國產GPU如何實現長期制勝？

近年來，受需求以及政策、資本的推動，作為圖形渲染和智能計算的航母平台的GPU成為市場寵兒，一眾GPU廠商站上時代潮頭。

據Verified Market Research數據統計，2027年全球GPU市場規模有望達到1853.1億美元，年平均增速高達32.82%，千億級賽道風口已至。

全球GPU市場規模走勢預測

其中，中國GPU市場規模和增長潛力巨大。據賽迪數據顯示，2021年中國大陸GPU市場規模約為70億美元。在當前地緣政治、大國博弈的背景下，相較於有一定積累的國產CPU，GPU的破局更具緊迫性和必要性。國產GPU不僅孕育着千億量級的市場空間，還承擔着國產替代和打破巨頭壟斷的重任。

隨着國內GPU賽道上一個又一個有力的“新跑手”交出真刀真槍的產品，國產GPU正迅速走過“從無到有”，進入“從可用到好用”的迭代階段。

在此趨勢和背景下，芯動科技“風華2號”GPU新品隆重面市。

據介紹，“風華2號”是一款集超低功耗、強渲染、4K高清三屏顯示、4K視頻解碼及智能AI計算於一體的桌面和筆記本GPU，實現了多個自研技術的創新突破。

在新品發佈現場，“風華2號”GPU通過基準測試跑分、辦公軟件、工程製圖、GIS到遊戲娛樂等多種重度典型應用的現場實時演示，向業界全方位展示了其領跑國產桌面、筆記本電腦和工控機賽道的能效，表現震撼全場。

芯動科技CEO敖海展示了採用“風華2號”GPU芯片的無風扇板卡

超低功耗是“風華2號”桌面級GPU的主打亮點。發佈現場，“風華2號”實測能效比領先，在統信4K桌面環境，芯動工程師現場演示了金山WPS、視頻網站、中望CAD、glmark等各種典型桌面渲染應用，操作流暢。桌面應用典型功耗4-15W，實測結果顯示，風華2號運行在低功耗模式下時，即使同時開啟多種應用，工作功耗僅在4瓦左右，其能效比遠優於市場同等算力產品。而其低散熱要求也使得系統可靠性大大增加，可以支持無風扇設計，支持筆記本和MXM一體機。

強渲染能力是“風華2號”的另一突出優勢，也是此前國內GPU的佈局痛點和技術難點。

風華2號支持三屏高清顯示（演示場景為CAD製圖、高清視頻、曼哈頓）

近年，國產GPU市場異常火熱，本土GPU廠商融資和產品開發進展頻頻，不僅受到了資本的青睞支持，也取得了技術層面的實際突破。其中大多數廠商專注於通用GPU（GPGPU）研發，這種GPU主要處理原本由CPU負責的通用計算任務，實現相對簡單的AI運算，並不具備圖形渲染能力，而具備圖像渲染能力的自主GPU國內鮮見。

去年底，芯動發佈的數據中心服務器GPU“風華1號”，首次突破了國內GPU渲染能力瓶頸，像素填充率達到160GPixel/秒，FP32浮點算力達到5T FLOPS。在雲應用和數據中心領域首次實現多用户1080P和多路硬件虛擬化、各種高清編解碼/轉碼功能，支持數據中心服務器高密度圖形渲染，大幅提升了國產GPU的渲染能力，在5G數據中心渲染性能上能夠對標國外主流顯卡。

風華1號可同時支持16路1080P雲遊戲

如今“風華2號”的問世，再次不負所望，在多操作系統下的能效比和功能性都不輸國際水準，使得我們的桌面級GPU技術擁有了“門面擔當”。

“風華2號”GPU像素填充率48GPixel/秒，FP32浮點算力1.5TFLOPS，基準跑分成績領先。工程師現場展示了在麒麟操作系統下風華2號GLmark2基準測試實測評分超過6500。通過Unigine Heaven重度基準測試，充分展現了OpenGL4.3的能力，並在演示過程中突出了曲面細分（Tessellation）的渲染效果，形象立體。

