GPU微架构、性能指标、场景、生态链及竞争格局(2023)

智能计算芯世界 2023-05-07 07:29

导读:从报告“GPU研究框架(2023)”看,GPU的核心竞争力在于架构等因素决定的性能先进性和计算生态壁垒。GPU详细技术内容参考NVIDIA GPU架构白皮书GPU技术专题下载链接深度报告:GPU研究框架CPU和GPU研究框架合集等。

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国内GPU厂商纷纷大力投入研发快速迭代架构,推动产业开放构建自主生态,加速追赶全球头部企业。国产替代需求持续释放叠加国际局势不确定性加剧,AI&数据中心、智能汽车、游戏等GPU需求有望高增,国产GPU迎来发展黄金期,我们看好国产GPU公司的发展与投资机遇。
第一,我们从性能和生态2个维度构建了GPU完整的研究体系。1)性能:决定GPU是否“高效”,其中微架构/制程是影响GPU性能的核心要素。2)生态:CUDA构筑通用计算坚固壁垒。
第二,提出在评估GPU性能的指标的重要性上:微架构、制程、流处理器数量、核心频率对GPU性能影响较大。我们详细梳理了GPU的微架构、制程、显存容量/位宽/带宽/频率、核心频率等各类性能参数及重要性程度,并利用“核心数*核心频率*2”公式对性能算力进行量化,揭示可用3DMark、MLPerf 等GPU软件跑分进行相关性能测试评估。
第三,详细拆解了NVIDIA Fermi和Hopper两大典型微架构的具体硬件实现,在顶点处理、光栅化计算、纹理贴图、像素处理的图形渲染流水线上对Fermi架构进行了拆分;在指令接收、调度、分配、计算执行的通用计算流水线上对Hopper架构进行了简单易懂的描述,并指明更多、更专、更智能等未来架构升级迭代的方向。
第四,明晰了生态是构建通用计算壁垒的基石。提出GPU研发难度在图形渲染硬件和通用计算软件生态层面,在IP、软件栈方面研发门槛较高,需要较长的积累,先发者优势明显。CUDA生态从2006年推出至今,经过不断发展完善,几乎已在行业生态内处于垄断地位。
第五,深度复盘Nvidia/AMD(ATI)的产品迭代和竞争发展史,通过对NVIDIA长期保持领先和AMD(ATI)反超进行总结得出结论:架构创新升级和新兴领域前瞻探索是领跑GPU行业的关键。 
第六,梳理和测算了国内GPU在AI&数据中心、智能汽车、游戏行业的市场空间和发展趋势。
以下为报告原文,节选部分内容,更多内容请参看原报告“GPU研究框架(2023)”。



更多内容参考“中流击水:六大国产CPU厂商分析(2022)”、“央国企信创:基于信创体系的数字化转型(2022)”,“2022年国产服务器CPU研究框架”以及六大国产CPU分析。华为鲲鹏处理器介绍鲲鹏计算产业发展白皮书华为鲲鹏生态研究框架
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