中央處理器GPU：性能躍遷與行業(yè)應用的深度剖析 頭豹詞條報告系列

趙趙摘要GPU行業(yè)專注于研發(fā)與生產(chǎn)圖形處理芯片，加速圖像創(chuàng)建與精準輸出，NVIDIA與AMD領航市場。技術壁壘高，需跨領域積累深厚經(jīng)驗，持續(xù)創(chuàng)新是關鍵。政策推動顯著，如中英政府強化AI研究合作，推動國產(chǎn)GPU企業(yè)發(fā)展。市場需求旺盛，微型計算機需求增長及AI算力井噴帶動市場規(guī)模擴張。未來，桌面端需求平穩(wěn)增長，算力端需求將維行業(yè)定義于加速圖像在幀緩沖區(qū)中的創(chuàng)建，并迅速將圖像數(shù)據(jù)輸出至顯示設備，確保視覺信息的精準呈現(xiàn)。在個人電腦、工作站、游戲主機行業(yè)分類按照產(chǎn)品用途的分類方式，中央處理器GPU行業(yè)可以分為如下獨立GPU適用于圖形密集型場景，此類GPU配備了獨立的顯存，確保集成GPU以其成本效益、低能耗以及較小的物理尺寸，在入門級計算設備、便攜式設備及某些獨立GPU適用于圖形密集型場景，此類GPU配備了獨立的顯存，確保圖形處理任務的高效執(zhí)行與數(shù)集成GPU以其成本效益、低能耗以及較小的物理尺寸，在入門級計算設備、便攜式設行業(yè)特征中央處理器GPU的行業(yè)特征包括：技術壁壘高，創(chuàng)新引領發(fā)跨平臺整合能力。同時，行業(yè)發(fā)展的關鍵是持續(xù)推動軟硬件創(chuàng)新，適應市場需求與技術進，其研發(fā)成本從進，其研發(fā)成本從2018年的28億美元上升到2024年的86GPU行業(yè)發(fā)展顯著受政策驅動。英國政府計劃斥資1億英鎊采購高性能AI芯片，強化AI研究能力，深化與英偉達等全球國政府亦高度重視CPU、GPU等關鍵產(chǎn)品研發(fā)，其中國產(chǎn)GPU企業(yè)景GPU產(chǎn)業(yè)市場需求極為旺盛，應用場景日益多元化。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2022年數(shù)從GPT-3的1,750億翻了10倍至1發(fā)展歷程80年代，CommodoreAmiga電腦引領映像顯示功能，IBM8514圖形系統(tǒng)推動2D顯示技術發(fā)展速發(fā)展，算力芯片登上歷史舞臺，GPU相較于CPU的顯著優(yōu)勢使之成為了算力芯片中代其算力芯片產(chǎn)品，算力GPU為GPU行業(yè)帶來數(shù)十倍增長空間；華為80年代，CommodoreAmiga電腦引領映像顯示功能，IBM8514圖形系統(tǒng)推動2D顯示技術發(fā)展。1AI迅速發(fā)展，算力芯片登上歷史舞臺，GPU相較于CPU的顯著優(yōu)勢使之成為了算力芯片中的主角。品，寒武紀則成為國產(chǎn)AI算力GPU上市領軍公司，來產(chǎn)業(yè)鏈分析其中上游主要為半導體硬件生產(chǎn)加工商，為中游提供晶圓、光刻機及EDA/IP等關鍵材料與技術支持，確保GPU設反饋市場需求、技術趨勢及產(chǎn)品質(zhì)量性能評估，引導上游進行針對性研發(fā)與改進。同時中游根據(jù)下游需求輔以技術支持與服務。下游互聯(lián)網(wǎng)、游戲等廠商向中游GPU設計制造商ASML光刻機全球范圍內(nèi)供不應求，訂單量巨大。由于中國市場訂單數(shù)量激增導致ASML無法在短時間內(nèi)滿足所有客戶需求，2023年ASML的光刻爭格局也在逐漸重構。中國市場上，目前華為的昇騰系列GPU已經(jīng)處于國內(nèi)領先地位，昇騰910基于華為自主研發(fā)的達芬奇限度地發(fā)揮出昇騰芯片的計算潛力。