GPU行業(yè)發(fā)展概覽報告2024-2026

2024-2026GPU行業(yè)發(fā)展概覽報告匯報人：梁俊良2024-08-01FROMBAIDUWENKU定義或者分類特點產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展歷程政治環(huán)境商業(yè)模式目錄CONTENTSFROMBAIDUWENKU經(jīng)濟(jì)環(huán)境社會環(huán)境技術(shù)環(huán)境發(fā)展驅(qū)動因素行業(yè)壁壘行業(yè)風(fēng)險行業(yè)現(xiàn)狀行業(yè)痛點問題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢前景機(jī)遇與挑戰(zhàn)競爭格局經(jīng)濟(jì)環(huán)境社會環(huán)境技術(shù)環(huán)境發(fā)展驅(qū)動因素行業(yè)壁壘行業(yè)風(fēng)險行業(yè)現(xiàn)狀目錄CONTENTSFROMBAIDUWENKU行業(yè)痛點問題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢前景機(jī)遇與挑戰(zhàn)競爭格局01定義或者分類特點FROMBAIDUWENKUCHAPTER什么是GPUGPU（GraphicProcessingUnit）即圖形處理器，屬于半導(dǎo)體中集成電路中最復(fù)雜，技術(shù)水平要求最高的邏輯器件領(lǐng)域，屬于大規(guī)模IC產(chǎn)品，是國產(chǎn)化水平最低的領(lǐng)域，其核心優(yōu)勢在于解決數(shù)據(jù)并行計算問題，主要應(yīng)用于PC顯卡（集顯和獨顯）和AI計算等。與CPU相比，GPU擁有更多的算數(shù)單元，從下游主要應(yīng)用方式而言，在計算機(jī)中CPU和GPU分別作用于計算機(jī)的邏輯計算和圖形顯示，按照可分為帶核顯的CPU（GPU和CPU集成在同一塊電路）和不帶核顯的CPU+獨立顯卡。CPU雖然有多核，但總數(shù)仍停留在兩位數(shù)內(nèi)（目前最高可達(dá)56核心），每個核都有足夠大的緩存和足夠多的數(shù)字和邏輯運算單元，并輔助有很多加速分支判斷甚至更復(fù)雜的邏輯判斷的硬件；GPU的核數(shù)遠(yuǎn)超CPU，被稱為眾核（目前英偉達(dá)最高核心數(shù)已突破五位數(shù)）。每個核擁有的緩存大小相對小，數(shù)字邏輯運算單元也少而簡單。GPU是顯卡的處理器:顯卡全稱顯示適配卡，又稱顯示適配器，用于協(xié)助CPU進(jìn)行圖像處理，作用是將CPU送來的圖像信號經(jīng)過處理再輸送到顯示器上，由主板連接設(shè)備、監(jiān)視器連接設(shè)備、處理器和內(nèi)存組成，GPU即是顯卡處理器。GPU有大量的ALU，Cache很小，緩存的目的不是保存后面需要訪問的數(shù)據(jù)，而是為線程提高服務(wù)效率;沒有復(fù)雜控制邏輯沒有分支預(yù)測等組件;上述設(shè)計，使得GPU擅長大規(guī)模并行計算任務(wù)。擅長浮點計算，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。定義02產(chǎn)業(yè)鏈FROMBAIDUWENKUCHAPTER設(shè)計上游制造、封裝中游企業(yè)、個人消費者下游產(chǎn)業(yè)鏈01020303發(fā)展歷程FROMBAIDUWENKUCHAPTER04政治環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER描述政治環(huán)境105商業(yè)模式FROMBAIDUWENKUCHAPTER06經(jīng)濟(jì)環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，幾度趕超世界各國，一躍而上，成為GDP總量僅次于美國的唯一一個發(fā)展中國家。我國經(jīng)濟(jì)趕超我國人口基數(shù)大，改革開放后人才競爭激烈，大學(xué)生就業(yè)情況一直困擾著我國發(fā)展過程中。就業(yè)問題挑戰(zhàn)促進(jìn)社會就業(yè)公平問題需持續(xù)關(guān)注并及時解決，個人需提前做好職業(yè)規(guī)劃與人生規(guī)劃重中之重。公平就業(yè)關(guān)注經(jīng)濟(jì)環(huán)境07社會環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER總體發(fā)展穩(wěn)中向好我國總體發(fā)展穩(wěn)中向好，宏觀環(huán)境穩(wěn)定繁榮，對于青年人來說，也是機(jī)遇無限的時代。