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發(fā)布日期：2022/03/24 瀏覽次數(shù)：2413次
◆ GPU是什么？
GPU全名為Graphics Processing Unit，又稱視覺處理器、圖形顯示卡。起初，它的作用跟它的名字一樣，主要專注于計算機圖形圖像領(lǐng)域，負責渲染出圖像的2D、3D和VR效果。后來人們發(fā)現(xiàn)，GPU非常適合并行計算，可以加速現(xiàn)代科學(xué)計算，GPU也因此不再局限于游戲和視頻領(lǐng)域?？偨Y(jié)來說GPU主要有以下功能：圖形繪制、視頻渲染、海量計算、AI運算等。
◆ 全球GPU市場規(guī)模和競爭格局
2020年全球GPU市場價值預(yù)計為254億美元，預(yù)計2027年將達到1853億美元，年平均增速為32.8%。如今，全球GPU市場已經(jīng)進入到了寡頭壟斷格局：在傳統(tǒng)的PC GPU市場中，排名前三的Nvidia、AMD、Intel的營收幾乎可以代表整個GPU行業(yè)收入，英偉達的收入占56%、AMD占26%、英特爾占18%。在手機和平板GPU方面，ARM Mali GPU供應(yīng)商中占43%的市場份額，高通和蘋果分別占有36%和12%。
◆ 國內(nèi)GPU發(fā)展現(xiàn)狀
國產(chǎn)GPU的發(fā)展遠落后于國外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)出了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的嵌入式GPU芯片——螢火蟲1號，才正式開啟了國產(chǎn)GPU的發(fā)展格局，但是國產(chǎn)GPU對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，讓我們深刻意識到，我國集成電路自給率處于較低水平，芯片的國產(chǎn)替代化勢在必行！中國GPU市場規(guī)模和潛力非常巨大，龐大的整機需求和制造能力帶來了巨量的GPU采購量，GPU的國產(chǎn)化替代顯得更為緊迫。近些年，計算機整機和智能手機兩類產(chǎn)品體量龐大，2019年國內(nèi)智能手機出貨量3.72億部，電子計算機整機年產(chǎn)量達到3.56億臺，GPU需求量大且單價非常高，市場規(guī)模非?？捎^。同時，服務(wù)器GPU伴隨著整機出貨的快速成長，需求量增長也較為迅速，年均增長在20%以上。
目前，在國家對集成電路產(chǎn)業(yè)的政策支持下，國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)投資發(fā)展異?；馃?，GPU產(chǎn)業(yè)也不例外。但對GPU這個產(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GPU圖像處理復(fù)雜技術(shù)門檻，利用GPU的并行計算的能力，主打GPGPU、云計算、AI計算等。另一種是通過IP授權(quán)或者拿來主義，以便快速推出產(chǎn)品，得到市場和投資人的認可。這兩種方式短期內(nèi)或許能快速實現(xiàn)投資認可和營收，但是不利于這個產(chǎn)業(yè)的長遠發(fā)展，弊端顯而易見，不管是在后期的技術(shù)深入、技術(shù)迭代方面，還是在知識產(chǎn)權(quán)自主化方面，甚至于在國外制裁卡脖子的情形下都會受制于人。
◆ 國產(chǎn)自主可控GPU的踐行者
正是看到了國產(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)運而生，于2018年成立，立志為國家信息安全而創(chuàng)芯，研制完全自主可控的國產(chǎn)GPU芯片。
智繪微核心研發(fā)團隊擁有多款CPU，DSP，GPU等相關(guān)芯片的開發(fā)并流片驗證通過的經(jīng)驗。公司成立之初走訪了各大科研院所及用戶單位，針對需求開展研發(fā)設(shè)計，成功研發(fā)了第一款高性能桌面級顯卡GPU芯片IDM919。
IDM919采用了自研編譯器和指令集架構(gòu)，使其達到了高性能性、高穩(wěn)定性和高安全可靠性，同時已與麒麟、統(tǒng)信、龍芯等主要國內(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算等；并在2020年成功流片，完成了各項功能測試，并與多個國產(chǎn)操作系統(tǒng)進行適配工作，性能達到當時國內(nèi)領(lǐng)先水平。
在第一款高性能桌面級顯卡GPU芯片成功流片的基礎(chǔ)下，智繪微啟動了第二款全新架構(gòu)GPU芯片IDM929的研發(fā)工作，通過設(shè)計全新的指令下發(fā)機制、優(yōu)化了API執(zhí)行效率、設(shè)計全新的vertex和pixel調(diào)度機制、實現(xiàn)硬件模塊的流水化設(shè)計以及自研微架構(gòu)的計算核心迭代，使其性能達到了第一款芯片的十余倍。
架構(gòu)和內(nèi)部實現(xiàn)原理我們將在后面的中給大家詳細介紹
◆ 國產(chǎn)GPU的結(jié)論與展望
近些年，國外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。而國內(nèi)GPU芯片的研制更多的還是拿來主義，在科學(xué)計算、人工智能及新型的圖形渲染技術(shù)方面仍然和國外領(lǐng)先水平存在較大差距。
智繪微電子-國產(chǎn)GPU的產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展方向主要考慮3個方面：第一，進一步提升圖形圖像顯示水平，提升國產(chǎn)GPU的基本能力；第二，擴展科學(xué)計算和人工智能計算能力，增強國產(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。
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