國(guó)內(nèi)GPU龍頭新突破 打造全國(guó)產(chǎn)千卡千億模型訓(xùn)練平臺(tái) GPU芯片行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀分析

• 李波 2023年12月20日 來(lái)源：中研普華集團(tuán)、央視財(cái)經(jīng)、中研網(wǎng) 1018 64
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12月19日，摩爾線程官方發(fā)布通告稱，摩爾線程首個(gè)全國(guó)產(chǎn)千卡千億模型訓(xùn)練平臺(tái)，摩爾線程KUAE智算中心揭幕儀式成功舉辦，宣告國(guó)內(nèi)首個(gè)以國(guó)產(chǎn)全功能GPU為底座的大規(guī)模算力集群正式落地。該智算中心內(nèi)置數(shù)千張其最新一代GPU顯卡MTT S4000，可以支持700億到1300億參數(shù)的大

12月19日，摩爾線程官方發(fā)布通告稱，摩爾線程首個(gè)全國(guó)產(chǎn)千卡千億模型訓(xùn)練平臺(tái)，摩爾線程KUAE智算中心揭幕儀式成功舉辦，宣告國(guó)內(nèi)首個(gè)以國(guó)產(chǎn)全功能GPU為底座的大規(guī)模算力集群正式落地。該智算中心內(nèi)置數(shù)千張其最新一代GPU顯卡MTT S4000，可以支持700億到1300億參數(shù)的大模型訓(xùn)練。

此外，摩爾線程還發(fā)布了大模型智算加速卡MTT S4000，以及專為千億參數(shù)大模型訓(xùn)練和推理提供強(qiáng)大支持的摩爾線程KUAE平臺(tái)。

摩爾線程CEO張建中表示，摩爾線程KUAE智算中心解決方案以全功能GPU為底座，旨在以一體化交付的方式解決大規(guī)模GPU算力的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理問(wèn)題。該方案可實(shí)現(xiàn)開(kāi)箱即用，大大降低傳統(tǒng)算力建設(shè)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)和運(yùn)維運(yùn)營(yíng)平臺(tái)搭建的時(shí)間成本，實(shí)現(xiàn)快速投放市場(chǎng)開(kāi)展商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。

根據(jù)《AI and Memory Wall》，在GPT-2之前的模型時(shí)代，GPU內(nèi)存還能滿足AI大模型的需求，但隨著Transformer模型的大規(guī)模發(fā)展和應(yīng)用，模型大小每?jī)赡昃蜁?huì)平均增長(zhǎng)410倍。

目前GPT-3等大模型的參數(shù)增長(zhǎng)已經(jīng)超過(guò)了GPU內(nèi)存的增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)趨勢(shì)已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前的需求，芯片內(nèi)部、芯片之間或AI加速器之間的通信成為了AI訓(xùn)練的瓶頸。AI訓(xùn)練不可避免地遇到了“內(nèi)存墻”問(wèn)題。

安信證券表示，在算力需求快速增長(zhǎng)的進(jìn)程中，國(guó)產(chǎn)GPU正面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的局面，相關(guān)廠商需投入海量資金以及高昂的人力和時(shí)間成本。由于我國(guó)GPU行業(yè)起步較晚，缺乏相應(yīng)生態(tài)，目前同國(guó)際一流廠商仍存在較大差距。

在中美摩擦加劇、經(jīng)濟(jì)全球化逆行的背景下，以海光信息、天數(shù)智芯、壁仞科技和摩爾線程等為代表的國(guó)內(nèi)GPU廠商進(jìn)展迅速，國(guó)產(chǎn)GPU自主可控未來(lái)可期。

公司方面，據(jù)上市公司互動(dòng)平臺(tái)表示，弘信電子：公司與摩爾線程的合作正常推進(jìn)中。世紀(jì)華通：公司旗下的私募基金投資了摩爾線程。

近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，顯卡技術(shù)含量越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)，許多專業(yè)的圖形卡已經(jīng)具有很強(qiáng)的3D處理能力，而且這些3D圖形卡也漸漸地走向個(gè)人計(jì)算機(jī)。

