前幾年廣受資本追捧的GPU（圖形處理器）這一硬核賽道正在步入洗牌期，一些原本備受矚目的通用GPU設(shè)計(jì)企業(yè)先后陷入經(jīng)營(yíng)困境。與此同時(shí)，有頭部企業(yè)繼續(xù)求新求變，已步入AI（人工智能）核心戰(zhàn)場(chǎng)。

對(duì)于行業(yè)現(xiàn)狀，北京社科院研究員王鵬向證券時(shí)報(bào)記者分析，當(dāng)前國(guó)產(chǎn)GPU產(chǎn)業(yè)處于快速發(fā)展與洗牌并存的階段。一方面，隨著AI大模型的需求激增，國(guó)產(chǎn)GPU市場(chǎng)迅速崛起，涌現(xiàn)出如摩爾線程、壁仞科技等一批具有創(chuàng)新能力的企業(yè)。這些企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新等方面取得了顯著進(jìn)展，為國(guó)產(chǎn)GPU行業(yè)注入了新的活力。另一方面，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈，部分初創(chuàng)企業(yè)由于資金鏈斷裂、技術(shù)瓶頸等問題陷入困境，甚至面臨裁員、訴訟等風(fēng)險(xiǎn)。

“長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，國(guó)產(chǎn)GPU行業(yè)仍具有廣闊的發(fā)展前景。這源于人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)高性能GPU的需求持續(xù)增長(zhǎng)；同時(shí)，國(guó)家政策對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的支持力度不斷加大，為國(guó)產(chǎn)GPU行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。此外，隨著國(guó)產(chǎn)芯片公司在生態(tài)構(gòu)建、技術(shù)創(chuàng)新等方面的不斷努力，國(guó)產(chǎn)GPU有望逐步縮小與國(guó)際領(lǐng)先水平的差距?！蓖貔i說。

幾家歡喜幾家愁

近日，國(guó)產(chǎn)GPU獨(dú)角獸壁仞科技一則動(dòng)態(tài)引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。該公司在上海證監(jiān)局辦理IPO輔導(dǎo)備案登記，輔導(dǎo)券商為國(guó)泰君安。這是繼今年8月26日燧原科技輔導(dǎo)備案報(bào)告公布后，又一家啟動(dòng)IPO的上海AI芯片企業(yè)。

壁仞科技創(chuàng)立于2019年，致力于研發(fā)原創(chuàng)性的通用計(jì)算體系，建立高效的軟硬件平臺(tái)，同時(shí)在智能計(jì)算領(lǐng)域提供一體化的解決方案。截至目前，公司已完成多輪融資，公開融資總額超過50億元，投資方包括啟明創(chuàng)投、IDG資本、中芯聚源、格力創(chuàng)投等。

目前，壁仞科技首款國(guó)產(chǎn)高端通用GPU（GPGPU）壁礪系列已量產(chǎn)。在9月舉行的2024全球AI芯片峰會(huì)上，壁仞科技還首次公布了其自研的異構(gòu)GPU協(xié)同訓(xùn)練方案，該方案突破了大模型異構(gòu)算力孤島難題，實(shí)現(xiàn)了在本土異構(gòu)多GPU芯片算力訓(xùn)練技術(shù)領(lǐng)域的首次突破。

另一家國(guó)內(nèi)GPU獨(dú)角獸企業(yè)也有新動(dòng)作。今年7月，摩爾線程宣布對(duì)其夸娥（KUAE）智算集群解決方案進(jìn)行重大升級(jí)，從當(dāng)前千卡級(jí)別大幅擴(kuò)展至萬卡規(guī)模。摩爾線程創(chuàng)始人兼CEO張建中表示，在多元趨勢(shì)下，萬卡已是AI模型訓(xùn)練主戰(zhàn)場(chǎng)的標(biāo)配。

事實(shí)上，在國(guó)內(nèi)，萬卡集群建設(shè)正高歌猛進(jìn)。去年7月，華為昇騰AI集群規(guī)模從最初的4000卡集群擴(kuò)展至16000卡，是國(guó)內(nèi)首個(gè)萬卡AI集群。