關(guān)注就業(yè)公平與提前規(guī)劃促進(jìn)社會就業(yè)公平問題需持續(xù)關(guān)注并及時解決，對于個人來說提前做好職業(yè)規(guī)劃、人生規(guī)劃也是人生發(fā)展的重中之重。就業(yè)問題與人才競爭我國人口基數(shù)大，就業(yè)問題一直是發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)，人才競爭激烈，大學(xué)生畢業(yè)后就業(yè)情況、失業(yè)人士困擾國家發(fā)展。政治體系與法治化進(jìn)程自改革開放以來，政治體系日趨完善，法治化進(jìn)程也逐步趨近完美，市場經(jīng)濟(jì)體系也在不斷蓬勃發(fā)展。中國當(dāng)前的環(huán)境下描述了當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的日新月異，包括人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等前沿技術(shù)的涌現(xiàn)。技術(shù)環(huán)境需求增長、消費升級、技術(shù)創(chuàng)新等是行業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動因素，推動了行業(yè)的進(jìn)步。發(fā)展驅(qū)動因素行業(yè)壁壘包括資金、技術(shù)、人才、品牌、渠道等方面的優(yōu)勢，提高了新進(jìn)入者的難度。行業(yè)壁壘我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展08技術(shù)環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER技術(shù)驅(qū)動技術(shù)環(huán)境的發(fā)展為行業(yè)帶來了新的機(jī)遇，是行業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動力。創(chuàng)新動力技術(shù)環(huán)境的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，為行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了有力支持。人才需求技術(shù)環(huán)境的發(fā)展促進(jìn)了人才的需求和流動，為行業(yè)的人才隊伍建設(shè)提供了機(jī)遇。團(tuán)隊建設(shè)技術(shù)環(huán)境的發(fā)展要求企業(yè)加強(qiáng)團(tuán)隊建設(shè)，提高員工的技能和素質(zhì)，以適應(yīng)快速變化的市場需求。合作與交流技術(shù)環(huán)境的發(fā)展促進(jìn)了企業(yè)間的合作與交流，推動了行業(yè)的整體發(fā)展。技術(shù)環(huán)境010203040509發(fā)展驅(qū)動因素FROMBAIDUWENKUCHAPTER10行業(yè)壁壘FROMBAIDUWENKUCHAPTER11行業(yè)風(fēng)險FROMBAIDUWENKUCHAPTER12行業(yè)現(xiàn)狀FROMBAIDUWENKUCHAPTER市場情況描述行業(yè)現(xiàn)狀目前國內(nèi)GPU企業(yè)主要細(xì)分多功能GPU和通用GPU企業(yè)，主要分布應(yīng)用PC端和AI計算端，但大多企業(yè)仍主要停留在研發(fā)及待商用化階段，部分發(fā)布產(chǎn)品就性能而言在國際水平存在一定的競爭力，但整體生態(tài)，上游IP依賴仍是國產(chǎn)CPU發(fā)展難題，實際商用化和市場競爭力仍存在理論水平，目前實際商用化的僅景嘉微一家，且經(jīng)營狀況相對較好，就投資熱度而言，2022年雖然上半年GPU投資熱度下降，下半年市場熱度有所回升，就趨勢而言，國產(chǎn)GPU企業(yè)數(shù)量持續(xù)增長，GPU發(fā)布產(chǎn)品數(shù)量持續(xù)增長，國產(chǎn)GPU程度穩(wěn)步推進(jìn)。行業(yè)現(xiàn)狀01市場份額變化從全球GPU行業(yè)市場規(guī)模來看，據(jù)統(tǒng)計，2020年全球GPU行業(yè)市場規(guī)模為251億美元，2027年將達(dá)到1851億美元，年平均增速為382%，保持高速增長狀態(tài)。