國產GPU不講武德 瀏覽熱度

  集微網報道 最近幾年大芯片投資賽道,數GPU熱得發燙。一眾初創公司涌現,大廠精英抱團創業,巨額融資不斷刷新行業紀錄。一些成立較早的企業,已經進入研發落地階段,剛成立不久的廠商,也旋風般推出相關產品。

  與GPU創業高熱相伴的,是從未間斷的質疑聲:估值虛高,PPT發布,套殼馬甲……一些國內GPU創企推出產品,被認為已經背離芯片研發規律,成為融資的工具跳板,后生們不講武德,壞了規矩。

  國產GPU創業領域目前存在哪些問題?應該以什么樣的態度發展國產GPU?與海外巨頭相比,有何差距與挑戰?追趕的機會在哪?集微網同產業人士進行交流,探尋國產GPU創業浪潮風起云涌的背后。仔細丈量國產GPU的“成色”,或許有助于更加清醒地正視現實。

  一、亂象叢生 泥沙俱下

  近兩年,受市場需求以及政策、資本的推動,GPU在國內受到瘋狂追捧。地緣政治、大國博弈背景下,相較于已有一定積累的國產CPU,國產GPU的破局更具緊迫性和必要性。人才儲備程度,科創板提供的退出機制,也為國產GPU的發展創造了良好契機。

  于是,GPU成為繼AI之后,最為性感的芯片投資賽道。資本的蜂擁而至吸引了來自英偉達、AMD、海思、高通等一眾大廠精英創業。據不完全統計,目前該領域的初創企業已近20家,所有一線投資機構均參與其中。

  談及目前國內GPU創業領域的現狀,行業人士李明(化名)認為賽道過熱且擁擠,市場魚目混珠、泥沙俱下。

  李明并不否認看到一些企業推出的產品,不管是在跑分還是在標準測試和應用方面都取得了進步,但也有不少產品和演示目前還處于“PPT”狀態。對于那些成立一年左右就推出多款產品的公司,在行業摸爬滾打了20多年的李明稱顛覆了自己的行業認知”。

  “一塊GPU芯片的研發周期從立項到上市至少要3~5年,好的芯片要經過架構和應用打磨,這個過程也不可能低于兩年。有的產品宣稱是自主設計,但明顯違反整個芯片的設計規律。GPU不可能一年半載就設計出來并跑通應用,有可能設計全是外包,或是將已流片的設計的Spec配置稍作修改?!崩蠲鞣治龇Q。

  另一位GPU企業高管王強(化名)認為,一些GPU新勢力尚沒有明確自己的細分市場,也沒有想清楚未來長遠的發展方向,只會用PPT吹牛,發布產品參數和性能對比時混淆視聽,實際并不能夠正常量產或進行流暢演示,真實性和可靠性大打問號。

  “有的芯片參數比較奇怪,宣稱算力是6T Flops/s,存儲能力是50GB/s,兩者的比例達到120:1,但實際上GPU最理想的比例應該是25:1,這在應用層面非常尷尬,不知所用何處。此外,有的芯片帶寬非常低,無論是用于AI計算還是圖形,基本上都發揮不出功能?!?/strong>談及諸多費解之處,王強直搖頭。

  行業看來,這樣導致的結果是攪亂了市場,浮躁了人心,在GPU這樣一個高門檻且重積累的領域,不講誠信,違背市場、技術規律,待潮水退去后,只能是一地雞毛。

  二、資本裹挾 蒙眼狂奔

  GPU創企在產品上的亂象叢生,在行業投資人士張帥(化名)看來,有些是迫不得已。

  海思做GPU,前后花了4年半,在華為強大流程體系支持下尚且如此,初創企業難度更大。如果也做這么長時間才出產品,投資人不會答應。張帥說。

  張帥透露,有的GPU初創公司與投資方簽下對賭協議,在某個時間推出芯片產品,是決定其拿到下一輪融資的入場券。

  資本裹挾之下,一些配置錯誤、不合邏輯、完全不像正常產品的GPU芯片橫空出世,冠以自研、國產、打破壟斷之名。吃瓜群眾亢奮,行業人士錯愕。

  “很多國內GPU的研發,其實已經脫離了芯片開發的初衷,所有的成果展示和發布,其實是以融資為目的?!眲摰劳顿Y咨詢合伙人步日欣直言。

  賽道的火熱以及大規模的融資助推GPU初創企業估值一路走高。一些成立一兩年的熱門企業,估值已經達到兩三百億元,GPU成為高估值代名詞。

  不少業內人士呼吁,對于那些通過“放衛星”博眼球的方式來吸引關注的可疑產品公司,需要投資人和相關的市場機構進行甄別以及理性對待和評估。

  北科建集團產業運營負責人李鍇表示,國內GPU從整體而言,受到了政策推動的影響,有了積極進展,尤其包括“東數西算”政策、算力芯片和智慧化應用的市場打開。但目前階段的投融資熱度,還是一種行業聚焦慣性投資,依靠當前的政策性紅利,大部分投資標的還屬于高風險投資項目。