華為昇騰算力芯片憑借先進的架構設計、卓越的性能表現(xiàn)、高效的能耗管理和豐富的軟件生態(tài)經(jīng)歷466次工作中斷。國內(nèi)大模型廠商眾多，大模型領域的GPU需求依舊龐大，如阿里云通義大模型從2023年4月生產(chǎn)制造端股中芯國際集成電路制造有限公司股中芯國際集成電路制造有限公司股華虹建筑安裝工程集團有限公司股中科寒武紀科技股份有限公司股股中科寒武紀科技股份有限公司股盛美半導體設備（上海）股份有限公司股芯原微電子（上海）股份有限公司股股合肥晶合集成電路股份有限公司股股華潤微集成電路（無錫）有限公司股北方華創(chuàng)科技集團股份有限公司股北方華創(chuàng)科技集團股份有限公司股芯動科技（北京）有限公司上股上股中微半導體設備（上海）股份有限公司中產(chǎn)業(yè)鏈上游分析中產(chǎn)業(yè)鏈上游分析至120億平方英寸。晶圓的營業(yè)額也出現(xiàn)了10%的下降，降至123億美元。與前幾年相比，GPU上游的核心在于半導體制造，其中光刻機和ED片的性能、集成度及良率。ASML作為光刻機領域行業(yè)龍頭，全球范圍內(nèi)光刻機訂單量巨大。2023年ASML的場需求。EDA（電子設計自動化）軟件同樣是半導體產(chǎn)業(yè)鏈中不化。隨著技術封鎖的壓力增大，中國對于EDA工具的自主可控需求日益迫切，促使國產(chǎn)EDA替代協(xié)會預測，2025年中國的EDA市場規(guī)模將達到184.9億元人民幣（約合25億美），股股深圳市海思半導體有限公司股股上海壁仞科技股份有限公司股股龍芯中科技術股份有限公司股股中科寒武紀科技股份有限公司股股長沙景嘉微電子股份有限公司股上海燧原科技股份有限公司股股上海燧原科技股份有限公司股深圳市錦航科技有限公司股海光信息技術股份有限公司股股上海兆芯集成電路股份有限公司股股摩爾線程智能科技（北京）有限責任公司下產(chǎn)業(yè)鏈中游分析下產(chǎn)業(yè)鏈中游分析研發(fā)投入大是由技術進步、市場需求變化及競爭對手挑戰(zhàn)等多方面壓力所致。GPU芯片對圖形寬、存儲、封裝技術等方面都有極高的要求，給設計公司帶來極大挑戰(zhàn)。下，國內(nèi)競爭格局也在逐漸重構。中國市場上，目前華為的昇騰系列GPU已經(jīng)處于國內(nèi)領先地CANN深度學習平臺可以最大限度地發(fā)揮出昇騰芯片的計算潛力。華為昇騰算力芯片憑借先進的架構設計、卓越的性能表現(xiàn)、渠道端及終端客戶互聯(lián)網(wǎng)、游戲、消費電子、智能汽車等領域渠道端股游戲開發(fā)（圖形處理，物理運算）股游戲開發(fā)（圖形處理，物理運算）股股智能汽車（自動駕駛需求）產(chǎn)業(yè)鏈下游分析產(chǎn)業(yè)鏈下游分析英偉達游戲專業(yè)GPU應用收入從2019務器出貨量超30萬臺，2027年預期超70萬臺，年復合增長率預計為21.6%。GPU在人AI大模型、智能汽車是目前GPU的新興應用領域。AI大模商眾多，大模型領域的商眾多，大模型領域的GPU需求依舊龐大，如阿里云通義大模型從2023年4月的1.0版升級到億美元增至2023年的10億和15億美元。智能汽車對圖像處理要求很高，對高端GPU的需求也在不GPU收入從2019年的7億和12億美元增至2023年的10億和15億美國廠商智能汽車收入也在大幅增長，華為2023年智能汽車收入達47.37億元人民幣，同比增長128.1行業(yè)規(guī)模央處理器GPU行業(yè)市場規(guī)模由6,451.15億元增長以阿里云推出的通義千問為例，2023年10月推出的通義2.0版本參數(shù)量僅各大廠均桌面端需求保持增長中國桌面端需求穩(wěn)中有進，特別是在大型桌游市場中表現(xiàn)得尤為明顯。