不過，當(dāng)前國(guó)產(chǎn)GPU產(chǎn)業(yè)的分化亦十分明顯，一些原本備受矚目的企業(yè)接連陷入困境。今年8月底，曾獲得2024年度重慶市“獨(dú)角獸企業(yè)”稱號(hào)的象帝先被曝約400位員工被裁。公司在回應(yīng)中坦陳：“發(fā)展面臨一定的市場(chǎng)調(diào)整壓力……正在進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)和人員配置的優(yōu)化等……并尋找外部融資機(jī)會(huì)?！绷硪环矫?，象帝先股東還在起訴其創(chuàng)始人唐志敏，因其未能籌集到承諾的5億元B輪融資。

在象帝先陷入困境之前，同處在GPU賽道的礪算科技也曾預(yù)警。至今年8月19日，東芯股份公告擬以不超過2億元收購礪算科技37.88%股份，礪算科技的資金緊張局面方得以緩解。

GPU占AI芯片

八成份額

在中關(guān)村物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)袁帥看來，當(dāng)前國(guó)產(chǎn)GPU行業(yè)處于一個(gè)復(fù)雜而關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型期，短期行業(yè)出現(xiàn)降溫和分化，主要是由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇、技術(shù)門檻提高、資本退潮等因素導(dǎo)致企業(yè)資金壓力增大。在此背景下，部分實(shí)力較弱的初創(chuàng)企業(yè)在面對(duì)挑戰(zhàn)時(shí)往往更加脆弱，而頭部企業(yè)則憑借其技術(shù)實(shí)力、市場(chǎng)布局和資金優(yōu)勢(shì)逐漸嶄露頭角。

按定義和應(yīng)用看，GPU起初是一種顯示芯片，用于加速計(jì)算機(jī)上的圖像處理。隨著技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，GPU衍生出了GPGPU，后者是通過利用GPU并行處理能力特別強(qiáng)、計(jì)算能效比高的特點(diǎn)，處理更為復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)（如AI模型訓(xùn)練與推理等）?；诖?，如今的GPU已被廣泛應(yīng)用于人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲、科學(xué)計(jì)算等諸多領(lǐng)域。

IDC數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2025年，GPU仍將占據(jù)全球AI芯片八成市場(chǎng)份額。Gartner此前預(yù)測(cè)，2023年全球人工智能芯片（包含GPU、TPU等）的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到530億美元，并預(yù)計(jì)在2024年增長(zhǎng)至671億美元。到2027年，全球人工智能芯片市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到1194億美元。

從行業(yè)格局來看，作為GPU的發(fā)明者，英偉達(dá)占據(jù)絕對(duì)領(lǐng)先地位。Jon Peddie Research（JPR）數(shù)據(jù)顯示，2024年第一季度英偉達(dá)的全球AIB顯卡（也稱獨(dú)立GPU）市場(chǎng)份額飆升至88%，而AMD的市場(chǎng)份額下降至12%。JPR預(yù)計(jì)，2024年第二季度，AI訓(xùn)練器GPU的出貨量將繼續(xù)增加，而游戲AIB市場(chǎng)可能持平或走低。在AI芯片主戰(zhàn)場(chǎng)，據(jù)TechInsights數(shù)據(jù)，英偉達(dá)2023年的數(shù)據(jù)中心GPU出貨量約為376萬片，比2022年多出近100萬片，市場(chǎng)占比98%，收入達(dá)362億美元。壓倒性擊敗了AMD和英特爾等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

微軟公司和Meta等數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商使用英偉達(dá)的芯片來開發(fā)和運(yùn)行AI模型，巨大的需求使其銷售額和股價(jià)飆升。英偉達(dá)市值在今年6月曾登頂全球第一，達(dá)到3.33萬億美元。最新財(cái)報(bào)顯示，在英偉達(dá)Hopper（GPU構(gòu)架平臺(tái)）、GPU計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)強(qiáng)勁需求的推動(dòng)下，公司數(shù)據(jù)中心今年第二季度收入達(dá)到262.72億美元。

