目前,GPU行业应用领域广泛,包括计算机游戏、虚拟现实、人工智能、图像渲染、科学计算等。根据应用端,可将GPU分为移动端和桌面端,其中桌面端又分为服务器GPU和PC端GPU。
GPU分类
类别
运用
主要厂商
产品系列
PCGPU
集成GPU:主要用于提高办公效率,对性能要求低;独立PU:用于图形设计、提高图片制作清晰度以及3A游戏绘图渲染能力,对性能要求高
NVIDIA、Intel、AMD
XeLP、TITANV
服务器GPU
主委用于专业可视化处理、AI训练、Al推断的深度学习、提高计算运行能力以及视频编解码等功能,以独立GPU为主
NVIDIA、AMD
Tesla、FireStream
移动GPU
主要用于提高游戏体验、提升游戏处理性能,应用场景包括AR、桌面、云计算、数据中心等。受移动端功耗和体积限制,一般为集成GPU
Imagination、高通、苹果、ARM、三星、华为、联发科等
PowerVR系列、Adreno系列、公版Mali系列、Exynos、麒麟
2、全球GPU行业规模不断扩大,中国市场有望超百亿
近年来,随着全球GPU行业规模不断扩大,2022年达到448亿美元,预计2023年市场规模将达到595亿美元,2018-2023年复合增长率为28.93%。
在中国市场,从GPU应用终端来看,在AI的发展需求下,我国移动GPU和桌面GPU两大主要终端应用场景市场持续保持增长。同时,在美国限制中国进口最新的英伟达GPU产品的情况下,国产GPU前景广阔。根据数据显示,2022年我国GPU市场规模达到83.6亿美元,2023年市场规模约111亿美元。
3、全球GPU呈三足鼎立寡头竞争格局,NVIDIA占据近九成的市场份额
GPU图形渲染功能门槛很高,硬件复杂度很大且图形渲染功能本身受国际巨头们的完整知识产权保护。因此,全球GPU市场现已形成NVIDIA、AMD和Intel三足鼎立的寡头竞争格局,其市场市占率分别为88%、8%和4%。
全球主要GPU企业简介
企业名称
简介
NVIDIA
独立显卡生产销售商,旗下有民用的Geforce系列,还有专业的Quadro系列。其GPU具有cuda通用运算,PureVideo高清视频技术,PhysX物理加速,Optimus智能显卡切换等。今年三月份,英伟达推出新一代AI图形处理器芯片(GPU)架构Blackwell,并重磅发布采用该架构的GPU——B200和GB200产品系列。据了解,Blackwell可以支持多达10万亿参数的模型进行AI训练和实时LLM推理。B200由两个超大型Die(裸片)封装组合而成,内含超过2080亿个晶体管,是前一代800亿个晶体管的两倍以上,整块芯片还封装有192GB高速HBM3e显存。
Inte
AMD
是目前业内稀缺的可以提供高性能CPU、高性能独立显卡GPU、主板芯片组三大组件的半导体公司。2006年,AMD以54亿美元收购了ATI,成为了*家可以同时设计高性能CPU和GPU的半导体公司。AMD旗下有民用的Radeon系列,还有专业的FireGL系列等。其GPU具有Stream通用运算,ATIVideoConverter视频转码,UVD高清视频技术,Havok、Bullet和PixeluxDMM三种物理引擎等。AMD的GPU分为两个截然不同的产品领域,一个是针对游戏的,另一个是用于超级计算机、大数据分析和机器学习系统的。
而随着AI大模型等新技术快速发展,AI芯片需求持续提升,GPU国产替代需求旺盛,也为优质国产企业提供良好的发展空间。
4、国产替代需求旺盛,我国GPU行业呈现百花齐放态势
目前,国内使用GPU芯片基本上均出自与NVIDIA和AMD,尤其是中高端产品占据GPU芯片70%以上的市场份额,而国产企业中仅有极少数能够实现量产可对标国外中高端企业。因此,缺乏可以批量应用的国产化产品,一直是我国在GPU芯片领域的一个空白。
