GPU发展史
GPU(graphics processing unit):图形处理器,又称显示外围、视觉处理器、显示芯片,是一种在个人电脑、工作站、游戏机和一些挪动设施(如平板电脑、智能手机等)上做图像和图形相干运算工作的微处理器。
1999年 ,NVIDIA公司在公布其标志性产品GeForce256 时,首次提出了 GPU 的概念,但具备GPU性能的处理器在80年代就曾经呈现了。GPU的诞生及尔后一直变革的技术演进,是为了应答日益简单的图形计算需要,达成更加真切、更加活泼的实时感官体验。随着GPU融入硬件T&L性能,Shader的呈现和对立渲染架构的倒退,再到目前GPU光线追踪技术以及向通用计算畛域的拓展,GPU行业经验了一次又一次的改革。
GPU产业链
在GPU乃至整个半导体的产业链中,上游次要是指EDA、IP受权以及GPU芯片设计公司,中游次要是指GPU的制作和封测公司,上游次要是集成商和终端客户。
1.产业链上游
EDA是电子设计自动化,是一种在计算机辅助下,实现芯片设计方案输出、解决、模仿、验证的软件工具。EDA畛域三大巨头,Synopsys、Cadence 和西门子旗下的 Mentor Graphics ,占了寰球65%左右的份额,而在国内这三家的份额更是占到了95%以上,能够说处于相对的垄断位置。尤其是先进制程畛域,简直齐全被Synopsys和Cadence两家垄断。在中国外乡专一于芯片设计EDA工具的企业中,比拟有代表性的有华大九天、广立微、芯禾科技等。
半导体 IP 是指集成电路设计中事后设计、验证好的功能模块,其因为性能高、功耗优、老本适中、技术密集度高、知识产权集中、商业价值低廉,是集成电路设计产业的外围产业因素和竞争力体现。芯片设计公司通过相似搭积木形式购买IP,实现某个特定性能,缩短芯片开发工夫。
ARM是寰球最大的半导体IP提供商。2020寰球半导体IP排行榜中,ARM排名第一。全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采纳ARM架构,国产SoC中有95%是基于ARM处理器技术。
国内GPUIP的次要供应商有芯原股份、芯动科技、芯来科技。
芯片设计公司使用EDA工具和IP模块,通过零碎设计和电路设计,将设定的芯片规格造成芯片的设计幅员。目前,寰球芯片设计仍处于高度垄断的格局,美国占据着最大市场份额。
国内上出名的芯片设计公司次要包含英伟达、AMD、英特尔、ARM、高通等公司,而国内目前在GPU畛域曾经做出成熟产品的只有景嘉微一家。
2.产业链中游
晶圆制作是指在制备的晶圆资料上构建残缺的物理电路。过程包含掩模制作、切片、研磨、扩散、光刻、刻蚀、离子注入等外围工艺。封测是在晶圆设计、制作实现之后,对测试合格的晶圆进行封装检测失去独立芯片的过程。
次要的芯片制造商有台积电、中芯国内、三星、英特尔。国内最先进的是中芯国内的14nm工艺,而三星和台积电5nm曾经量产,差距在3代左右。
封测在芯片整个产业链绝对简略,也是国内优先发展的方向,目前国内在封测畛域处于领先地位。大陆的封测厂次要有长电科技、通富微电、华天科技、日月光电。
总结:GPU产业链中上游的供应波及设计、制作、封测三个次要环节,整体供应模式有IDM和Fab+Fabless两种。
IDM模式将设计、制作和封测集中在一起,代表厂商有英特尔。Fab+Fabless模式的代表有(1)AMD设计,台积电制作,通富微电封测;(2)ARM营垒的苹果设计,台积电制作,日月光封测。
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3.产业链上游**
GPU产业链的上游次要是包含显卡集成商以及终端客户。
一个残缺的显卡包含主芯片、显存、供电模块等,通常将采纳NVIDIA显示芯片的显卡称为N卡,而将采纳AMD显示芯片的显卡称为A卡。这些显卡组装生产工厂负责将由AMD或者是NVIDIA(AMD和NVIDIA个别只负责提供外围)提供的显卡外围局部依照AMD或者是NVIDIA的技术要求整合在一块显卡版上。
GPU的终端客户次要包含PC、手机、服务器、无人驾驶、虚构货币矿机、AI芯片和军事畛域。
以AI为卖点的初创GPU企业掀起融资潮
2019年9月成立的壁仞科技已实现B轮融资,成立两年多累计融资超过47亿,估值超10亿美元。
2020年6月成立的摩尔线程取得数十亿元融资,其GPU产品线笼罩通用图形计算和高性能计算。
2020年9月成立的沐曦集成电路实现十亿元A轮融资,公司的开创团队次要来自AMD等国内公司。
2019年11月成立的芯瞳半导体将在南京投资1.5亿元,开发国产自主GPU和人工智能芯片。
2018年12月在上海成立的瀚博半导体曾经实现总计5亿人民币的A+轮融资,其产品实用多个人工智能畛域。
2017年11月成立的登临科技最近实现A+轮融资,其首款GPU+(软件定义的片内异构通用AI处理器)产品已胜利回片通过测试。
2015年12月成立的上海天数智芯近期实现12亿元的C轮融资,其7纳米通用(GPGPU)云端计算芯片BI于 2020 年 5 月流片、11 月回片并于12月胜利 “点亮”。
总结:
在AI减速计算、国产半导体自主翻新和风投资本的多重驱动下,本来惊涛骇浪的国产GPU忽然风生水起,在本就躁动不安的中国半导体业界掀起一股风浪。
国家信创市场需求和工业管制等特定畛域对GPU的需要增长将给景嘉微等国产GPU厂商带来增长和扩充市场的时机。
至于以AI为次要利用市场的这些GPU新贵们,除了拿出真正能够比照的GPU芯片外,还须要在生态建设和AI场景落地方面下功夫,证实本人拿到这么多钱的确是“物有所值”。
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