英偉達(dá)達(dá)成如今成績(jī)憑的是什么？袁帥告訴證券時(shí)報(bào)記者，這主要源于英偉達(dá)在GPU設(shè)計(jì)、制造工藝以及軟件優(yōu)化等方面具有深厚的技術(shù)積累，其產(chǎn)品在性能、功耗比和穩(wěn)定性等方面均處于行業(yè)領(lǐng)先地位。同時(shí)，該公司建立了完善的生態(tài)系統(tǒng)，包括CUDA平臺(tái)、軟件開發(fā)工具包（SDK）以及豐富的第三方應(yīng)用支持等，為開發(fā)者提供了便捷的開發(fā)環(huán)境和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

“英偉達(dá)的芯片產(chǎn)品先進(jìn)且功能強(qiáng)大，配套軟件生態(tài)完善滲透率高，并且產(chǎn)品迭代進(jìn)化速度快速，所以市場(chǎng)地位尚難以撼動(dòng)?！鄙疃瓤萍佳芯吭涸洪L(zhǎng)張孝榮認(rèn)為。

機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面，自2019年以來，一批國(guó)產(chǎn)GPU初創(chuàng)公司先后成立，其中涌現(xiàn)了壁仞科技、摩爾線程、燧原科技等AI芯片設(shè)計(jì)獨(dú)角獸。同時(shí)，還有一批老牌芯片設(shè)計(jì)公司也入局GPU領(lǐng)域。

這些公司的機(jī)會(huì)在于美國(guó)出口管制背景下的國(guó)產(chǎn)替代。2022年10月，美國(guó)政府禁止英偉達(dá)向中國(guó)出口高性能H100、A100芯片。英偉達(dá)隨后專門面向中國(guó)市場(chǎng)推出了不違反美國(guó)出口管制要求的A800和H800芯片，至去年10月，這兩項(xiàng)芯片也被限制。2024年2月，英偉達(dá)向中國(guó)市場(chǎng)特供的H20芯片接受預(yù)訂，但該芯片與H100配置相比，GPU核心數(shù)量減少41%，性能降低28%。對(duì)此，英偉達(dá)2023年11月曾透露，數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)兩成以上受出口管制影響。

與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)GPU廠商正迎頭趕上。IDC在2023年中發(fā)布的一項(xiàng)中國(guó)AI加速卡（公開市場(chǎng)）出貨量統(tǒng)計(jì)顯示，2022年上半年到2023年上半年，中國(guó)AI加速卡出貨約109萬張，英偉達(dá)市場(chǎng)份額為85%，華為市占率為10%，百度市占率為2%，寒武紀(jì)和燧原科技均為1%。

從國(guó)內(nèi)產(chǎn)品成果來看，不僅華為昇騰系列表現(xiàn)突出。2024年5月份，摩爾線程與智譜AI開展了新一輪GPU大模型適配、性能測(cè)試。結(jié)果表明，在推理方面，摩爾線程自研全功能GPU顯著優(yōu)于基準(zhǔn)對(duì)比產(chǎn)品RTX 3090和RTX 4090；在訓(xùn)練方面，摩爾線程夸娥千卡智算集群的訓(xùn)練精度與A100集群相比，誤差在1%以內(nèi)，而集群性能擴(kuò)展系數(shù)超過90%，模型算力利用率（MFU）與A100集群相當(dāng)。

壁仞科技則于2022年8月推出采用7nm制程的GPGPU芯片BR100，該芯片峰值算力達(dá)到國(guó)際廠商彼時(shí)在售旗艦產(chǎn)品3倍以上，創(chuàng)下國(guó)內(nèi)互連帶寬紀(jì)錄。

不過，挑戰(zhàn)也隨之而來，一些行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)先后被美國(guó)政府“盯上”。2022年12月，寒武紀(jì)等36家被美國(guó)政府列入“實(shí)體清單”。2023年10月，壁仞科技、摩爾線程等亦被添加到實(shí)體清單中。