政策名称
要点
2024年1月29日
《关于推动未来产业创新发展的实施意见》
提出我国需加快突破GPU芯片、集群低时延互连网络、异构资源管理等技术,建设超大规模智算中心,满足大模型迭代训练和应用推理需求。
2023年7月
工信部计划出台“推动算力基础设施高质量发展政策文件”
2023年8月
《南京市加快发展元宇宙产业行动计划(2023-2025)》
发展关键基础软件,布局元宇宙专用操作系统、分布式架构中间件、数据库软件等。发展数字生产工具,支持元宇宙开发引擎、数字人生成、数字建模、演染引擎等工具的研发应用:发展核心硬件,推进图形计算芯片、光学器件、声学器件、人机交互等模块选代升级。这部分还写道,做强算力基础设施,推进数据中心和人工智能算力中心建设布局。
《关于高标准建设“中国视谷”高质量发展视觉智能产业的实施意见》
做深基础层,攻坚高端专用芯片、智能传感器,加快建设未来产业基础设施。做强技术层,超前布局类脑计算、媒体感知计算、高级机器学习等技术领域,加强基础软件开发,推动开放创新平台建设。
2023年7月7日
《制造业可靠性提升实施意见》
重点提升电子整机装备用SoC/MCU/GPU等高端通用芯片、氮化镓、碳化硅等宽禁带半导体功率器件、精密光学元器件、光通信器件、新型敏感元件及传感器,高适应性传感器模组,北丰芯片与器件,片式阻容感元件、高速连接器,高端射频器件高端机电元器件、LED芯片等电子元器件的可靠性水平。
《四川省元宇宙产业发展行动计划(2023-2025年)(征求意见稿)》
聚焦元宇宙技术创新,建设未来科技新高地。聚焦8K超高清、近眼显示、柔性显示等关键技术,加快面向智能显示的CPU(中夹处理器)、GPU(图形处理器)、图像传感芯片等芯片研发及应用,丰富超高清屏幕、裸眼3D、全息显示等产品供给,推动智能显示向高分辨率、低时延、智能化等方向发展。
2021年12月28日
《“十四五”国家信息化规划》
加快集成电路关键技术攻关,推动计算芯片、存储芯片等创新,加快集成电路设计工具,重点装备和高纯靶材等关键材料的研发,推动栅双极型晶体管(IGBT)、微机电系统(MEMS)等特色工艺的突破。
2021年12月12日
《“十四五”数字经济发展规划》
着力提升基础软件、核心电子元器件、关键基础材料和生产装备的供给水平,强化关键产品自给保障能力,实施产业链强链补链行动,加强面向多元化应用场景的技术融合和产品创新,提升产业链关键环节竞争力,完善5G、集成电路、新能源汽车、人工智能、工业互联网等重点产业供应体系。
我国GPU行业主要企业简介
景嘉微
国内首家实现自主研发国产化GPU并产业化的企业。为打破ATI公司(现已被AMD收购)M9芯片在军用图形显控领域的长期垄断,公司历经多年技术钻研,于2014年成功研制国内*高性能GPU芯片JM5400,实现军用GPU国产化。2018年8月公司成功研发第二代图形处理芯片JM7200,并于2020年陆续完成与国产化设备的适配工作,逐步向通用领域拓展。2021年12月,公司正式发布第三代图片处理芯片JH920。该芯片在产品性能和工艺设计上较前两代产品大幅提升的同时,也为国产化GPU在人工智能、信息系统等领域带来新的突破。
芯动科技
专注半导体领域IP定制、设计、流片的公司,从DDR到接口再到GPU均有涉猎。2021年年底,芯动推出的“风华1号”就是一款12nm的高性能显卡,支持4路4K60帧输出,最高支持16个1080P用户同时在线,填补了国产4K级桌面显卡和服务器级显卡两大空白。“风华”系列GPU自带浮点和智能3D图形处理功能,全定制多级流水计算内核,可实现高性能渲染和智能AI算力,适用于元宇宙、云游戏、云桌面、AI计算等领域。
