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国产替代，从“芯”开始！

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国产替代，从“芯”开始！


2022年8月9日，美国总统签署了《2022年芯片与科学法案》，限制美国企业在中国等国家扩建关键芯片制造、10年内大幅增产先进制程芯片。同月，美国政府命令芯片厂商英伟达（NVIDIA）以及超威半导体（AMD）停止向中国销售部分高性能GPU；紧接着10月7日，美国商务部(BIS)公布了对于中国出口管制新规声明，主要针对先进芯片及芯片制造设备，其中包括应用于AI、超算等HPC领域的CPU、GPU、AI加速器等高算力芯片或含有此类芯片的计算机商品；就在2023年3月初，制裁的大刀又挥向国产CPU龙芯中科等中国实体……


全方位打击之下，加速攻克“卡脖子”技术，推进CPU、GPU国产替代的号角再次被吹响。


01 

工欲善其事，必先利其器


提到“卡脖子”的技术瓶颈，出现频率最高的词语必然是“芯片”。而芯片领域难度最大的非CPU（中央处理器）和GPU（图像处理器）莫属，CPU曾被称为芯片领域的珠穆朗玛峰，英特尔因为在CPU的绝对主导权，称霸了全球半导体领域几十年。随着大数据、云计算等新兴技术的出现以及GPT-4的发布，在全球掀起新一轮人工智能风暴。AI时代渐近，GPU凭借着强大的并行计算能力和良好的可编程性，逐渐成为芯片界又一火热的赛道，英伟达也因为在GPU上的发力，市值超过CPU霸主英特尔。


据Verified Market Research数据显示，2020年，全球GPU市场规模为254.1亿美元(约合人民币1717.2亿元)。随着需求的不断增长，预计到2028年，这一数字将达到2465.1亿美元(约合人民币1.67万亿元)，年复合增长率(CAGR)为32.82%。


国产替代，从“芯”开始！


GPU是一个高技术含量的赛道，是一项系统工程，包含硬件架构、算法、软件生态等多个组成，缺一不可。放眼全球，GPU呈现寡头高度垄断的格局，排名前三的英伟达、AMD、英特尔的营收几乎垄断整个GPU行业的销售。在中国市场中，三大巨头也是分走了大部分“蛋糕”，2022年英伟达在中国大陆收入占比分别为26.42%，可谓赚得盆满钵满。究其原因，是其在“IP研发、软件门槛、规模化商用和市场认可”等方面构筑了行业壁垒，但这场国产GPU的通关之旅，关关难过，关关要过。


一、IP研发难度高。IP的质量很大程度上决定了国产GPU性能的底色。但由于IP研发难度大、开发周期长，目前中国GPU开发者大多使用IP授权。简单来说，就是购买一个商用GPU IP，然后自行修改迭代，如果IP供应商终止合作，那么就会面临研发、生产中断等问题。


目前国内主流的GPU企业中只有景嘉微及其全资子公司景美等少数企业有自研架构的GPU产品。值得注意的是，在这少数国产GPU中，只有景美JM72系列产品在国内信创领域实现了大规模工程应用，这背后离不开大量研发人员的努力以及超过总营收20%的高额研发投入。


二、软件门槛高。有业内人士指出，计算芯片最大的门槛其实不是硬件，而是软件。GPU软件极为复杂，包括各种图形API和计算接口、基础库、与上层应用对接适配等等，开发工作量巨大。NVIDIA在各类软件驱动测试上已投入大量时间，形成较强的生态效应。国内GPU生态的发展更需要“众人拾柴”，要加快打造国产GPU产业链，与下游的整机厂商加强合作。


据景嘉微2021年公告表示，其研发的JM9系列图形处理芯片将支持OpenGL 4.0、HDMI 2.0等接口，以及H.265/4K 60-fps视频解码。此外，据官网介绍，目前景美已与国内主流CPU、操作系统⼚商完成适配，⽀持国产固件，还与同⽅、浪潮、中国⻓城、宝德、706所等⼗余家国产整机⼚商建⽴了深度合作。整体来看，具备了一定的生态效应。


