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国产GPU为何“一夜杀到老黄城下”?

国产GPU,这波势头有点猛。

首先,去年年底,芯城发布了““风华1号””,作为高性能桌面级/服务器图形卡市场的参考。

摩尔线程在短短18个月内就量产了一款全功能的国产GPU。 而在这之前,摩尔已经发布过两款产品,分别是摩尔1号和摩尔2号,前者采用了英特尔的专用CPU,后者则使用的是英特尔的通用处理器。 壁仞科技也是在第一个通用GPU芯片成功点亮之后宣布的.

如此的速度和成就,甚至让人惊叹不已:

这就是在古老的老黄城墙下过夜的节奏吗?

国产GPU为何“一夜杀到老黄城下”?

首先要考虑的是产品本身、性能、价格以及购买时间。

这背后的行业突然火了起来,原因是:“这是怎么发生的?” “这不叫专利吗?”“这也是我们的优势。”“专利是个好东西,但我们要有自己的核心竞争力。”“你怎么这么笨? “专利怎么能免呢?”

国产GPU为何“一夜杀到老黄城下”?

在热议中,“IP授权”一词也浮出水面。

例如,在本轮讨论中被反复提及的芯片设计厂商Imagination就是其中之一。

据介绍,这波GPU头部创企的新产品,与其诸多因素密不可分。 (.) 在这些企业中,"云计算+大数据"或许是最热门的话题之一。"云计算"指的就是将计算机与互联网相结合。而"大数据"则是指海量信息资源的集合。 (.) (.) (.) (.)

中资芯片设计公司

Imagination Technologies轰动一时的ARM一样,是一家总部设在英国的芯片设计公司,通过将芯片IP许可给其他制造商并授权费而赚钱。

当年,这家公司被称为“苹果御用IP授权商”。

从第一代到i Phone7Plus,A系列芯片的图形处理器部分都是建立在Imagination的Power VRIP核心设计之上的。

据统计,2010年全球共销售超过2.15亿块含有Power VR技术的晶片。

在2012年的移动GPUIP授权市场中,Imagination占据了近50%的份额。

另外,据英国《金融时报》报道,英特尔和苹果都曾拥有这家芯片设计公司的大量股份,以至于双方陷入了一场拉锯战。

2016年,也有报道称,苹果与Imagination就收购事宜进行了“高级谈判”。 消息一经传出,立即引发了人们的热议。苹果和谷歌都表示,双方将在2018年底完成交易,并且双方还计划于2019年初签署协议。那么,苹果为什么要选择收购Imagining? 但最终,收购案失败了。

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2017迎来了一个大的转折点。

早在20174月,苹果就宣布与Imagination“分手”,并致力于自主研发GPU。

受此影响,Imagination的股价暴跌逾70%——据英国《金融时报》报道,当时,Imagination一半以上的收入来自苹果。

Imagination公司的GPU业务已经在ARMMali遭受重创。

为了扩大Mali GPU的市场份额,ARM采取了"购买CPU,发送GPU"的战略,如果你购买CPU核授权,你就可以获得GPU核折扣打折。

据多家媒体报道,尽管Imagination在移动GPU技术上处于领先地位,但ARM的“买一送一”战略已导致许多手机芯片厂商转变立场。

最终,由中资背景的私募基金提升了Imagination:由国新基金资助的峡谷大桥(Canyon Bridge)斥资5.5亿英镑(约合49亿元人民币)收购了Imagination Technologies。

值得注意的是,Imagination口袋里也有CPU芯片架构MIPS,但在与Canyon Bridge牵手的同时,将业务单独出售。

虽然今天的移动GPU一号位已经被ARM抢购一空,但近年来,Imagination的势头越来越猛。

特别是,其在移动光追技术的投资目前已初见成效。

虽然官方没有明确说明哪些国内国产芯片厂商Imagine Excore合作,但完美完美世界科技Perfect World)、腾讯游戏(Tencent Games)和网易(Net Ease)等游戏游戏公司都已着手开发“移动移动GPU领域先进的光学光追架构Power VRPhoton。

苹果还在20201月与Imagination续签了一份新的多年期授权协议。

IP授权运作方式

话虽如此,像Imagination这样的IP供应商在GPU的设计和开发中扮演什么角色呢?

首先要说明的是,芯片领域所说的IP,就是Intellectual Property。

经过验证的、可重用的集成电路设计模块也被称为IP核。

在早期的日子里,芯片公司会对他们开发的电路进行模块化的再利用,以实现某些功能,即“不要重复车轮”。

随着集成电路的规模越来越大,芯片功能的日益复杂,各种电子产品的市场节奏也在不断加快。

芯片公司很难独立设计所有的模块,使用成熟的IP核是降低成本、缩短设计周期的一种必然选择,也是行业惯例。

专门从事IP核授权的供应商也脱离了产业链。

在这一领域,最大的竞争者是ARM,ARMCortex-A710和X2它们被用于移动芯片的CPU部分,如高通和United Ex,后者是以IP核形式获得许可的微架构。

按照授权形式,IP核分为软核、固核和硬核。

软核是以Verilog/VHDL这样的硬件描述语言描述的一个电路模块。

固核是在软核的基础上完成门级电路网表的设计和验证,送至Gate-level Netlist。

硬核进一步完成物理布局布线,包括仿真验证,并提供设计阶段的最后产品掩膜版图。

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从软装到硬装,购买IP核需要做的工作越少,调整的空间就越小。

然而,即使IP核可以从第三方购买,一个完整的GPU的设计仍然不容易。

以英伟达最近发布的Hopper为例。Hopper是一个功能齐全的全功能GPU架构,它包括一个单独用于图像渲染的流处理器、一个用于数据计算的张量单位,以及光栅化处理单元(ROPs)、光线追踪单元等。

还有外设显存、缓存、视频解码、电源管理、PCIe总线接口等.