中國大陸?yīng)毩PU2027年市場規(guī)模超過341億美元，國產(chǎn)化孕育良好機(jī)會。由于NVIDIA和AMD基本占據(jù)了獨立GPU市場的全部份額，所以根據(jù)兩者2020年在中國大陸的獨立GPU銷售收入，可以估測2020年中國大陸GPU市場的規(guī)模。估算得出2020年中國大陸的獨立GPU市場規(guī)模為439億美元，保守假設(shè)中國GPU市場規(guī)模保持與全球GPU市場規(guī)模相同的增速，2027年中國大陸GPU市場規(guī)模將超過3457億美元。從國內(nèi)GPU芯片板卡市場來看，增長速度或?qū)②吘彙?jù)統(tǒng)計，2020年中國GPU芯片辦卡市場規(guī)模為124億元，同比增長40.91%。到2024年，市場規(guī)模將達(dá)到370億元，年均復(fù)合增長速度約為30%。隨著國內(nèi)芯片技術(shù)的進(jìn)步，國產(chǎn)GPU芯片已經(jīng)慢慢發(fā)展起來，中國GPU芯片板卡市場將高速增長:2024年,中國GPU芯片板卡市場規(guī)模將達(dá)到370億元，年均復(fù)合增速約30%。行業(yè)現(xiàn)狀02市場情況從中國主要芯片國產(chǎn)化率來看，射頻芯片、移動通信終端、模擬芯片、閃存、微控制器、內(nèi)存、可編輯邏輯器件的國產(chǎn)化率分別為40%、24%、15%、5%、3%、1%、1%。謹(jǐn)慎估計GPU芯片的國產(chǎn)化規(guī)模約37億元，由于GPU指令集復(fù)雜程度相對較低,國內(nèi)有一定基礎(chǔ)，國產(chǎn)化率有望達(dá)到10%-15%，對應(yīng)37-56億元的市場規(guī)模。英偉達(dá)是全球領(lǐng)先的GPU供應(yīng)商，英偉達(dá)是全球GPU市場絕對領(lǐng)先者，2020年英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心收入28億美元；2021財年公司營業(yè)收入規(guī)模達(dá)到了約167億美元。集成電路芯片產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)切畔⒓夹g(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵，對支撐點、社會發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)具有重要的現(xiàn)實意義。未來兩年，隨著5G的逐漸普及，越來越多的計算將轉(zhuǎn)移到云托管，所以我們可以看到大數(shù)據(jù)中心的計算速率，尤其是GPU計算速率，正在以非常高的速度增長。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。行業(yè)現(xiàn)狀GPU出貨量就整體顯卡市場變動情況而言，2020年下半年“挖礦”帶動全球獨顯需求爆發(fā)式上升，GPU出貨量出現(xiàn)持續(xù)增長趨勢，整體GPU出貨量波動情況和比特幣價格高度相似，一度在比特幣高點的Q2達(dá)到近年來季度最高值，Q4比特幣價格回升后再度下降，均價高于Q3,出貨量也表現(xiàn)為小幅度回升趨勢，2022年來看，中國作為全球最大的挖礦市場“禁礦”政策趨嚴(yán)，疊加以太坊合并和比特幣價格下降，全球GPU需求持續(xù)較大幅度下降。整年來看，2021年全球GPU出貨量約為53億塊，同比2020年增長超10%。01GPU技術(shù)壁壘GPU設(shè)計是一項系統(tǒng)工程?？傮w來說，技術(shù)架構(gòu)為GPU的硬件壁壘，算法及生態(tài)是GPU的軟實力所在。缺一不可，壁壘極高。硬件架構(gòu)方面，GPU結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜，是長期技術(shù)演進(jìn)的結(jié)果。高級圖形處理步驟較多，包括頂點處理、光柵化、紋理貼圖等步驟，給予支持的是底層精密復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)。以英偉達(dá)2018年推出的Turing架構(gòu)為例，其包含4608個CUDACore、576個深度學(xué)習(xí)矩陣運算單元、72個光追單元等。算法方面，GPU圖形渲染需用到計算圖形學(xué)，涉及數(shù)學(xué)、物理等多學(xué)科知識。模擬真實世界時，即便是樹葉抖動、風(fēng)吹發(fā)絲、水波蕩漾這樣看似平常的場景，若想在計算機(jī)上實現(xiàn)，都需要大量圖形算法。