近期國產(chǎn)3A游戲《黑神話：悟空》在St份，游戲總收入超過了9.61億美元（約合人民幣67.9億元），與此同時，對高性能GPU電腦設備有需求的客戶端游戲整體市場份額也持續(xù)提升，未來中國算力需求仍將維持井噴態(tài)勢從政策端來看，中國對算力發(fā)展有明確規(guī)劃，根據(jù)2023年工信部等六部門發(fā)布的《算力基礎設施高質(zhì)量發(fā)展行動計劃》，預計合計為500億元人民幣（70億美元），而去年同提供支持相關的處理器和基礎設施，包括自己公司的AI大模型和其他模型。此外，國內(nèi)外算力芯片大廠也對算力需求進行了展望，華為預計到數(shù)據(jù)來源:數(shù)據(jù)來源：英偉達官網(wǎng)、AMD官網(wǎng)、惠普官網(wǎng)政策梳理政策名稱頒布主體生效日期影響8政策內(nèi)容做優(yōu)信息服務產(chǎn)品。發(fā)展下一代操作系統(tǒng)，構筑安全可靠的數(shù)字底座。推廣開源技術，建設開源社區(qū)，構建開源生態(tài)體系。探索以區(qū)塊鏈為核心技術、以數(shù)據(jù)為關鍵要素，構建下一代互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應用和數(shù)字化生態(tài)。面向新政策解讀該政策通過推動下一代操作系統(tǒng)發(fā)展、構筑安全可靠的數(shù)字基礎、推廣開源技術及建設開源社區(qū)等措施，為國產(chǎn)GPU及相關信息特別是在鼓勵面向新一代移動信息網(wǎng)絡、類腦智能等領域的軟件產(chǎn)品研發(fā)與應用方面，不僅有助于加速國產(chǎn)GPU技術的創(chuàng)新和市場的協(xié)同發(fā)展，提升了整個信息技術服務業(yè)的自主可控能力和國際競政策性質(zhì)政策名稱頒布主體生效日期影響《關于深入實施“東數(shù)西算”工程9政策內(nèi)容到2025年底，普惠易用、綠色安全的綜合算力基礎設施體系初步成型，東西部算力協(xié)同調(diào)度機制逐步完善，通用算力、智能算力、超級算力等多元算力加速集聚，政策解讀該政策通過構建普惠易用、綠色安全的綜合算力基礎設施體系，促進東西部算力資源的優(yōu)化配置與高效協(xié)同，對國產(chǎn)GPU的發(fā)展確，至2025年底，國家樞紐節(jié)點地區(qū)的算力資源將占據(jù)全國新增算力的大部分份額，這不僅為國產(chǎn)GPU提供了廣闊的市場空間，也加政策性質(zhì)政策名稱頒布主體生效日期影響政策內(nèi)容政策解讀該政策從全國角度為算力基礎設施發(fā)展指明了方向，而GPU為代表的算力芯片建設是算力基礎設施建設中政策性質(zhì)政策名稱頒布主體生效日期影響8政策內(nèi)容系統(tǒng)優(yōu)化算力基礎設施布局，促進東西部算力高效互補和協(xié)同聯(lián)動，引導通用數(shù)據(jù)中心、超算中心、智能計算中心、邊緣數(shù)據(jù)中心等合理梯次布局。整政策解讀該政策通過優(yōu)化算力基礎設施布局，促進東西部算力資源的高效互補與協(xié)同聯(lián)動，對國產(chǎn)GPU的發(fā)展具有和市場機會，還通過加強傳統(tǒng)基礎設施的數(shù)字化、智能化改造，推動了對高性能計算和智能計算需求的增長，從而加速了國產(chǎn)GPU在政策性質(zhì)政策名稱頒布主體生效日期影響9政策內(nèi)容線寬小于28納米（含），經(jīng)營15年以上，1-10年免征企業(yè)所得稅。