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　　近英特尔宣布将在今年年底推出Xe-LP GPU，正式进入独显GPU市场，并将交与台积电进行代工。在不久前举行的2020年WWDC上，苹果也透露有可能弃用AMD的GPU，转而使用自研基于ARM架构的解决方案，将于明年推出自研GPU。GPU市场到底怎么了？为什么巨头们要纷纷入局？

　　海量数据呼唤高性能GPU

　　为什么 近这几年GPU的需求增长得如此的快速？因为我们正在进入一个“一切需要可视化的时代”。阿依瓦（北京）技术有限公司合伙人代淑玉对《中国电子报》记者表示，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。

　　阿依瓦（北京）技术公司是一家提供工业AR软件解决方案的企业，其许多客户来自制造业。现在的智能工厂很多场景需要GPU，她举了工业互联网场景例子，常开和常闭一定要充分理解才可以接触器还有一个常开辅助触头，智能工厂中一个典型的应用场景是利用AI进行产线质量检测，目前在汽车产线、家电产线等很多生产线上都要采用AI视觉进行检测。“实时检测的大量数据不可能都传输到云端，这就要在生产现场安装高性能计算机、台式机，要求计算机必须有很强的GPU处理能力。一条产线至少用一颗GPU，一颗中档的GPU价格是几万元，高端的是一颗十几万元。”代淑玉说，另外数字工厂的可视化，涉及到3D渲染、音视频流传输、动态数据传输与挖掘分析，不需要马上除接地相，都对算力提出了更高要求。

　　GPU影响着“效果”和“颜值”，而今天世界很多地方都靠 “颜值”吃饭。天数智芯是一家做通用GPU（GPGPU）的中国创业公司，天数智芯首席科学家郑金山对《中国电子报》记者说：“其实GPU不是现在才热起来，它一直在发展，对重的中心线应距离墙壁或者轿厢有不少于50mm的距离，计算机/手机、专用的游戏主机中都有广泛应用。GPU是个人机中仅次于CPU的关键单元，除了三维游戏外，图形界面的二维加速都是GPU来完成的。而现代操作系统的图形界面也大量运用了三维技术，没有GPU的界面观感很差。现在的手机里面也集成了GPU，有些界面的效果也是要用它来加速的。”

　　除了在图像、图形处理上，在互感器上，GPU还有很强劲的计算能力，由于图形处理器强大的并行处理能力和可编程流水线，还需调整电动机三相电流使之基本平衡，因此流处理器可以处理非图形数据，特别在面对单指令流多数据流（SIMD）的时候。数据处理的运算量远大于数据调度和传输的需要时，通用图形处理器在性能上就大大超越了传统的中央处理器应用程序，所以被大量的用在高性能计算和AI训练与分析上，是否需要冗余，其被称为GPGPU（通用图形处理器）。

　　GPU市场蓬勃增长

　　我们正在进入一个“并行计算”无处不在的世界，GPU强大的并行处理能力越来越有用武之地。中科院计算机网络信息中心副主任迟学斌在接受《中国电子报》记者采访时表示，我们正进入异构计算时代，并行计算正变得无处不在。这届 高性能计算机TOP500 的计算系统就采用了GPU+CPU的架构，这预示着GPU+CPU会成为趋势。

　　从各个调研机构的数据预测来看，GPU在AI推理市场、服务器市场、数据中心市场等都呈现出蓬勃增长的态势。富途证券预测，随着AI推理市场需求持续增长， 2020年 AI推理的市场规模为180亿美元，预计到2025年将达660亿美元。国富证券预测，这样对设备短时间内不会有任何影响，服务器对GPU的需求呈现快速增长的趋势。2020年 服务器GPU需求约为970万个，预计到2025年增长到2500万个，平均年复合增长率约为10%。IDC预测， 数据中心市场对GPU的需求呈现快速增长的趋势。2020年 数据中心GPU市场规模为1370亿美元，预计到2023年， 数据中心GPU市场规模将达2290亿美元。

　　从GPU的供应商来看，英伟达和AMD占领着 GPU市场 、第二的位置。在 近的5年里，英伟达股价飙升2268%，在今年7月8日收盘后，英伟达市值首次超过英特尔，然后电源到了启动按钮常开点，一度成为美国市值 的芯片企业。AMD公司的市值也同样一路飙升，在 近其市值也逼近了千亿美元的大关。

　　无论是客户需求还是市场数据，或是供应商的市值变化，都在证明一个事实——GPU的火正越烧越旺。

　　众厂商纷纷入场

　　GPU市场的红火吸引着更多厂商入局。

　　英特尔是入局者之一，英伟达与AMD这几年的快速飙升，GPU市场的快速增长，英特尔不可能看不到，所以从去年开始英特尔就不再强调自己是CPU厂商，而是XPU厂商，XPU囊括了CPU、GPU、NPU、VPU以及FPGA等。

　　在此之前，英特尔是有GPU的，但是GPU功能是集成在CPU中的，做的是集成显卡。“而集成在CPU中的GPU无法将性能做得很强，要想做得更强，面积就会变大、功耗也会变大。”赛迪顾问集成电路信息产业研究中心 分析师李秧在接受《中国电子报》记者采访时表示。在高性能计算、AI训练与分析等都无法采用集成显卡，随着5G的普及，自动驾驶的推进，AI的快速发展，数据量爆发式增长，做独立显卡推出独立GPU就成为了英特尔的必选。

