根据技术市场研究公司JonPeddieResearch的一份新报告，随着中国寻求在人工智能和半导体主权方面获得优势，中国拥有数量异常多的GPU初创公司。随着对人工智能(AI)、高性能计算(HPC)和图形处理的需求以前所未有的速度增长，近年来全球GPU制造商的数量也在增长。在PC的独立显卡方面，AMD和Nvidia处于领先地位，而英特尔正在努力追赶。在80年代和90年代，全球有多达数十家公司在研发显卡和独立图形处理器，但在3D游戏中获得最高性能的残酷竞争中，大多被淘汰出局。到2010年左右，只有AMD和Nvidia能够为游戏和计算提供具有竞争力的独立GPU，而其他公司则专注于集成GPU或GPUIP。从2015年左右开始，在中国推动技术自给自足以及人工智能和高性能计算成为高科技大趋势的推动下，中国PCGPU开发人员的数量开始快速增加。据JonPeddieResearch称，目前共有18家公司正在开发和生产GPU。有两家公司开发主要用于智能手机和笔记本电脑的SoC绑定GPU，六家开发GPUIP，以及11家专注于PC和数据中心GPU的GPU开发商，包括AMD、英特尔和Nvidia。事实上，如果再加上比人科技、天数智芯等中国企业，GPU企业的数量会更多。不过，碧仁科技和天数智芯目前只专注于AI和高性能计算，因此JPR并不认为他们是传统意义上的GPU开发商。中国的技术救赎之路：GPU的发展中国作为世界第二大经济体，几乎在所有方面都不可避免地要与美国等发达国家展开竞争。中国竭尽所能吸引世界各地的工程师。事实上，在中国，每年都有数百家新的IC设计公司成立。他们开发从微型传感器到复杂通信芯片的各种产品，以期与西方供应商实现自给自足。但要真正跳入人工智能和高性能计算浪潮，你需要CPU、GPU和专用计算加速技术。在CPU方面，中国在制造设备和技术上面临着美国越来越严格的技术封锁，中国不可能很快赶上全球先进水平。然而，在另一个轨道上，可以说开发和生产像样的GPU比尝试构建有竞争力的CPU更有成效。“对于中国企业来说，人工智能培训是自研GPU的主要驱动力，一方面是因为英伟达的GPU太贵，另一方面是出于自给自足的愿望。”JPR负责人JonPeddie说。GPU本质上是并行设备，内部有大量的计算单元可以用于冗余，这使得GPU更容易启动和运行，每个晶体管的成本相对较低，整体良率也不错。此外，GPU的并行特性使其更容易以可扩展的方式实施部署。与CPU相比，GPU在设计和制造方面对工艺技术的要求没有那么严格。即便是国内最先进的芯片厂商中芯国际，没有台积电那样先进的生产技术，也依然可以借助GPU性能扩展的方式。达到足够好的性能。事实上，即使中国的GPU开发者失去使用台积电先进节点（N7及以下）的机会，至少他们中的一部分仍然可以在中芯国际生产更简单的GPU设计，满足AI、HPC和一些游戏/娱乐市场的需求。而且，从国家的角度来看，具有AI和HPC功能的GPU也可以说比CPU更重要，因为AI和HPC支持全新的应用程序，例如自动驾驶汽车和智能城市。虽然美国政府大力限制基于超级计算机的CPU和GPU对中国的出口，但与CPU相比，GPU的设计和制造门槛相对较低，使得这种限制的效果远不如CPU明显。GPU微架构相对容易，但硬件设计成本高昂。然而，应该注意的是，虽然有很多GPU开发人员，但实际上只有两个可以为PC构建具有竞争力的独立GPU。这可能是因为开发GPU架构相对容易，但要正确实现它并设计合适的驱动程序确实很难。CPU和GPU微架构基本上是“科学与艺术的交集”。这些架构是一组复杂的算法，开发它们的团队可能相当小，但可能需要长达数年的时间。可以理解，微架构是在餐巾纸和白板上完成的。至于成本，如果只是架构师自己，团队规模可能只有一个人，也可能三四个人。但任何一种架构、建筑、火箭飞船、网络或处理器都是一盘复杂的棋局。例如，试图预测五年后的制造工艺和标准，成本性能的权衡，增加哪些功能，放弃或忽略哪些功能，这些都是非常棘手和耗时的工作。架构师花了很多时间在脑海中做出假设。比如缓存大25%，如果有6000个FPU，要不要做PCIe5.0I/O总线？这能按时完成吗？等等。由于微架构开发可能需要数年时间并且需要才华横溢的设计师，因此在上市时间至关重要的世界中，许多公司只是从Arm或ImaginationTechnologies等公司获得现成的微架构许可，或者是经过验证的GPUIP。例如，中国的Innosilicon从英国的Imagination获得了GPU微架构IP的许可，用于其FantasyGPU。还有一家中国GPU开发商使用了Imagination的PowerVR架构。与此同时，另一家GPU制造商兆芯使用了ViaTechnologies收购的GPU微架构。开发微架构的成本各不相同，但与现代高端GPU的物理实施成本相比，开发成本相对较低。多年来，苹果和英特尔这两家拥有大量工程人才的公司一直依赖Img进行GPU设计。联发科和其他小型SoC供应商依赖Arm。高通长期使用ATI/AMD，三星在尝试设计自己的图形引擎几年后转而使用AMD。最近，两家新的中国GPU公司聘请了前AMD和Nvidia的架构师，另外两家使用的是Img。进入市场并学习成为架构师的技能、担心什么以及如何解决这些问题的时间是一个非常耗时的过程。“如果你能去一家已经有设计并且已经设计了很长时间的公司，你可以节省很多时间和金钱，而在市场上，时机就是一切。”“这个过程中会出现太多的问题。并不是每一个AMD或者Nvidia设计的GPU都能成为赢家。但是，一个好的架构设计是可以经过几代人的调整，慢慢完善的。”研究机构负责人JonPeddieResearch表示，硬件实施和软件开发的成本对于新的生产工艺来说太高了，据《国际商业时报》估算，采用5纳米级工艺制造的器件设计成本超过5.4亿美元.如果工艺是3nm，设计成本将增加3倍。“如果将布局和平面图、模拟、验证和驱动程序全部考虑在内，GPU开发的成本和时间将呈爆炸式增长，”Peddie解释道。“硬件设计和布局非常简单：如果你错了一条线，可能需要几个月的时间才能弄清楚。”目前，世界上只有少数几家公司有能力开发现代游戏或硬件。AMD和Nvidia的计算GPU（46-800亿晶体管规模）芯片，不过中国碧仁科技发布的BR104和BR100已经达到了差不多的水平。（通过猜测，BR104包含大约385亿个晶体管）。目前，全球11家PC/数据中心GPU设计供应商中有8家来自中国，这不言而喻。也许在不久的将来我们不会在美国公司之外看到具有竞争力的独立游戏GPU。中国能否推出具有竞争力的竞争对手还有待观察。