生態(tài)方面，分析師指出，軟件生態(tài)是GPU廠商的重要競爭屏障。還是以龍頭英偉達(dá)為例，公司已與行業(yè)伙伴形成商業(yè)合作/互相授權(quán)，同時，還推出供軟件開發(fā)人員使用的CUDA平臺，形成開發(fā)人員社區(qū)生態(tài)。0213行業(yè)痛點FROMBAIDUWENKUCHAPTER14問題及解決方案FROMBAIDUWENKUCHAPTER15行業(yè)發(fā)展趨勢前景FROMBAIDUWENKUCHAPTER發(fā)展趨勢前景描述更加逼真的圖形展現(xiàn):圖形顯現(xiàn)是GPU芯片最初的功能，隨著視覺科技和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，更加真實的圖形顯現(xiàn)效果會對GPU的并行計算能力提出更高的要求，因此，圖形顯現(xiàn)是GPU芯片未來重要的發(fā)展方向。高性能計算:高性能計算主要包括通用計算和人工智能計算。通用計算就是用GPU來處理一些原本CPU可以處理、但是更適合擁有強(qiáng)大浮點計算能力的GPU處理的運算，比如人臉識別等。人工智能計算是另一種高性能計算，不同于傳統(tǒng)的基于流處理器的GPU，用于AI計算的GPU大多數(shù)情況下浮點計算精度要求較低，但對計算吞吐量要求較高。國產(chǎn)GPU與國外產(chǎn)品相比差距不小，正在加速追趕:凌久GP101由中船重工709所研發(fā)，并在在2018年2月第一次流片成功。凌久GP101GPU芯片支持HDMI、DVI、VGA等通用顯示接口，支持2D、3D圖形加速和OpenGLES0，支持4K分辨率、視頻解碼和硬件圖層處理等功能，可以廣泛應(yīng)用于軍民兩用電子設(shè)備、工業(yè)控制、電子信息等領(lǐng)域。這標(biāo)志著國內(nèi)自主研發(fā)GPU芯片已經(jīng)具備批量生產(chǎn)能力，為后續(xù)相關(guān)研發(fā)和國產(chǎn)化應(yīng)用打下了堅實基礎(chǔ)。國產(chǎn)GPU逐步走向市場，國產(chǎn)化空間值得期待:中國前期的國產(chǎn)GPU主要面向?qū)Ｓ妙I(lǐng)域，例如2014年5月，景嘉微發(fā)布的JM5400是面向軍用領(lǐng)域。2018年9月，景嘉微JM7200流片成功。JM7200兼顧專用與民用市場，意味著國產(chǎn)GPU開始邁向民用市場。2019年3月，景嘉微向中國電科某所提供JM7200顯卡產(chǎn)品，合同金額合計145,000元人民幣。這是公司JM7200產(chǎn)品獲得的首份訂單。2019年上半年，JM7200芯片已完成與龍芯、飛騰、銀河麒麟、中標(biāo)麒麟、國心泰山、道、天脈等國內(nèi)主要的CPU和操作系統(tǒng)廠商的適配工作，與中國長城、超越電子等十余家國內(nèi)主要計算機(jī)整機(jī)廠商建立合作關(guān)系并進(jìn)行產(chǎn)品測試，大力開展進(jìn)一步適配與市場推廣工作。2019年下半年景嘉微長沙景美集成電路設(shè)計有限公司與湖南長城科技信息有限公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，湖南長城2020年擬采購100,000（套）JM7200圖形顯卡，實際采購數(shù)量以湖南長城集成景嘉微產(chǎn)品后制成的整機(jī)參與湖南省政府采購項目招標(biāo)后實際中標(biāo)的數(shù)量為準(zhǔn)。景嘉微下一代GPU產(chǎn)品JM9231主要針對國產(chǎn)化辦公電腦，便攜式計算機(jī)、中低端的游戲機(jī)和高端嵌入式系統(tǒng)等消費電子領(lǐng)域；JM9271主要針對人工智能、安防監(jiān)控、語音識別、深度學(xué)習(xí)、云計算等對計算速度要求非常高的高端應(yīng)用領(lǐng)域。國產(chǎn)GPU正逐步走向民用，走向市場。行業(yè)發(fā)展趨勢前景更加逼真的圖形展現(xiàn)圖形顯現(xiàn)是GPU芯片最初的功能，隨著視覺科技和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，更加真實的圖形顯現(xiàn)效果會對GPU的并行計算能力提出更高的要求，因此，圖形顯現(xiàn)是GPU芯片未來重要的發(fā)展方向。行業(yè)發(fā)展趨勢前景01020304高性能計算高性能計算主要包括通用計算和人工智能計算。通用計算就是用GPU來處理一些原本CPU可以處理、但是更適合擁有強(qiáng)大浮點計算能力的GPU處理的運算，比如人臉識別等。