近几年，GPU受到越来越多人的关注，尤其是国产GPU，堪称是全面开花！

那么，什么是GPU？它有着怎么样的魔力？

一、什么是GPU？

依据维基百科定义，GPU中文名为图形处理器，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。

VR、区块链、3D建模、渲染等所有跟图像无关的处理过程都须要GPU。除了图形处理性能，GPU还是目前公认最好的AI加速器，尤其是在云端训练大模型利用场景中。

换言之，只有有高清画质需要，只有有AI解决需要，就离不开GPU。因而，随着这两大需要的持续增长和微小的市场设想空间，寰球GPU龙头英伟达凭借GPU芯片的劣势，市值就高达5753亿美元（约合人民币36358亿元，截至2022年3月10日），晋升为当下寰球市值最高的半导体企业。

那现如今，GPU有着怎么样的市场规模？

二、GPU市场规模

依据Verified Market Research数据，2020年寰球GPU市场价值为254.1亿美元，2027年无望达到1853.1亿美元，年复合增长32.82%。

2021年一季度，在寰球PC端GPU市场中，英特尔以68%的市场份额位居榜首，AMD和英伟达别离以17%和15%的市场份额名列第二和第三；在PC端独立GPU畛域中，英伟达占据81%的市场份额领有当先劣势，AMD以19%的市场份额排名第二。

2020年中国大陆的独立GPU市场规模为47.39亿美元，预计2027年中国大陆GPU市场规模将超过345.57亿美元。随着政策端对信息要害基础设施自主可控的器重，国产代替浪潮降临，国内独立GPU产商的广大市场空间已被关上。

三、GPU芯片研发有多难

国内企业做GPU次要有两大难，一是难在专利壁垒；二是难在GPU芯片的体系化翻新。

在专利壁垒方面，GPU是先进制程数字芯片，对于GPU企业来说，高技术含量的自有IP的继续演进是技术自主和市场竞争劣势的保障。但在该畛域起步早的寰球GPU巨头们已筑建了层层专利爱护墙。以GPU架构IP专利为例，就连寰球科技领头羊企业苹果，在该畛域也绕不开专利受权：苹果从A4到A10X所有处理器芯片都是采纳Imagination的IP，到A10之后苹果通过架构受权，有了本人的GPU架构把控，仍然是基于Imagination的TBDR架构专利受权，隶属于该架构分支。但一旦架构受权后独立演进了，也就不再被专利卡脖子了。

在GPU芯片设计方面，GPU也绝非简略的芯片设计，其设计较个别芯片更简单，零碎更宏大，涉及面更广。做GPU须要极其业余的团队，团队从前到后要包圆，做到软硬全栈。专业人才要涵盖架构、算法、硬件、软件以及各种验证形式，包含后端、幅员、驱动、测试、机械构造、生产、供应链等畛域。这意味着，GPU研发团队须要在全链条节点上都装备丰盛的量产教训人才，能力实现这样十分商业化的体系。

四、国产GPU最新进展

多家国产GPU厂商公布了产品的研发和商用状况。

2021年10月上旬，壁仞科技首款通用GPU芯片BR100正式交付台积电生产，这款芯片次要聚焦人工智能（AI）训练和推理、通用运算等泛滥计算利用场景，可广泛应用于包含智慧城市、私有云、大数据分析、主动驾驶、医疗衰弱、生命科学、云游戏等畛域。壁仞科技成立两年，累计融资50亿元。

10月29日，天数智芯发表公司全自研、国内首款云端7纳米GPGPU产品卡——“天垓100”已正式进入量产环节。这颗芯片次要利用于数据中心和服务器等畛域。在2021年3月，天数知芯还颁布公司获C轮12亿元融资。

11月，景嘉微发表JM9系列曾经实现流片、封装、初步测试工作。依据测试后果，这款芯片能够满足地理信息系统、媒体解决、CAD 辅助设计、游戏、虚拟化等高性能显示需要和人工智能计算需要。

同期，登临科技的Goldwasser系列产品商业化落地，曾经利用于互联网、智慧安防等畛域。此外，登临科技在11月取得新一轮融资，由高通创投及数家行业顶级企业联结策略投资。2020年6月Goldwasser系列产品在台积电12nm工艺上Full Mask流片胜利。