  “真正投進去,一是要考慮估值是不是虛高的問題,二是需要專業性的知識背景和能力,考驗投資機構慧眼識珠的本領?!崩铄|說。

  但獨具慧眼似乎是少數,GPU賽道的玩家更多處于“蒙眼狂奔”,幾年過,投資熱度仍未消減。

  張帥不否認GPU賽道過熱,但他并不認為GPU創企估值過高,因為在他看來GPU的價值擺在那。

  “如果真的中美脫鉤,高性能GPU被卡脖子,中國一定要想辦法替代。一個GPU工程師年薪50萬,2000人的企業,人力一年就要10億,每年二三十億的整體開支跑不掉。投資方愿意投錢給不同的創業團隊也有道理,誰都想賭一把中國的AMD和英偉達?!?/strong>張帥說。

  三、圖形/計算 花開兩朵

  GPGPU、通用GPU、全功能GPU、圖形GPU、渲染GPU、GPU+……在國內,GPU命名上的文字游戲已被廠商們玩壞,也讓外界對這些產品一時云里霧里。

  按功能劃分,GPU主要分為側重圖形圖像的渲染GPU和側重通用計算的GPGPU。

  目前國內初創GPU公司,結合自己的優勢和階段性定位,分別采取了不同的切入路線。其中GPGPU公司包括壁仞、沐曦、登臨、天數智芯、紅山微電子、珠海芯動力等,渲染GPU企業包括摩爾線程、勵算、深流微、瀚博、芯瞳、格蘭菲等。

  沐曦CTO楊建博士指出,GPGPU相當于大算力芯片,是傳統計算的回歸,GPGPU的創新等同于將一些專用加速功能變成GPU的一組指令集,芯片面積只有原來的1%-10%,卻相當于實現了一個全新專有芯片的加持,同時具備通用計算的性能,這使得邊際成本更低,更具價值。

  而渲染GPU約80%仍是GPGPU部分,20%則是固定渲染流水線(fixed function),例如geometry pipeline、rasterization pipeline等。固定渲染流水線涉及較多的數學公式,因此比較依靠編譯器和驅動等軟件能力,而GPGPU在硬件和應用層面較為復雜。

  “從軟硬件復雜度看,渲染GPU復雜度更高。從開發人員團隊數量來看,GPGPU如需要200人的硬件團隊,渲染GPU可能要再增加50人,但軟件開發人員相比GPGPU或需增加三倍,需要更多的人員開發驅動和編譯器等?!睏罱ㄕf。

  芯動科技首席SoC架構師何穎認為,圖形渲染GPU因為經過了十幾年的演化進程,流水線長,實現起來復雜,設計上的挑戰更大,同時存在很多專利陷阱。

  “芯動科技目前聚焦于渲染GPU領域,但GPGPU也在規劃之中,芯動科技選擇的是一個起步很難但可以走得很遠的賽道。雖然GPGPU的價值很高,增長也不錯,但圖形渲染GPU在細分市場總的體量更大?!焙畏f告訴集微網。

  但楊建認為,對于一家初創公司的首顆GPU產品來說,如果要同時自研渲染GPU的固定渲染流水線IP、統一著色器(shader)IP,需要的時間和人力成本將非初始的幾百人團隊可以承受。因此,沐曦采取先做GPGPU,再發展圖形渲染GPU的模式。在自研GPGPU中,只有統一著色器IP,不需要固定渲染流水線,這樣可以在自研GPU的道路上一步一個腳印穩健前行。

  四、核心IP 十年差距

  任何一款高端芯片的打造,都離不開基石——IP的“成全”,IP的質量很大程度上決定了國產GPU性能的底色。

  在步日欣看來,GPU作為高性能的大芯片,想在短期內出成果,必然需要依賴外部IP。國產GPU廠商能夠快速推出相關產品,很大程度上依靠外購IP。

  但打著自主研發之名,行外購之實,推出“馬甲”產品就難免有忽悠之嫌,這樣的案例在芯片領域本就不在少數。

  自研IP越多,芯片設計上越有把握,產品的差異化更明顯。但相對而言,資金、人員、時間上的成本投入也更高。王強告訴記者,GPU IP自研需要36-48個月以及200個工程師,而采用外購IP的方式,可以減少12-18個月開發周期。

  李明則表示,考慮到GPU的研發非??简烅椖康哪繕斯芾砟芰?,對于團隊能力和組織工程能力要求很高,初創企業由于能力有限,短期內如果自研路線不順利,會選擇大量外購IP或馬甲路線。但從長遠看,公司團隊的成長、市場定位以及盈虧平衡不能得到保證,而且會逐漸拉開跟行業領先公司的差距。