三、规模化商用难。要实现规模化商用，就需要厂商实现软硬件技术生态完整部署。GPU芯片的成功和成熟需要大量的验证和出货，而找到可持续的落地场景才是长期发展的关键驱动力。据上文介绍我们不难发现，在软硬件生态建设方面景美已做足了“功课”，为其在信创和民用市场扩张提供了先发优势。而面向行业信创及民用市场的多元化场景需求，其JM9系列芯片开拓了地理信息系统、三维测绘、三维制图、媒体处理、辅助设计、显示渲染等高性能显示需求和计算加速需求。


四、市场认可度低。市场认可度一方面需要生产商具备生产高品质产品的实力，另一方面需要用户经过一定时间使用形成反馈累积为企业信誉。在之前国外高端GPU芯片购买畅通的时候，大家普遍的购买最先进、稳定的产品。而随着英伟达对中国出口受限，GPU国产替代或将进一步加速，行业应用中不断迭代、调优、升级，逐步获得市场用户的认可。


据了解，景嘉微整体业务规模自2011年以来持续增长，至2021年时已增长至10.93亿元，2011-2021年营收复合年均增长率接近26%。受益于信创背景下的GPU芯片放量，2021年其芯片产品实现营业收入 4.47 亿，同比大幅增长 517.46%。而景美JM7201芯⽚和标准显卡已成为主要国产整机型号的基本配置，并在金融、电信、电力、轨交、教育等众多⾏业实现规模应⽤。事实上，业绩的稳健增长以及行业信创的规模化落地，从侧面证明其产品得到了市场及客户的广泛认可。


02 

GPU国产替代未来可期


经历了近些年的坎坷与困境，在国内政策端对关键基础设施自主可控的重视下，社会上对于国产替代的意见逐渐达成一致，坚定了“自主研发代替购买”的信念。国产GPU可谓“天时地利人和”，未来有着无限可能。


“天时”——近年来，我国高度重视芯片产业发展。早在2006年，国务院颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006年-2020年）》，“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”（简称“核高基重大专项”）位列16个科技重大专项首位，也被称之为“01专项”，国产GPU位列其中。


资金的扶持也对芯片企业有着很大帮助。2014年9月24日，成立了国家集成电路产业投资基金（下称大基金），重点投资集成电路芯片产业链。在国产GPU龙头景嘉微的十大股东中，大基金分位列第二位，占股比例8.08%。


“地利”——近年来，信创产业发展如火如荼，2023年“2+8+N”行业信创全面铺开，采购比例加大、节奏加快，或将迎来新一轮“井喷态势”，预计产业规模可达到数万亿元。GPU作为信创核心产品之一，市场规模巨大。根据Verified Market Research预测，2027年中国GPU市场规模将会增长至345.57亿美元。


在断供“风波”、AI时代算力需求等多重因素驱动下，国内GPU厂商有望在短期迎来发展机遇，信创采购有望带来GPU厂商收入的快速增长和市场份额的显著提升。华泰证券认为，信创进程推进有望带动景嘉微及其子公司市场份额提升，2023年收入有望高增长。


“人和”——随着各种“制裁”的出台，社会上对于科技自立自强的认识越来越深刻，国产芯片的发展也得到了越来越多人民群众的认可与支持。近年来许多大学响应，开设了芯片学院、集成电路、微电子等专业，越来越多的学子愿意投身芯片行业，“新鲜血液”的不断注入对于国产GPU发展绝对的“人和”利好。


03

结语


技术上一时的“卡脖子”并不要紧，从卡脖子技术的背后找寻到根源并解决问题，这才是我们所需要的。


“亡羊补牢，未为晚也”，国产替代，正从“芯”开始。道阻且长的国产GPU赛道，在市场、政策的推动下，在危机中寻找生机，或将迎来发展的黄金时代。


来自：自主可控新鲜事

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