及國際主流商業(yè)計算軟件和人工智能軟件，可充分挖掘應用的并行性，發(fā)揮其大規模并行計算的能力。
摩爾線(xiàn)程成立于2020年，是一家以全功能GPU芯片設計為主的集成電路高科技公司，能夠為廣泛的科技生態(tài)合作伙伴提供強大的計算加速能力，致力于打造為下一代互聯(lián)網(wǎng)提供多元算力的元計算平臺。
值得一提的是，摩爾線(xiàn)程的創(chuàng )始人是原NVIDIA全球副總裁、中國區總經(jīng)理張建中先生。核心創(chuàng )建團隊基本都來(lái)自NVIDIA，擁有完整的高端芯片人才團隊，全面覆蓋GPU芯片IP研發(fā)、系統軟硬件設計、生態(tài)建設和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)等。
2022年，摩爾線(xiàn)程就推出了GPU統一系統架構MUSA，發(fā)布并量產(chǎn)“蘇堤”和“春曉”兩顆全功能GPU芯片，這也是國內采用現代GPU架構，唯一內置圖形渲染、視頻編解碼、AI計算加速、物理仿真、科學(xué)計算四大引擎的全功能高端GPU芯片。
12月19日發(fā)布的摩爾線(xiàn)程MTT S4000是專(zhuān)為計算而生的加速卡，基本代表國產(chǎn)計算卡的領(lǐng)軍水平。從圖中可以看到這款卡的一些基本參數。其中，FP32（單精）達到25TFLOPS, FP16（半精）達到100TFLOPS，片間互聯(lián)達到240GB/s。作為對比，NVIDIA的RTX4080的FP16和FP32均為48.74TFLOPS，而H100則達到了FP16為1979TFLOPS，FP32為67TFLOPS的算力；華為的晟騰910的FP16算力為320TFLOPS。
近日，無(wú)問(wèn)芯穹發(fā)布了“無(wú)穹Infini-AI”大模型開(kāi)發(fā)與服務(wù)平臺，并宣布與摩爾線(xiàn)程達成深度戰略合作。
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壁仞科技
壁仞科技創(chuàng )立于 2019 年，在 GPU、DSA（專(zhuān)用加速器）和計算機體系結構等領(lǐng)域具有深厚的技術(shù)積累。公司致力于開(kāi)發(fā)原創(chuàng )性的通用計算體系，建立高效的軟硬件平臺，同時(shí)在智能計算領(lǐng)域提供一體化的解決方案。
2022 年 8 月公司發(fā)布的通用 GPU 芯片 BR100 創(chuàng )下全球通用 GPU 算力記錄，峰值算力達到國際廠(chǎng)商在售旗艦產(chǎn)品 3 倍以上。BR100 率先采用 Chiplet 技術(shù)、新一代主機接口PCIe 5.0、支持 CXL 互連協(xié)議，確立了公司在國內廠(chǎng)商間的技術(shù)領(lǐng)先地位。公司堅持自主研發(fā)，同步推出原創(chuàng )架構“壁立仞”和自研BIRENSUPA 軟件平臺，實(shí)現了 BR100 性能的大幅提升。
以壁仞科技于 2022 年8 月發(fā)布的首款 GP GPU BR100 為例，該芯片采用 Chiplet 技術(shù)，16 位浮點(diǎn)算力達到 1000T 以上、8 位定點(diǎn)算力達到 2000T 以上，單芯片峰值算力達到 PFLOPS級別，是國際廠(chǎng)商在售旗艦產(chǎn)品的 3 倍以上，創(chuàng )造了全球通用 GPU 的算力記錄。
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不僅如此，國內也有一些廠(chǎng)商，依靠著(zhù)IP及豐富的產(chǎn)品類(lèi)型，不斷在GPU領(lǐng)域活躍著(zhù)。
寒武紀
寒武紀是國內領(lǐng)先人工智能芯片設計企業(yè)，搭建廣泛覆蓋終端、云端、邊緣端場(chǎng)景的智能芯片產(chǎn)品體系。公司面向終端、云端、邊緣端三大場(chǎng)景，分別研發(fā)推出終端智能處理器IP（智能處理器的產(chǎn)品級實(shí)現方案，由核心架構、代碼、文檔等組成）、云端智能芯片及加速卡（用于加速特定領(lǐng)域應用程序的板卡產(chǎn)品，以計算芯片為核心部件）、邊緣智能芯片及加速卡等產(chǎn)品，適用于各類(lèi)智能終端、云服務(wù)器、邊緣計算設備等，并為該三類(lèi)產(chǎn)品，研發(fā)推出統一的基礎系統軟件平臺，為客戶(hù)提供豐富芯片產(chǎn)品與系統軟件解決方案，致力構建云、邊、端一體的智能生態(tài)。