風華2號在Unigine Heaven下的OpenGL4.3水平

同時，“風華2號”還支持4K級三屏高清顯示，無論是辦公上網視頻，還是多媒體娛樂以及蒼穹GIS應用上均有優秀表現。現場工程師還即興試玩了Linux下最新的重量級賽車遊戲，畫面流暢逼真，渲染能力遊刃有餘，必將成為遊戲玩家和極客們的福音。

風華2號演示Linux下重度賽車遊戲

風華2號GPU比肩國際的功能和能效還表現在卓越的AI計算能力上。風華2號支持科學/邊緣計算，AI性能超過12.5TOPS，支持人臉識別、目標識別、語義分割、圖像超分辨率等多種場景實時應用，超過傳統低功耗桌面顯卡的AI計算水平。

除了性能表現，GPU的使用同樣離不開其通用性和適配性，“風華2號”還實現了多平台兼容，已與統信和麒麟等操作系統完成互認證, 並全面支持飛騰、龍芯、申威、海光、兆芯、鯤鵬等主流國產CPU平台，在國產系統上進行蒼穹GIS空間地圖實時渲染遊刃有餘。

“風華2號”在Windows10系統上的渲染展示

值得關注的是，“風華2號”已經流暢支持微軟Win10 DirectX圖形框架。據悉，Windows DirectX 11嚴格要求支持包括曲面細分在內的各種高級渲染技術，開發難度極大，至今全球只有少數幾家公司的GPU支持了Windows DirectX 11。發佈現場，芯動工程師演示了Win10操作系統下的QQ通訊、辦公上網和娛樂遊戲等各種應用，風華2號完美實現了多種複雜場景的流暢渲染和曲面細分的細節呈現，3D渲染性能完全能夠滿足日常工作娛樂所需。

對於“風華2號”的優勢，芯動科技CEO敖海總結出 自研率領先、能效比領先、渲染力領先、

AI計算領先、兼容性領先、高安全高可靠、高帶寬領先、3屏4K顯示等八大亮點。

“風華2號”諸多優勢背後，凝聚着芯動科技16年來匠心打磨的眾多全球頂尖高性能計算IP，正如風華1號採用了全球首款GDDR6/6X Combo高性能IP，使得其顯存帶寬領先。“風華2號”再現芯動黑科技，自研了全球首款速度最高LPDDR5X顯存技術，在桌面級低功耗水平下達到10Gbps帶寬新高。

“風華2號”GPU自研率非常突出，諸如PCIe3.0、LPDDR5/4、HDMI2.0/DP/eDP1.4/VGA、中國專利的物理不可克隆PUF安全技術，都是芯動長期對外授權的自研優勢技術。也是由於芯動接口技術的優勢，其產品的普適性非常強，板卡支持長鑫、長存等內存、顯存、電源管理芯片，成為從IP到板卡的國產化自研率突出的顯卡產品，產品性能優越，實現了里程碑式的突破。

芯動科技針對高性能計算的全棧底層核心技術和一站式服務

GPU的自研率必然要看內核的自主演進程度。芯動和蘋果公司一樣，在最初架構授權的基礎上不斷優化GPU內核，憑藉團隊強大的IP自研能力和全棧底層核心技術的創新能力，現已完整獨立掌握了GPU內核演進架構圖，有了自己的GPU架構把控，並且有能力做到未來三年每年發佈兩款GPU。比如‘風華2號’能夠支持到DX11/OpenGL4.2以上API，這些都是原來的GPU架構所不具備的。

風華系列GPU芯片的成功研發還只是開始，更重要的問題是產品如何實現規模化商用，國產GPU又如何共建新生態和推動替代進程。對此，芯動科技副總裁毛鳴明表示，芯動科技的優勢在於可以更貼近客户、貼近需求，在軟硬件設計和配套方案方面做出差異化、定製化。

芯動科技GPU項目總監何穎（左）、芯動科技副總裁毛鳴明（右）接受媒體採訪

毛鳴明強調，“芯片產品的成功需要大量流片驗證和量產出貨，而可持續的落地場景是長期規模化發展的關鍵驅動力。”進入新領域時，芯動科技不在存量市場上跟行業巨頭進行正面競爭，而以“風華1號”先立足於國產數據中心服務器市場，“風華2號”則在低功耗桌面級GPU開闢一條新出路。“先把當前市場做好，通過快速的技術升級和產品迭代站穩腳跟，進而緊跟雲渲染指數級增長的態勢向前發展，積累到一定程度或許會逐漸進入更多增量市場。”