  據集微網了解,GPU 的IP主要涉及三大類,一是模擬IP,包括PCIe、Displayport和HDMI等等,這方面國內廠商占有率較低;二是Memory;三是數字IP,包括基于Arm或RISC-V的微控制器IP、編解碼芯片IP以及最核心的GPU IP等。核心IP國內有Imagination、芯原、格蘭菲等廠商,相對而言,Imagination認可度較高,芯原是后起之秀,而格蘭菲主要面向特定領域用戶。

  在李明看來,國內核心IP能力至少比英偉達、AMD等落后十年左右。而整體而言,GPGPU企業與國際大廠技術差距約3年,渲染GPU與國際大廠差距約10年左右。

  李鍇認為,國內GPU底層技術空白點較多,IP大多受制于國外廠商,產品前端穩定性不理想,目前又很難在主線中高端電子產品上得到普及化應用,需多年沉淀形成自主IP積累才能具有一定替代性。

  需要指出的是,外購IP并不意味著無法自主可控,但對GPU企業的能力要求很高。

  據何穎介紹,芯動科技與Imagination的合作是與蘋果一樣的架構授權,基于該初始架構芯動科技探索了很多自己的方案,包括自研的Cache一致性Innolink Chiplet技術,內置國產物理不可克隆iUnique Security PUF信息安全加密技術等。

  “芯動科技去年推出的渲染GPU‘風華1號’80%以上的IP都屬于自主研發。既然已經獲得了架構授權,芯動科技就可以不受限制地自行改進,能夠做到自主可控?!焙畏f說。

  五、生態之路 道阻且長

  除了硬件性能上的比拼,高性能芯片的生態搭建也是繞不過去的一道坎兒。某種程度上,生態比硬件更重要。

  步日欣表示,在最終量產和商業化產品出來之前,國產GPU還沒到談論生態和應用層面的地步,楊建認為,GPU生態是除產品外初創企業能否活下來的重要因素,是一開始就要考慮的問題。

  對于渲染GPU和GPGPU而言,構建生態的難度截然不同。

  渲染GPU在技術層面來相對復雜,但是好處在于有很多業界成熟的標準的API,如OpenGL、OpenGL ES、DirectX、Vulkan等。只要打通了整個驅動程序層和編譯器生態,就基本完成90%。

  而在GPGPU領域,幾乎是被英偉達一手打造的CUDA生態所壟斷。

  “GPGPU的生態非常復雜,要求一路打通到應用層,提供面向所有應用的全面支持,甚至要自主開發以支持一個新的應用領域?!睏罱ㄖ赋?。

  雖然不少GPU初創公司推出的產品都號稱兼容CUDA生態,但李明認為存在兼容多少的問題,水分較大,比較重要的特性中可能60%-70%都無法支持。

  而據集微網了解,兼容CUDA并非易事,需要投入工程師的數量巨大。涉及50個驅動、50個編譯器、50個數學庫、300個應用層工程師,3-5年的時間。功能的驗證,用戶的培養需要額外3-5年,每年還要至少開支1000萬-3000萬元資助外部開發者。

  “使用的人越多,生態越占統治地位,看看國內的初創GPU企業,哪些是已經開始編寫教材、在高校開課和開展合作項目、組織比賽做這些人才培養方面的工作,就知道誰真正沉下心來做生態?!崩蠲髡f。

  何穎指出,國產GPU業應采取開放合作的心態,學會站在巨人的肩膀上,善于利用現有架構和生態,設計契合市場需求的優秀產品,打造全球化設計水平的開發團隊。國產GPU在起步階段兼容現有生態更容易發展,先求生存;長期還是要擺脫兼容思路,站穩腳跟后再求發展自有的核心技術。

  在GPU生態中,軟件的權重已越來越高。Imagination中國區戰略市場與生態副總裁時昕博士提及,GPU軟件極為復雜,包括各種圖形API和計算接口、基礎庫、與上層應用對接適配等等,開發工作量巨大。

  從應用角度來看,國內GPU生態的發展更需要“眾人拾柴”。時昕認為,要加快打造國產GPU產業鏈,下游的整機廠商需要對國產GPU給予更多包容。

  “國產GPU可能99%已達標了,如果能幫助國產GPU廠商一起將這百分之一影響體驗的最后一步補齊,做到更完善,這對其發展是非常重要的?!睍r昕強調。

  六、掘金市場 盈利維艱

  對于GPU創企而言,巨大的研發費用和資本開支是必需,但長期、持續的利潤支撐才是GPU跨代發展的強勁驅動力。也就是說,GPU的成功和成熟需要大量的驗證和出貨,這就需要國產GPU廠商瞄準目標應用市場發力。