線寬小于65納米（含），經(jīng)營15年以上，1-5年免征所得稅，6-10年按25%征稅。線寬小于米（含經(jīng)營10年以上，1-2年免征所得稅，3-5年按25%征稅。線寬小于130納米（政策解讀政策性質(zhì)競爭格局行業(yè)主要分為三個梯隊，第一梯隊是英偉達和華為，華為產(chǎn)品逐漸超越英偉達中國定制版芯片；第二梯隊包括寒武紀、海光、燧原、壁仞，這些公司產(chǎn)品參數(shù)、良率、盈利能力都弱于英偉達和華為，但都各有特色，如寒武紀已上市且算力參數(shù)良好，海光已上市且產(chǎn)品適配原、壁仞已謀劃上市且陸續(xù)有產(chǎn)品迭代推出；第三梯隊包括天數(shù)智芯、摩爾現(xiàn)場、沐曦、登臨、阿里平頭哥等公司，這些公司的芯片僅英偉達不斷推出革命性的GPU架構，其AI芯片BlackwellG），覺處理方面的能力尤為突出。國際制裁背景下，2023年初英偉達針對中國市場推出專供芯片H800。即使在算力受限的情況下，H800在INT8下的2023年10月，美國出口管理條例提出規(guī)定，禁止向中國出口高算力芯片，H800被禁，英偉達只能提供H20芯片。目前H20已正面競爭，進一步擴大中國市場優(yōu)勢。寒武紀芯片已獲阿里等互聯(lián)網(wǎng)大廠測試，性能得到認可，海光傳聞也送到大廠進行測試但出現(xiàn)2024年12月3日，中國半導體行業(yè)協(xié)會出臺最新芯片指導意見，認為美國芯片產(chǎn)品不再安全、不再可靠，中國相關行業(yè)將CPU、操作系統(tǒng)和固件，可廣泛應用于PC、服務器和圖形工作站等計算機設備，滿上市公司速覽總市值-企業(yè)分析 公司信息企業(yè)狀態(tài)企業(yè)總部法人企業(yè)類型注冊資本行業(yè)統(tǒng)一社會信用代碼成立時間經(jīng)營范圍程控交換機、傳輸設備、數(shù)據(jù)通信設備、寬帶多媒體電源、無線通信設備、微電子產(chǎn)品、軟件、系統(tǒng)集成工程、計算機及配套設備、終端設備及相關通信信息產(chǎn)品、數(shù)據(jù)中心機房基礎設施及配套產(chǎn)品（含供配電、空調(diào)制冷設備、智能管理監(jiān)控等）的開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、技術服務、工程安裝、維修、咨詢、代理、租賃；信息系統(tǒng)設計、集成、運行維護；集成電路設計、研發(fā)；統(tǒng)一通信及協(xié)作類銷售；無線數(shù)據(jù)產(chǎn)品（不含限制項目）的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售；通信站點機房基礎設施及通信配套設備（通信機房、通信電源、機柜、天線、通信線纜管理監(jiān)控、鋰電及儲能系統(tǒng)等）的研發(fā)、生科學技術研究及能源相關產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售；車零部件及智能系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及程；設計、制作、發(fā)布、代理各類廣告；通信設備租）；）；）；務；國內(nèi)商業(yè)、物資供銷業(yè)業(yè)務（不含專營品）；對外經(jīng)濟技術合作業(yè)務；房屋租賃業(yè)務（持許證）；以及其他法律法規(guī)不禁止的經(jīng)營活動（依法須的項目，經(jīng)相關部門批準后方可開展經(jīng)營活動）。^增華為技術有限公司競爭優(yōu)勢法律聲明法律聲明