一些專業(yè)顯卡具有的晶體管數(shù)甚至比同時(shí)代的CPU的晶體管數(shù)還多。比如2000年加拿大ATI公司推出的RADEON顯卡芯片含有3千萬(wàn)顆晶體管，達(dá)到每秒15億個(gè)像素填寫率。

GPU芯片行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀分析

圖形處理器，又稱顯示核心、視覺(jué)處理器、顯示芯片，是一種專門在個(gè)人電腦、工作站、游戲機(jī)和一些移動(dòng)設(shè)備(如平板電腦、智能手機(jī)等)上做圖像和圖形相關(guān)運(yùn)算工作的微處理器。

GPU使顯卡減少了對(duì)CPU的依賴，并進(jìn)行部分原本CPU的工作，尤其是在3D圖形處理時(shí)GPU所采用的核心技術(shù)有硬件T&L(幾何轉(zhuǎn)換和光照處理)、立方環(huán)境材質(zhì)貼圖和頂點(diǎn)混合、紋理壓縮和凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等，而硬件T&L技術(shù)可以說(shuō)是GPU的標(biāo)志。GPU的生產(chǎn)商主要有NVIDIA和AMD。

GPU有大量的ALU，Cache很小，緩存的目的不是保存后面需要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，而是為線程提高服務(wù)效率;沒(méi)有復(fù)雜控制邏輯沒(méi)有分支預(yù)測(cè)等組件;上述設(shè)計(jì)，使得GPU擅長(zhǎng)大規(guī)模并行計(jì)算任務(wù)。擅長(zhǎng)浮點(diǎn)計(jì)算，并行處理能力強(qiáng)，能做到幾千核高并發(fā)，適合圖形處理、機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練等。GPU芯片，為壁仞科技在上海發(fā)布了自主研發(fā)的首款通用芯片。GPU芯片BR100，其16位浮點(diǎn)算力達(dá)到1000T以上、8位定點(diǎn)算力達(dá)到2000T以上，單芯片峰值算力達(dá)到PFlops(1PFlops等于1000萬(wàn)億次浮點(diǎn)指令/秒)級(jí)別。

一個(gè)光柵顯示系統(tǒng)離不開(kāi)圖形處理器，圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要元件，是連接計(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶。應(yīng)該說(shuō)有顯示系統(tǒng)就有圖形處理器(俗稱顯卡)，但是早期的顯卡只包含簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器和幀緩沖區(qū)，它們實(shí)際上只起了一個(gè)圖形的存儲(chǔ)和傳遞作用，一切操作都必須由CPU來(lái)控制。

這對(duì)于文本和一些簡(jiǎn)單的圖形來(lái)說(shuō)是足夠的，但是當(dāng)要處理復(fù)雜場(chǎng)景特別是一些真實(shí)感的三維場(chǎng)景，單靠這種系統(tǒng)是無(wú)法完成任務(wù)的。

所以后來(lái)發(fā)展的顯卡都有圖形處理的功能。它不單單存儲(chǔ)圖形，而且能完成大部分圖形功能，這樣就大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，提高了顯示能力和顯示速度。

短期內(nèi)GPU仍將主導(dǎo)Al芯片市場(chǎng)，短期將延續(xù)Al芯片的領(lǐng)導(dǎo)地位。GPU作為市場(chǎng)上Al計(jì)算最成熟、應(yīng)用最廣泛的通用型芯片，應(yīng)用潛力較大，目前GPU芯片在AI芯片中的占比最大，達(dá)36.54%，GPU將繼續(xù)占領(lǐng)Al芯片的主要市場(chǎng)份額。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國(guó)GPU芯片行業(yè)市場(chǎng)前瞻分析與未來(lái)投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》顯示：

從中國(guó)主要芯片國(guó)產(chǎn)化率來(lái)看，射頻芯片、移動(dòng)通信終端、模擬芯片、閃存、微控制器、內(nèi)存、可編輯邏輯器件的國(guó)產(chǎn)化率分別為40%、24%、15%、5%、3%、1%、1%。