  步日欣認為,對于初創企業而言,渲染GPU涉及到生態建設的完善度,所以從信創、軍工、工業等領域切入較為穩妥。而GPGPU市場從人工智能、服務器、高性能計算等領域切入是最優選擇。

  但初創GPU企業掘金市場的現實相對骨感。

  比如,在渲染GPU的傳統應用如視頻、游戲等領域,英偉達和AMD構建的護城河可謂固若金湯,國內企業與之差距較大,而且這一市場全球容納三四家都比較困難。

  短期看,雖然國內信創市場提供了一定空間,但總量不大,且偏向于中低端。因此,如何分食這一“蛋糕”之下還能實現正循環,是國內渲染GPU廠商面臨的問題。從長期看,雖然云端渲染成為新的增長點,但元宇宙、云游戲、云手機等市場普遍認為將在2024年前后起勢,因此當下如何獲得盈利求生存也是艱難挑戰。

  而在GPGPU方面,比如在AI計算領域,則面臨場景應用復雜且碎片化,以及國內眾多競爭對手混戰的局面。

  何穎認為,游戲、3A大作對GPU的圖形和計算相對要求比較全面,國內企業在Windows領域追趕難度較大,但在安卓手游、信創桌面和某些定制的服務器領域,以及自動駕駛領域,國內廠商有機會實現切入。目前,芯動科技的風華系列GPU瞄準國產信創桌面和服務器這兩大細分領域。相較于信創市場,服務器顯卡單價更高,實現盈利較有希望。

  而楊建則指出,除生態之外,當下對于初創GPGPU企業生存而言,最大挑戰是產能。

  “目前和AI相關的大芯片,因為需要Cowos等先進封裝,所涉及的中介層原材料非常緊缺,在目前產能吃緊的情況下,對于已經推出一些產品的初創GPU企業,會面臨短期盈利的問題?!睏罱ㄕf。

  七、彎道超車 路在何方

  我國在高端GPU領域缺席多年,面對海外巨頭固若金湯的專利、生態等壁壘,GPU業從戰略布局成長為核心支柱,顯然還有漫長征途。

  行業人士看來,國內GPU企業發展破局的關鍵在于找準定位,貼近市場。

  何穎特別強調,國內的渲染GPU廠商應該著重于貼近市場的定位和創新,使得設計和能效能夠貼近應用,力爭在專有應用領域或局部領域實現突破,然后再進一步拓展和打磨經驗和能力,使得最終在生態和應用上能跟技術創新良好結合,形成正向循環。

  “跟國外巨頭相比,國產GPU在一些專用領域優化方面,并不是完全亦步亦趨。通過在這些領域發力,能夠在計算密度或在工藝、節奏、帶寬密度等面體現出差異化,可以使產品在性價比,在某些特種應用方面能夠達到國外GPU的能效,甚至做得更好?!焙畏f說。

  楊建則表示,在GPGPU方面,英偉達沒有百分百的優勢,國內GPGPU在某些方面可以說是超越的。國內廠商在HPC和服務器、通用計算等領域可以依托Linux的開放性和可控性強的優勢,實現有效突破。

  在楊建看來,國內GPU廠商的最大優勢在于本土支持。

  “如果整個市場是一個地圖,國內GPU廠商可先撒點,針對一些特定市場循序漸進搶占生態,加強與國內廠商的緊密合作,積累一定的優勢和聲譽后,再由點及面布局尋求突破?!睏罱?/strong>建議。

  多位受訪者提及,高端芯片研發周期長、投入大,沒有足量資金支持無法取得成功,但過度的投資熱潮容易滋生投機現象,互聯網投資的模式并不適用于芯片領域,國產GPU要謹防重蹈AI芯片的覆轍,需要正視差距,腳踏實地前行。

  “燒錢的模式是難以為繼的,只有踏踏實實服務客戶,服務市場,并且能夠不斷的回收研發成本,進一步實現創新,才是國產GPU的成功之路。急功近利,瘋狂招人,瘋狂燒錢的模式,實際上不可能快速彌補國產GPU跟國外GPU之間的差距,因為國外的GPU是一個個應用打磨出來的,國產GPU一定要有耐心,才能夠在這個領域實現創新和彎道超車?!焙畏f說。

  步日欣指出,國內GPU距離國際大廠還有很長的距離,特別是目前的競爭格局下,國內GPU還處于野蠻生長階段,雖然資本市場較為關注,但同質化競爭和創業造成了很大的人才和資金的浪費,一定程度上制約了國產GPU的發展進程。

  “下一步這幾十家GPU企業,肯定要面臨一定程度洗牌,那個時候才是真正的國產替代、縮小差距的開始?!辈饺招勒f。


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