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經濟觀察家/國產算力GPGPU的挑戰與機遇\淵謀遠略\袁 淵

  圖:「十四五」規劃等政策文件明確將芯片產業作為重點發展領域,為國產GPGPU產業的發展提供了良好的政策環境和發展動力。

近年國產通用圖形處理器(GPGPU)企業呈現出蓬勃發展的態勢,逐漸在市場中嶄露頭角。目前,中國已形成了一批具有一定實力和特色的GPGPU企業,其在不同的細分領域和應用場景中發揮着重要作用。

國產GPGPU企業在技術研發方面取得顯著進展,在多個關鍵技術領域實現了突破。在芯片架構方面,摩爾線程的MUSA架構已迭代到四代,該架構支持多種計算任務協同處理,為全功能GPU的實現奠定了基礎。沐曦集成電路擁有完全自主研發的GPUIP、指令集和架構,其首款異構GPU產品MXN100採用7納米製程,已在推理側得到應用。

在製程工藝方面,雖然中國整體與國際先進水平仍有差距,但也不斷追趕。部分國產GPGPU產品採用12納米、7納米等製程工藝,如燧原科技的邃思2.0採用GlobalFoundries12納米工藝,沐曦的MXN100採用7納米製程。隨着中國芯片製造企業技術不斷進步,未來有望為國產GPGPU提供更先進的製程工藝支持。

在計算性能提升方面,國產GPGPU也取得一定成果。寒武紀的思元590在FP16算力方面表現較為突出,海光信息的BW100也具備不錯的計算能力。部分企業通過優化芯片架構、增加計算核心數量等方式,不斷提升產品的計算性能。

國產GPGPU產品在多個領域得到了應用,市場份額逐步提升。在信創市場,國產GPGPU產品發揮着重要作用。中微電科技的「南風」系列GPU芯片已與長城信創台式機、麒麟操作系統、飛騰處理器等實現完全兼容,運行穩定,滿足了黨政、金融及安防等信創產業鏈專用整機電腦PC顯卡需求。景嘉微的圖形處理芯片在信創桌面電腦中也有一定應用,隨着信創產業的不斷發展,國產GPGPU在該領域的市場空間將進一步擴大。

在邊緣計算領域,國產GPGPU產品也開始嶄露頭角。例如,摩爾線程面向機器人和邊緣計算市場的E300,性能規格超越英偉達同代系產品,能夠為邊緣設備提供強大的算力支持,實現本地數據的快速處理和分析。在工業互聯網中,邊緣端的設備利用國產GPGPU進行實時數據處理和決策,提高了生產效率和設備運行的穩定性。

關鍵技術細節未夠成熟

國產GPGPU在核心技術上仍面臨諸多瓶頸。在芯片架構設計方面,雖然中國企業在自主架構研發上取得了一定進展,但與國際巨頭的先進架構相比,在計算效率、資源利用率等方面仍有差距。國際巨頭的架構經過多代迭代優化,能夠高效地處理各種複雜計算任務,而國產架構在一些關鍵技術細節上還不夠成熟,影響了芯片的整體性能。

在高端製程工藝方面,中國芯片製造企業的技術水平與國際領先的台積電、三星等企業存在差距,難以提供3納米、5納米等先進製程工藝支持。這導致國產GPGPU在追求更高性能時受到製程工藝的限制,無法像國際產品那樣通過先進製程來提升芯片性能。

部分零件與材料依賴進口

在關鍵零部件和材料方面,國產GPGPU對國外供應商存在一定依賴。例如,HBM內存等關鍵零部件,中國的生產能力和技術水平相對不足,大量依賴進口,這不僅增加了產品成本,還存在供應鏈安全風險。在芯片製造所需的光刻膠、特種氣體等材料方面,中國也需要進一步提升自主供給能力。

產業生態不完善是制約國產GPGPU發展的重要因素。軟件生態建設滯後,缺乏統一的編程框架和開發工具。不同國產GPGPU企業的產品往往採用不同的架構和指令集,導致開發者需要為不同產品進行針對性的開發和適配,增加了開發成本和難度。同時,基於國產GPGPU的應用程序數量較少,許多主流的行業軟件和深度學習框架對國產產品的支持不夠,影響了國產GPGPU的市場推廣和應用。