芯片國產化的趨勢也給本土廠商帶來了新機遇，就國產GPU生態如何制勝這一話題，現場參加圓桌論壇的專家們認為，行業上下游夥伴、學術機構、科研院所等需要通力合作、共建生態才能實現長期共贏。而國產GPU從能用到好用是一個漫長的過程，需要時間推廣、佈局、優化、提升，更需要用户的支持、包容與糾錯。精準定位客户需求，發揮本土企業功能定製化和響應及時性、產品通用性優勢，是風華系列GPU獨闢蹊徑的核心，也是國產GPU當下的出路之一。目前，風華系列GPU正在與國內外軟硬件廠商積極適配，不斷完善國產GPU生態，賦能國產GPU生態鏈建設。

從需求端考慮，GPU的優勢在於並行計算。展望未來，GPU將聚焦兩大應用發展方向，即更逼真的圖形顯現和更高算力的科學計算。

一方面，圖形顯現是GPU芯片最初的功能，隨着視覺科技和虛擬現實技術的發展，更加真實的圖形顯現效果會對GPU的並行計算能力提出更高的要求。另一方面，高性能計算又分為通用計算和人工智能計算，通用計算是來處理一些原本CPU可以處理、但是更適合擁有強大浮點計算能力的GPU處理的運算，比如人臉識別等；不同於傳統基於流處理器的GPU，用於AI計算的GPU大多數情況下浮點計算精度要求較低，但對計算吞吐量要求較高。

芯動科技首席GPU科學家楊喜樂博士表示，風華將針對辦公桌面、車載智能座艙、雲遊戲、雲計算等市場及相關衍生需求，持續推出GPU新產品，設計演進先進的GPU架構，實現頂尖的渲染性能，同時兼顧低功耗、高度擴展性設計，滿足客户的不同需求。未來幾款風華GPU也會支持光線追蹤等最先進的圖形處理生態，進一步支持Direct X12、OpenGL4.6、Vulkan等框架；不僅如此，未來芯動還會開發高性能GPGPU，以滿足AI訓練推理、圖像處理、通用計算、科學及工程計算等廣泛應用領域。

敖海也表示，“風華2號”是芯動賦能桌面生態鏈的開始，將拉開風華系列GPU走向大眾市場的序幕。目前“風華3號”已基本完成研發，將為國內用户提供超大算力光追等酷炫性能；GPGPU和座艙產品也正與客户定義中，未來更多定製計算產品線將接踵而至。

可以看到，強悍迭代能力是芯動的固有優勢，靠自有IP和定製能力以及代工廠合作伙伴的支持，不斷演進先進技術，確保性能持續領先、供應鏈安全和優勢性價比，芯動科技正在對標國際前沿的道路上愈走愈遠，一馬當先，開拓國產GPU的新未來。

發佈會現場，賽迪顧問集成電路產業研究中心一級諮詢專家池憲念表示，過去20多年裏，GPU的需求來源於視頻加速、2D/3D遊戲，後來利用自身並行處理和通用計算的優勢，逐步開拓出服務器、汽車、人工智能、物聯網、邊緣計算等新領域的衍生需求。

“雲化”加速時代，GPU與CPU組成了異構計算的運算體系，從底層由系統軟件和驅動層支持着上層的各種應用，GPU也逐漸成為了專用計算時代的剛需。

面對國際巨頭的激烈競爭，國產GPU何去何從，池憲念給出了三點建議：其一，目前國內GPU產品被國外壟斷嚴重，需要從低端產品到高端產品逐漸佈局，利用政策和成本優勢逐漸佔領市場。其二，調研和跟蹤國際龍頭髮展路徑與研發動態，建立產品研發和應用生態，建立軟硬件結合的一體化循環產品，增加客户粘性。最後，呼籲投資者對GPU企業給予更多關注，讓國內企業有開發產品、發展市場的資金支持和前進動力。

綜合來看，國產GPU行業的發展，需要產業各界給予耐心與支持。芯動科技頻頻發力，風華GPU正成為加速國產GPU產業發展與突圍的“利器”。