△ Nvidia Hopper 架构

根据IBS的数据,在7nm制程下可以集成在单个芯片中的IP核的数量平均是178,并将增加到218个5nm。

要把这么多的IP核集成在一起,以确保它们之间的高效协作,仍然是很困难的。

软IP需要硬化,集成不同IP之间的接口,以及整体芯片布局设计、整体验证和测试。 (.) 本文将对这些方面进行详细介绍,并给出一个完整的解决方案。该方案已在实际中得到应用。实践证明是可行有效的。它能很好地满足系统要求。 (.) (.) (.) (.)

任何疏忽都可能导致流片的失败,需要重做,数亿美元的流片费用和更多的前期投资。

在GPUIP核授权市场,ARM、Imagination和芯原微电子目前占据全球前3%的份额。

三者的风格和情况都不一样。

ARM的Mali系列GPU是移动端的特色产品,已经被联发科、三星和华为海思选中。 在今年的CES大展上,联发科发布了首款采用该技术的处理器——S3C2440;而三星则宣布将与海思合作研发一款支持英特尔内核的移动计算平台。 但海思未来尚不明朗,三星已经开始在AMD架构许可下开发自己的IP。

Imagination更多地集中在GPU上,Power VR在早期表现优于高通和ARM,但随着收入来源单一,想象力会受到大客户苹果损失的沉重打击,他们希望打入桌面、车载电脑和高性能计算市场。

国内知名知识产权IP供应商Silicon也提供一站式芯片设计服务,并从Vivante获得了GPU业务。 在全球范围内,芯原微电子拥有强大的技术实力和丰富的产品经验。 目前是国内排名第一、全球排名第七的芯片IP授权服务商。

?资料来源:2021年核心原创年报

国产GPU公司最近采取了艰难的第一步,使用IP授权进行多次开花、流片成功或批量生产。

IP授权模式不仅可以减少投资,加速回报,还可以快速积累经验和人才队伍。

经过积累,有可能像苹果、三星那样,走上架构授权+IP自研的道路。

事实上,即便是苹果的自研IP也不是一帆风顺的,在分拆三年后,该公司带着Imagination重返工作岗位,据说还有专利原因。

IP核供应商已经建造了具有技术优势和专利权的护城河,芯片设计公司必须支付更多的费用才能绕过这些护城河。

imaging Imagination GPU高通是领头羊,而苹果如果坚持自己的研究,就有可能绕过现有专利、提出新方法而跟不上产品更新的步伐。

最后,GPU的成功不仅在于硬件,还在于编程接口和软件的支持。

除了强大的硬件硬件性能CUDA的计算CUDA计算平台生态是英英伟达等公司能够主宰GPU市场的重要原因。

AMD的ROCm开放计算平台不可能在短期内动摇CUDA的主导地位.

国内的GPU创业公司,如摩尔线程和壁仞科技,还有很长的一段路要走。

国产GPU,为什么是现在?

最后一批自主研发的国产芯片创业恰逢AI热潮,主要集中在数据计算,即各种类型的DPU和NPU。

15年前,随着地平线、寒武纪、燧原等一批AI芯片独角兽的诞生,BAT华为等大型企业纷纷跟进。

从20年下半年开始,包括图形渲染在内的功能齐全的GPU成为资本市场的新话题。

壁仞科技、摩尔线程等多家已成立的融资公司、芯动科技公司、兆芯科技等多家已成立的芯片公司在此附近也宣布了独立显卡项目。

这一时期的一些事件可能产生了影响。

首先需要说明的是,2020年,大陆将全面推进信创产业,包括芯片、服务器国产替代和自主可控。

芯动科技““信创””被列为风华1号的主要应用方向之一,并与国产操作系统统信联通达成生态合作,共同完成国产GPU和国产OS改造。

?芯动科技官网

此外,由于全球芯片短缺和挖矿,2020年以来,GPU本身的价格一路飙升。

以太坊GPU主要产地价格比上月上涨4.8倍,同比上涨1.8%; 随着市场对以太坊需求不断增加,芯动科技也开始涉足这一领域。芯动科技是全球最大的IP硬件制造商和软件开发商,拥有丰富的IP硬件开发经验以及强大的软硬件解决方案能力。 在此之前,芯动科技的业务之一是为开采比特币生产ASIC矿机。

?芯动科技官网

最后,元宇宙、数字人和AR/VR的爆发也将3D图形计算需求推向了新的高度。

壁仞科技披露的应用方向主要集中在自动驾驶和元宇宙方面,摩尔线程也提出了“元计算”。

摩尔线程官方网站

正因为如此,2020年年中的初创项目或项目,不到两年的时间里,国产GPU量产快三开奖结果或流片化速度很快。

其中的芯动科技之一,风华1号,明确使用Imagination的IMGB系列的GPUIP,而其他几个没有提供细节。

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