開發者生態尚未形成規模。國際巨頭擁有龐大的開發者社區,開發者之間能夠相互交流經驗、共享資源,促進技術創新和應用發展。而國產GPGPU的開發者數量相對較少,缺乏活躍的開發者社區,難以形成技術創新的合力。企業在吸引和培養開發者方面也面臨一定的挑戰,開發者更傾向於選擇生態成熟的國際產品進行開發。

產業鏈協同不足,上下游企業之間的合作不夠緊密。芯片設計企業與製造企業、封裝測試企業、軟件開發商等之間的溝通協調機制不夠完善,導致產品研發周期長、成本高,難以快速響應市場需求。在標準制定方面,國產GPGPU缺乏統一的行業標準,各企業各自為戰,影響了產業的整體發展效率。

隨着國際競爭日益激烈,國產GPGPU面臨着來自國際巨頭的強大壓力。英偉達、AMD等國際廠商憑藉技術優勢和市場地位,不斷推出高性能的新產品,擠壓國產GPGPU的市場空間。他們在全球範圍內建立了廣泛的銷售渠道和客戶群體,具有強大的品牌影響力,使得國產GPGPU在國際市場和國內高端市場的競爭中處於不利地位。

加大產業扶持力度

此外,國際形勢複雜多變,技術封鎖加劇了國產GPGPU的發展難度。部分國家為了維護自身的技術優勢和產業安全,對中國的高端芯片技術和產品實施出口管制和技術封鎖,限制了國產GPGPU企業獲取先進技術和設備的渠道。這使國產GPGPU在核心技術突破和產品升級方面面臨更大的困難,延長了與國際先進水平的差距。

國產GPGPU產業面臨着諸多發展機遇。中國數字經濟的快速發展,帶來了巨大的算力需求。隨着人工智能、大數據、雲計算等技術在各行各業的廣泛應用,對於GPGPU的需求呈指數級增長。中國龐大的市場為國產GPGPU提供了廣闊的應用空間,企業可以依託中國市場進行產品迭代和技術創新,不斷提升產品性能和競爭力。

國家政策大力支持國產芯片產業發展。政府推出了一系列政策措施,如稅收優惠、資金扶持、人才引進等,鼓勵芯片企業進行技術研發和產業升級。「十四五」規劃等政策文件明確將芯片產業作為重點發展領域,為國產GPGPU產業的發展提供了良好的政策環境和發展動力。

新興應用場景的湧現,為國產GPGPU提供了新的發展機遇。在邊緣計算、物聯網、工業互聯網等領域,對GPGPU的需求逐漸增加,這些領域的應用場景,對於算力的要求相對靈活,國產GPGPU可以憑藉性價比優勢和針對性的產品設計,在這些新興領域佔據一席之地,實現市場突破。

為推動國產GPGPU產業的發展,需要採取一系列應對策略。在技術研發方面,加大核心技術攻關力度。企業應增加研發投入,加強與高校、科研機構的合作,攻克芯片架構、製程工藝、關鍵材料等核心技術瓶頸。注重自主創新,形成具有自主知識產權的核心技術,減少對國外技術的依賴,同時積極跟蹤國際先進技術發展趨勢,吸收借鑒先進經驗,提升自身的技術水平。

加強企業合作建生態圈

在產業生態建設方面,加強企業間的合作,共同構建完善的產業生態。推動建立統一的編程框架和開發標準,降低開發者的開發難度和成本。鼓勵軟件企業和開發者基於國產GPGPU進行應用開發,豐富應用程序數量。政府可以牽頭成立產業聯盟,促進產業鏈上下游企業的協同發展,形成產業合力。

在市場拓展方面,充分利用中國龐大的市場需求,深耕細分市場。針對不同行業和應用場景的需求,開發個性化的產品和解決方案,提高產品的市場適應性和競爭力。積極拓展國際市場,通過技術合作、產品出口等方式,提升國產GPGPU的國際影響力和市場份額。

在政策支持方面,進一步完善政策體系,加大對於國產GPGPU產業的扶持力度。增加財政投入,支持企業的技術研發和生態建設項目。加強人才引進和培養,建立健全人才培養體系,為產業發展提供充足的人才保障。優化市場環境,加強知識產權保護,鼓勵企業進行技術創新和市場競爭。

(作者為外資投資基金董事總經理)