龙芯中科
目前,龙芯中科自主研发的GPU集成在7A2000中。龙芯7A2000是面向服务器及个人计算机领域的第二代龙芯3号系列处理器配套桥片,在7A1000基础上实现全面的优化升级。此外片内首次集成了自研GPU,采用统一渲染架构,搭配32位DDR4显存接口,*支持16GB显存容量。
芯瞳半导体
主要业务包括GPU芯片设计、异构计算平台方案、嵌入式显示系统解决方案、GPU应用部署解决方案。公司GPU架构采用了业界主流的统一渲染架构,并具有高度可扩展的互联结构和计算阵列。2023年,芯瞳GB2062正式对外发布,这是芯瞳半导体推出的第二代自主研发高性能图形处理器芯片。该芯片采用12nmCMOS工艺,具有自主设计、更强功能、更低功耗等特点,可广泛适用于三维图形领域(CAD、GIS、动画模型、电脑游戏等)和通用计算(GPGPU)领域。
壁仞科技
致力于研发原创性的通用计算体系,建立高效的软硬件平台,同时在智能计算领域提供一体化的解决方案。BR100是由壁仞科技发布自主研发的*通用GPU芯片,其16位浮点算力达到1000T以上、8位定点算力达到2000T以上,单芯片峰值算力达到PFlops(1PFlops等于1000万亿次浮点指令/秒)级别。
天数智芯
2018年正式启动GPGPU芯片的设计研发工作,是国内首家GPGPU高端芯片及超级算力提供商。2021年1月,其成功自主研制7纳米GPGPU高端自研云端训练芯片,具有全方位生态兼容、高性能有效算力、指令集编程架构以及软硬件全栈支持等优势。
数据显示,2023年我国半导体市场规模达到1552亿美元,半导体第三方实验室检测分析市场规模达80亿元。预计到2024年,我国半导体第三方实验室检测分析市场规模将超过100亿元。
由于半导体工艺、单功能模块技术、系统架构技术等限制,国际巨头凭借着技术优势及经验积累,占据我国电子测量测试仪器市场前四的份额。其中,头部企业德科技市占率达25.9%,稳居行业第一。
与陶瓷电容器、铝电解电容器相比,薄膜电容器市场占比较小,行业仍有较大提升空间。根据数据,陶瓷电容器、铝电解电容器占比分别达54.12%、31.93%,薄膜电容器仅占比8.15%。
根据数据,2014-2023年全球智能眼镜市场规模从1.35亿美元增至34.16亿美元,CAGR为49.71%;全球智能眼镜出货量从19.38万台增长至675.53万台,CAGR为55.87%。其中,2021年为行业规模峰值,全球智能眼镜市场规模达到50.31亿美元,出货量突破千万台。
而在汽车领域,2024年4月24日,华为在北京举行智能汽车解决方案发布会,现场发布了智能驾驶为核心的全新智能汽车解决方案品牌——华为乾崑。针对用户对汽车产品的多元需求,东超科技结合自身“可交互空中成像”技术优势,创新推出“空中成像·智能车载解决方案”,全面提升传统车企座驾空间科技感。
数据显示,2023年我国锂电池出货量达到885GWh,占全球锂电池出货总量1202.6GWh的73.6%;相较2016年国内出货量63.3GWh,占全球125GWh出货总量的50.6%,均有明显的增长。随着上游材料价格调整及多环节去库,有望迎来锂电池的快速出货。
近年在下游电力市场需求的带动下,我国母线槽市场规模逐渐扩大。数据显示,2022年我国母线槽行业市场规模达到724.37亿元,同比增长0.9%。到2023年,我国母线槽市场规模已经超过750亿元。预计随着对母线槽的不断探索和应用拓展,母线槽市场将迎来更广阔的发展空间。
近年来,随着国家对电力行业的持续投入,电网建设、电力传输和配电设施不断完善,再加上城市化进程的加速和电力需求的增加,我国母线槽行业供需规模整体保持增长趋势,基本保持平衡。根据数据显示,2022年,我国母线槽行业产量1545万米,需求量达1422万米。