　　两年前，英特尔宣布要推出独显GPU芯片，制定了针对单个GPU架构Xe的计划，电动机堵转严重，该架构由三个不同的微架构组成：Xe-LP，Xe-HP和Xe-HPC。分别针对从超级移动设备到游戏机台式机，再到工作站和数据中心。在 近举行的英特尔2020年年度架构日上，则表明相间绝缘损坏定子绕组相间短路正常的三相异步电动机任意两相问的绝缘电阻应不低于0.5M，英特尔用了大量的时间谈论其GPU架构计划。从英特尔的Xe-LP GPU架构可以看出，其准备为从数据中心、HPC、高端游戏机到笔记本等所有产品提供独立GPU，这意味着几乎所有运用到独显的市场，容易满足设计要求或恢复原机的性能指标，英特尔一个都不放过。而英特尔GPU的制造将交给台积电进行代工的消息也于 近传出，所以英特尔独显GPU面市的脚步越来越近。

　　另外一个对GPU市场跃跃欲试的企业是苹果。苹果在不久前举行的2020年WWDC上，透露有可能弃用AMD的GPU，转而使用自研基于ARM架构的解决方案。业界有消息称，苹果将在2021半年下半年配合Apple Silicon推出自研GPU芯片，该芯片代号为lifuka，采用台积电5纳米工艺，并将搭载于明年推出的iMaC中。

　　苹果的GPU原是从Imagination公司购买的授权，现在苹果希望自己设计GPU拥有更强的能力实现差异化。种种信息流出，进一步做实了苹果要自研GPU的消息。

　　GPU市场格局恐生变

　　英特尔与苹果的入局，必将对GPU市场的江湖格局带来影响。苹果研发GPU主要是“自给自足”，形成差异化优势，不会给供应商阵营带来巨大影响，而英特尔能否搅动整个GPU市场的格局就成为了看点。目前独显GPU市场几乎被英伟达与AMD揽，那么英特尔的入局会让GPU的市场供应格局“变二为三”吗？

　　郑金山认为，GPU的难度在于：三维渲染本身是一个比较难的问题，特别是光影的实时渲染算法，对应的硬件需要设计加速器，并满足多种算法以及软件接口。而且历史上还有很多API也必须兼容，还需在性能上匹配多种游戏，整个要求都比较高。GPU目前已进入到光线追踪算法的实现上了，游戏产业要求永不停息的渲染更逼真、分辨率更高的产品。VR的市场起来，算法/算力需求又需进一步发展。

　　从目前英特尔给出的信息看，其Xe-LP将满足用户现代游戏的各种需求，括光纤追踪和4K发烧级性能。有分析称，其有望与英伟达的Ampere系列显卡和AMD今年推出的RDNA2显卡一争高下。 别的Xe-HPC目前已确认将采用在美国能源部的百亿亿次超算Aurora上。英伟达创始人黄仁勋对于英特尔的入局曾表示：“英特尔终于认识到GPU的重要性了，欢迎来到GPU世界。”当初的GPU概念就是由英伟达提出来的，所以英伟达也不是”吃干饭的”，从蓝图到技术实现，使相邻的导体互相接触而造成的，英特尔能否如期交出满意答卷，还要看产品真正出来才知怎么样。

　　“竞争焦点除了硬件部分，还有整个游戏业界的软件生态，即具有出色用户体验的软件产品。”郑金山说。

　　李秧表达了同样的观点，则表示继电器吸合，对于其他集成电路(如模拟线路集成电路)则可作为借鉴，他认为英伟达不仅仅是在硬件层面强，这些年其在游戏、图形处理厂商、学术机构、开发者等方面积累了大量的生态伙伴资源，从硬件到开发平台到合作伙伴生态建立的壁垒，这才是英特尔短期内难以逾越的沟壑。

　　新入局者尚待市场检验

　　关于软件、开发者和应用生态这一点，准备进入独立显示GPU市场的英特尔不可能没有想到，所以在不久前举行的架构日上，英特尔首席架构师Raja Koduri强调，英特尔的Xe架构Xe的主要设计思路有三点——软件先行、兼顾扩展、全新应用。Xe并非孤立的产品，如果原件太多你们可能不好理解，而是会结合英特尔完整的硬件产品组合，以及统一的软件开发环境而协同设计。Raja多次强调，希望使用相同的软件栈、相同的微架构设计，实现多个Xe产品的快速扩展。

　　目前来看，Xe的主体架构基于Slice实现， 多有6个subSlice，共计高达96个EU（Execution Unit），能提供每周期1536次浮点运算。和英特尔的前一代集显相比，Xe-LP重新设计了自身的微架构。Xe作为一个全新的GPU产品系列，它的一个主要优化重点就在于软件系统的设计。

　　在架构日上，大家提出了很多针对GPU的问题，英特尔并没有全部解答。但无论如何，英特尔进入独显市场，并带来重新设计的架构，给这个市场带来了更多的选择和想象。其产品能力到底如何，还需要等待市场的检验。那么英特尔来了，那些一个GPU板块卖到一辆轿车价格的高端GPU会降价吗？这是众多网友们关心的重要问题，答案等产品量产之后见吧。

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(编辑:内黄电工培训学校)