还有，芯动科技示意首款国产高性能服务器级GPU“风华1号”测试胜利，搭载寰球顶尖的GDDR6X和chiplet技术，利用于5G数据中心、云游戏、元宇宙等畛域。

另一大动作是摩尔线程推出首款国产全功能GPU，内置自主研发的3D图形计算核芯、AI训练与推理计算核芯、高性能并行计算核芯、超高清视频编解码计算等核芯。摩尔线程的融资也备受关注 ，公司在一年内实现了三轮融资，累计超30亿元。

无论是壁仞、天数智芯还是登临科技、摩尔线程等GPU守业公司，资本对其都是大手笔投资。究其原因，离不开GPU人才少、技术难度高、生态建设匮乏等因素，同时在被巨头垄断的市场，国产GPU迫切需要获得冲破。

五、GPU有三大利用场景：游戏 、 AI和主动驾驶

1、游戏

IDC数据显示，2020年游戏PC和显示器的出货量同比增长26.8％，达到5500万台。游戏笔记本电脑在2020年增长了创纪录的26.9％。与PC并行，游戏显示器在2020年也达到了新的高度，与2019年相比增长了77％以上，出货量达到了1430万台。

IDC预计2021年游戏显示器的销量将首次超过游戏台式机。即便游戏台式机逐步受到青眼，游戏笔记本电脑的显示器连贯率一直进步也意味着游戏监控器市场的五年复合年增长率预计将超过10％。IDC预计2025年寰球销量达到7290万，复合年增长率为5.8％。

2、AI

挪动端AI芯片市场不止于智能手机，潜在市场还包含：智能手环/手表、 VR/AR眼镜等市场。

人工智能服务器通常搭载GPU、FPGA、ASIC等减速芯片，利用CPU与减速芯片的组合能够满足高吞吐量互联的需要，为自然语言解决、计算机视觉、语音交互等人工智能利用场景提供弱小的算力反对，在提供雷同算力状况下，GPU服务器在老本、空间占用和能耗别离为传统计划的1/8、1/15和1/8。

以后在云端场景下被最广泛应用的AI芯片是英伟达的GPU，次要起因是：弱小的并行计算能力（相比CPU）、通用性以及成熟的开发环境。2020年寰球AI服务器市场规模为122亿美元，预计到2025年寰球AI智能服务器市场将达到288亿美元，5年CAGR达到18.8%。


▲2020-2025年寰球AI服务器行业市场规模及增速（单位：亿美元）

3、主动驾驶

寰球主动驾驶迈入商用阶段，将来可期。IDC最新公布的数据显示，2024年寰球L1-L5级主动驾驶汽车出货量预计将达到约5425万辆，2020至2024年的年均复合增长率（CAGR）达到18.3%。

我国汽车市场规模一直增长，主动驾驶由L2向L3过渡。多地发展主动泊车、主动驾驶公交车、无人智能重卡等方面的示范利用。

到2025年，我国PA（局部主动驾驶）、CA（有条件主动驾驶）级智能网联汽车销量占当年汽车总销量比例超过50%，C-V2X（以蜂窝通信为根底的挪动车联网）终端新车拆卸率达50%。

随着传感器、车载处理器等产品的进一步欠缺，将会有更多L3级车型呈现。而L4、L5级主动驾驶预计将会率先在关闭园区中的商用车平台上实现利用落地，更宽泛的乘用车平台高级别主动驾驶，须要随同着技术、政策、基础设施建设的进一步欠缺，预计至多在2025年~2030年当前才会呈现在个别路线上。

感知路境，短时解决海量数据。行车过程中依赖雷达等传感器对情理信息进行采集后，处理器每秒需实时数据解析几G量级数据，每秒能够产生超过 1G 的数据。对处理器的计算量要求较高。

主动布局，刹时反馈保障平安。解决剖析实时数据后，须要在毫秒的工夫精度下对行车门路、车速进行布局，保障行车过程平安，对处理器的计算速度要求较高。

兼具技术老本劣势，GPU为主动驾驶畛域支流。

小结

在传统GPU市场中，排名前三的Nvidia、AMD、Intel的营收简直能够代表整个GPU行业的支出。国产GPU的倒退远远落后，然而国内市场规模和后劲微小，在国产芯片自主翻新和摩尔定律放缓等因素的驱动下，国产GPU和海内巨头的差距会逐渐缩小。