謹(jǐn)慎估計(jì)GPU芯片的國(guó)產(chǎn)化規(guī)模約37億元，由于GPU指令集復(fù)雜程度相對(duì)較低,國(guó)內(nèi)有一定基礎(chǔ)，國(guó)產(chǎn)化率有望達(dá)到10%-15%，對(duì)應(yīng)37-56億元的市場(chǎng)規(guī)模。

GPU就是能夠從硬件上支持多邊形轉(zhuǎn)換與光源處理的顯示芯片,其作用是計(jì)算多邊形的3D位置和處理動(dòng)態(tài)光線效果。

GPU是顯示卡的“心臟”,也就相當(dāng)于CPU在電腦中的作用。從技術(shù)趨勢(shì)來(lái)看，GPU將成為主流AI芯片。在圖形圖像處理領(lǐng)域，GPU最終全面取代圖形加速卡，通用標(biāo)準(zhǔn)高性能卡是未來(lái)云端高性能計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)。

英偉達(dá)NVIDIA公司在1999年發(fā)布Geforce256圖形處理芯片時(shí)首先提出GPU的概念。從此NVIDIA顯卡的芯就用GPU來(lái)稱呼。GPU使顯卡減少了對(duì)CPU的依賴，并進(jìn)行部分原本CPU的工作，尤其是在3D圖形處理時(shí)。

GPU所采用的核心技術(shù)有硬體T&L、立方環(huán)境材質(zhì)貼圖和頂點(diǎn)混合、紋理壓縮和凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等，而硬體T&L技術(shù)可以說(shuō)是GPU的標(biāo)志。英偉達(dá)是全球領(lǐng)先的GPU供應(yīng)商，英偉達(dá)是全球GPU市場(chǎng)絕對(duì)領(lǐng)先者，2020年英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心收入29.8億美元。

GPU芯片行業(yè)未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

數(shù)據(jù)顯示，截至目前，全球人工智能的計(jì)算力主要是以GPU芯片為主。到2020年占比將大約提升至42.3%，市場(chǎng)規(guī)模約為38億美元，預(yù)測(cè)到2024年占比提升至51.4%，屆時(shí)全球人工智能GPU芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)111億美元。

隨著國(guó)內(nèi)芯片技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)GPU芯片已經(jīng)慢慢發(fā)展起來(lái)，中國(guó)GPU芯片板卡市場(chǎng)將高速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2024年,中國(guó)GPU芯片板卡市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到370億元，年均復(fù)合增速約30%。

互聯(lián)網(wǎng)和安防/政府是主要領(lǐng)域。預(yù)計(jì)2024年，互聯(lián)網(wǎng)和安防/政府行業(yè)市場(chǎng)份額將分別達(dá)到48.9%和31.4%，依然占據(jù)市場(chǎng)的主要地位;主要還是因?yàn)檫@兩個(gè)行業(yè)是AI應(yīng)用的重要需求方。

隨著5G的逐漸普及，越來(lái)越多的計(jì)算將轉(zhuǎn)移到云托管，所以我們可以看到大數(shù)據(jù)中心的計(jì)算速率，尤其是GPU計(jì)算速率，正在以非常高的速度增長(zhǎng)。此外，在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、汽車和工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的應(yīng)用呈現(xiàn)出很高的發(fā)展趨勢(shì)。

中研普華利用多種獨(dú)創(chuàng)的信息處理技術(shù)，對(duì)市場(chǎng)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、加工、分析、傳遞，為客戶提供一攬子信息解決方案和咨詢服務(wù)，最大限度地降低客戶投資風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)營(yíng)成本，把握投資機(jī)遇，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

想要了解更多最新的專業(yè)分析請(qǐng)點(diǎn)擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2023-2028年中國(guó)GPU芯片行業(yè)市場(chǎng)前瞻分析與未來(lái)投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》。

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  2023-2028年中國(guó)GPU芯片行業(yè)市場(chǎng)前瞻分析與未來(lái)投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告

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