這對(duì)相關(guān)企業(yè)影響幾何？寒武紀(jì)在2024年半年報(bào)中表示，公司及部分子公司已被列入“實(shí)體清單”，將對(duì)公司供應(yīng)鏈的穩(wěn)定造成一定風(fēng)險(xiǎn)。受“實(shí)體清單”等供應(yīng)鏈不利因素影響，公司上半年?duì)I收6476.53萬元，較上年同期下降43.42%。

生態(tài)建設(shè)待完善

王鵬指出，當(dāng)前國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化對(duì)GPU行業(yè)產(chǎn)生了一定影響。特別是美國(guó)對(duì)中國(guó)AI產(chǎn)業(yè)的打壓政策限制了國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的進(jìn)口渠道和供應(yīng)鏈穩(wěn)定性。

袁帥向證券時(shí)報(bào)記者表示，在面臨外部封鎖前提下，國(guó)產(chǎn)GPU廠商要站穩(wěn)腳跟并在高端AI芯片領(lǐng)域爭(zhēng)得一席之地并非易事。在硬件層面，國(guó)內(nèi)芯片代工企業(yè)在高端工藝和產(chǎn)能方面相對(duì)不足，難以完全滿足國(guó)產(chǎn)GPU設(shè)計(jì)廠商對(duì)高端AI芯片的生產(chǎn)需求；在軟件層面，英偉達(dá)等國(guó)際巨頭在軟件生態(tài)（CUDA等）和IP授權(quán)方面擁有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。國(guó)產(chǎn)GPU廠商在構(gòu)建和完善軟件生態(tài)以及獲取關(guān)鍵IP授權(quán)領(lǐng)域仍顯薄弱。

事實(shí)上，CUDA被業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為是英偉達(dá)最大護(hù)城河。英偉達(dá)CEO黃仁勛在今年也曾強(qiáng)調(diào)CUDA軟件系統(tǒng)生態(tài)對(duì)于AI時(shí)代的重要性?！澳壳?，CUDA已實(shí)現(xiàn)良性的發(fā)展循環(huán)，全球擁有500萬開發(fā)者，覆蓋醫(yī)療保健、金融服務(wù)、計(jì)算機(jī)行業(yè)、汽車行業(yè)等領(lǐng)域?！秉S仁勛說。

中國(guó)工程院院士，高性能計(jì)算研究所所長(zhǎng)鄭緯民在今年7月7日的信息化百人會(huì)上指出：“這些年國(guó)產(chǎn)芯片無論是軟件硬件都有很大的進(jìn)展，但是用戶不太喜歡用，原因是國(guó)產(chǎn)卡的生態(tài)系統(tǒng)不太好。”

鄭緯民認(rèn)為，這需要做好系統(tǒng)設(shè)計(jì)和相關(guān)軟件優(yōu)化，具體包括十個(gè)方面：編程框架、并行加速、通信庫、算子庫、AI編譯器、編程語音、調(diào)度器、內(nèi)存分配系統(tǒng)、容錯(cuò)系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)等。在他看來，在國(guó)產(chǎn)算力支撐大模型訓(xùn)練時(shí)，國(guó)產(chǎn)AI芯片只能達(dá)到國(guó)外芯片60%的性能，但如果把前述十個(gè)方面的軟件生態(tài)做好了，客戶也會(huì)滿意。

國(guó)泰君安在今年3月發(fā)布的《重視AI芯片配套的軟件生態(tài)》報(bào)告中總結(jié)：誰能做出中國(guó)版“CUDA”，就能占領(lǐng)AI算力高地。國(guó)內(nèi)各大廠商已在GPU生態(tài)上積極布局，包括驅(qū)動(dòng)程序、開發(fā)工具、應(yīng)用程序接口（API）等，以確保其產(chǎn)品能夠更好地服務(wù)于人工智能、大數(shù)據(jù)處理、云計(jì)算和游戲等多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景。例如，華為推出了CANN以及對(duì)應(yīng)的生態(tài)體系，力求突破技術(shù)瓶頸。此外，像景嘉微、摩爾線程等公司也在自主研發(fā)GPU產(chǎn)品，并努力打造與之兼容的軟件環(huán)境，以減少對(duì)外部供應(yīng)商的依賴，提升國(guó)產(chǎn)GPU的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等。