寒武紀推出的新款智能加速卡 MLU370-X8/M8、訓練整機玄思 1001智能加速器(MLU-X1001)。首次將雙芯片四芯粒思元370整合在MLU370-X8智能加速卡中，提供了兩倍于標準思元370加速卡的內存、編解碼資源，同時(shí)搭載MLU-Link?多芯互聯(lián)技術(shù)。在YOLOv3、Transformer、BERT和ResNet101訓練任務(wù)中， 8卡并行平均性能達350W RTX GPU的155%。
寒武紀1A、寒武紀1H應用于華為海思等旗艦智能手機芯片內，已集成在超過(guò)1億臺智能手機及其他智能終端中。思元系列芯片及對應加速器產(chǎn)品，已應用在中科曙光、浪潮、聯(lián)想等多家廠(chǎng)商的服務(wù)器中?；诖?，公司產(chǎn)品輻射互聯(lián)網(wǎng)、云計算、能源、教育、金融、電信、交通、醫療等行業(yè)，支持人工智能行業(yè)各類(lèi)中小企業(yè)發(fā)展。
在2023年度中國AI芯片先鋒企業(yè)TOP 30中，寒武紀入選。寒武紀入選2023中國AI芯片先鋒企業(yè)TOP30
寒武紀子公司與中國一汽合作，聚焦智能駕駛芯片研發(fā)與應用
寒武紀入選2022年度人工智能領(lǐng)航企業(yè)TOP50
芯原股份
芯原依托自主半導體 IP，為客戶(hù)提供平臺化、全方位、一站式芯片定制服務(wù)和半導體 IP 授權服務(wù)，擁有獨特的“芯片設計平臺即服務(wù)”經(jīng)營(yíng)模式。公司可提供高清視頻、物聯(lián)網(wǎng)連接、數據中心等多種一站式芯片定制解決方案，擁有自主可控的圖形處理器 IP、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理器 IP 等五類(lèi)處理器 IP 及 1400 多個(gè)數?；旌?IP 和射頻 IP，可快速打造出從定義到測試封裝完成的半導體產(chǎn)品，業(yè)務(wù)范圍覆蓋消費電子、汽車(chē)電子、物聯(lián)網(wǎng)等多種應用領(lǐng)域。據 IPnest 在 2021 年的統計，芯原的半導體 IP 銷(xiāo)售收入排中國大陸第二，全球第七，其中公司的圖形處理器 IP 排名全球前三。
公司的GPU IP已被眾多主流和高端的汽車(chē)品牌所采用，同時(shí)，公司基于約 20年 Vivante GPU 的研發(fā)經(jīng)驗，所推出的 Vivante 3D GPGPU IP 還可提供從低功嵌入式設備到高性能服務(wù)器的計算能力，滿(mǎn)足廣泛的人工智能計算需求。
采用芯原NPU IP的AI類(lèi)芯片已在全球出貨超過(guò)1億顆
賽昉基于RISC-V的JH-7110智能視覺(jué)處理平臺采用了芯原的顯示處理器IP
嘉楠基于RISC-V的端側AIoT SoC采用了芯原的ISP IP和GPU IP
近些年國產(chǎn)GPU正在蓬勃發(fā)展，不過(guò)相較于國際巨頭，仍然存在較大差距。近年來(lái)，大模型快速發(fā)展，國產(chǎn)GPU在大模型訓練方面的不足也凸顯出來(lái)，在大模型訓練及軟件和生態(tài)方面都面臨諸多挑戰，舉個(gè)例子，多媒體和圖形處理都屬于單精度浮點(diǎn)計算（FP32）的計算需求，雙精度浮點(diǎn)計算能力FP64是進(jìn)行高算力計算的硬性指標。英偉達的A100同時(shí)具備上述兩類(lèi)能力，而國內大多GPU只能處理單精度浮點(diǎn)計算。
但在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等多下游領(lǐng)域快速發(fā)展情況下，我國數據中心端、云廠(chǎng)商以及智算領(lǐng)域對GPU需求也極為旺盛，在中美貿易戰、全球芯片供應不穩定的情況下，我國發(fā)展AI行業(yè)，形成自主可控的芯片供應體系，為國產(chǎn)GPU提供了進(jìn)入市場(chǎng)的機會(huì )。所以整體看來(lái)，國產(chǎn)GPU市場(chǎng)空間還是相當廣闊的。
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