人工智能計算是另一種高性能計算，不同于傳統(tǒng)的基于流處理器的GPU，用于AI計算的GPU大多數(shù)情況下浮點計算精度要求較低，但對計算吞吐量要求較高。國產(chǎn)GPU與國外產(chǎn)品相比差距不小，正在加速追趕凌久GP101由中船重工709所研發(fā)，并在在2018年2月第一次流片成功。凌久GP101GPU芯片支持HDMI、DVI、VGA等通用顯示接口，支持2D、3D圖形加速和OpenGLES0，支持4K分辨率、視頻解碼和硬件圖層處理等功能，可以廣泛應(yīng)用于軍民兩用電子設(shè)備、工業(yè)控制、電子信息等領(lǐng)域。這標(biāo)志著國內(nèi)自主研發(fā)GPU芯片已經(jīng)具備批量生產(chǎn)能力，為后續(xù)相關(guān)研發(fā)和國產(chǎn)化應(yīng)用打下了堅實基礎(chǔ)。國產(chǎn)GPU逐步走向市場，國產(chǎn)化空間值得期待中國前期的國產(chǎn)GPU主要面向?qū)Ｓ妙I(lǐng)域，例如2014年5月，景嘉微發(fā)布的JM5400是面向軍用領(lǐng)域。2018年9月，景嘉微JM7200流片成功。JM7200兼顧專用與民用市場，意味著國產(chǎn)GPU開始邁向民用市場。2019年3月，景嘉微向中國電科某所提供JM7200顯卡產(chǎn)品，合同金額合計145,000元人民幣。這是公司JM7200產(chǎn)品獲得的首份訂單。2019年上半年，JM7200芯片已完成與龍芯、飛騰、銀河麒麟、中標(biāo)麒麟、國心泰山、道、天脈等國內(nèi)主要的CPU和操作系統(tǒng)廠商的適配工作，與中國長城、超越電子等十余家國內(nèi)主要計算機(jī)整機(jī)廠商建立合作關(guān)系并進(jìn)行產(chǎn)品測試，大力開展進(jìn)一步適配與市場推廣工作。2019年下半年景嘉微長沙景美集成電路設(shè)計有限公司與湖南長城科技信息有限公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，湖南長城2020年擬采購100,000（套）JM7200圖形顯卡，實際采購數(shù)量以湖南長城集成景嘉微產(chǎn)品后制成的整機(jī)參與湖南省政府采購項目招標(biāo)后實際中標(biāo)的數(shù)量為準(zhǔn)。景嘉微下一代GPU產(chǎn)品JM9231主要針對國產(chǎn)化辦公電腦，便攜式計算機(jī)、中低端的游戲機(jī)和高端嵌入式系統(tǒng)等消費電子領(lǐng)域；JM9271主要針對人工智能、安防監(jiān)控、語音識別、深度學(xué)習(xí)、云計算等對計算速度要求非常高的高端應(yīng)用領(lǐng)域。國產(chǎn)GPU正逐步走向民用，走向市場。16機(jī)遇與挑戰(zhàn)FROMBAIDUWENKUCHAPTER17競爭格局FROMBAIDUWENKUCHAPTER競爭格局英特爾是全球最大的中央處理器（CPU）廠商，而帶GPU的CPU成本和技術(shù)水平較低，仍占據(jù)主要GPU需求故而GPU仍主要由英特爾主導(dǎo)，AMD和英偉達(dá)市場主要集中在獨立顯卡，工藝水平更高的背景下整體出貨量雖少，但市場份額持續(xù)提高。英特爾GPU出貨量占比持續(xù)下降，2020年Q4季度受“挖礦”需求大增，成本更低的英特爾GPU需求量大漲，占比一度提升7個百分點左右，隨后市場供需形成新平衡，英特爾份額再次持續(xù)走低。從獨立GPU格局來看，英偉達(dá)占據(jù)獨立CPU主要市場份額，AMD獨立GPU和集成GPU總出貨量可與英偉達(dá)相較，但但從獨立CPU領(lǐng)域來看，英偉達(dá)擁有絕對的領(lǐng)導(dǎo)地位，獨立GPU應(yīng)用于獨立顯卡，整體價值更高，隨著高端軟件辦公用戶、游戲和電競用戶需求持續(xù)提升，獨立GPU需求占比持續(xù)提升。競爭格局英特爾是全球最大的中央處理器（CPU）廠商，而帶GPU的CPU成本和技術(shù)水平較低，仍占據(jù)主要GPU需求故而GPU仍主要由英特爾主導(dǎo)，AMD和英偉達(dá)市場主要集中在獨立顯卡，工藝水平更高的背景下整體出貨量雖少，但市場份額持續(xù)提高。英特爾GPU出貨量占比持續(xù)下降，2020年Q4季度受“挖礦”需求大增，成本更低的英特爾GPU需求量大漲，占比一度提升7個百分點左右，隨后市場供需形成新平衡，英特爾份額再次持續(xù)走低。從獨立GPU格局來看，英偉達(dá)占據(jù)獨立CPU主要市場份額，AMD獨立GPU和集成GPU總出貨量可與英偉達(dá)相較，但但從獨立CPU領(lǐng)域來看，英偉達(dá)擁有絕對的領(lǐng)導(dǎo)地位，