近日國(guó)際貿(mào)易政策的變化，讓國(guó)產(chǎn)GPU（圖形處理器）芯片備受關(guān)注。GPU有什么應(yīng)用價(jià)值？高性能GPU的國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)展如何？解放日?qǐng)?bào)·上觀(guān)新聞?dòng)浾卟稍L(fǎng)了業(yè)內(nèi)人士。

在他們看來(lái)，高性能GPU的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程正在提速，預(yù)計(jì)會(huì)在未來(lái)三年內(nèi)取得更大突破；另一方面，在集成電路先進(jìn)制程、先進(jìn)封裝、端到端的EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）工具等環(huán)節(jié)，中國(guó)大陸與國(guó)際領(lǐng)先水平的差距，可能成為GPU國(guó)產(chǎn)化的制約因素。因此，產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界要在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同努力，才能實(shí)現(xiàn)GPU產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

人工智能讓GPU應(yīng)用越來(lái)越廣

GPU是圖形處理器的英文縮寫(xiě)，在我們平時(shí)用的個(gè)人電腦、手機(jī)和平板電腦里就有，用來(lái)處理與圖像和圖形相關(guān)的運(yùn)算。作為電腦顯卡的核心部件，GPU使顯卡減少了對(duì)CPU（中央處理器）的依賴(lài)，可控制顯示器的正確顯示。尤其在處理三維圖形時(shí)，電腦GPU的性能至關(guān)重要。

隨著人工智能產(chǎn)業(yè)的興起，高性能GPU的應(yīng)用價(jià)值越來(lái)越大。沐曦集成電路（上海）有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人、首席技術(shù)官楊建博士介紹，從技術(shù)架構(gòu)角度，運(yùn)行人工智能算法的芯片可分為GPU芯片（通用芯片）、FPGA芯片（半定制化芯片）、ASIC芯片（全定制化芯片）和類(lèi)腦芯片等4類(lèi)，其中GPU芯片的適用范圍最廣。

沐曦GPU產(chǎn)品拆分概念圖

憑借強(qiáng)大的并行數(shù)據(jù)計(jì)算能力，這類(lèi)芯片已成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的算力基石，主要應(yīng)用在人工智能模型訓(xùn)練與推理、高性能計(jì)算兩大領(lǐng)域。

在人工智能領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)訓(xùn)練和推理這兩個(gè)環(huán)節(jié)都離不開(kāi)GPU。大數(shù)據(jù)訓(xùn)練是指用大量標(biāo)記過(guò)的數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練人工智能系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)出具有特定功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。推理則是將新的數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的模型，讓它推理出各種結(jié)論。訓(xùn)練和推理所需的GPU有所不同，用于訓(xùn)練的GPU往往部署在云端，即安裝在服務(wù)器里，注重絕對(duì)的計(jì)算能力；推理芯片則注重綜合指標(biāo)，用于云端或設(shè)備端，需通盤(pán)考慮單位能耗算力、時(shí)延、成本等因素。

在高性能計(jì)算領(lǐng)域，GPU也扮演著重要角色，用于數(shù)據(jù)中心、科學(xué)計(jì)算、工業(yè)設(shè)計(jì)等多種應(yīng)用場(chǎng)景，能執(zhí)行海量數(shù)據(jù)的并行計(jì)算?！氨热缭诳茖W(xué)計(jì)算方面，計(jì)算流體力學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)、計(jì)算化學(xué)、生物信息學(xué)、地球物理學(xué)等很多學(xué)科都需要GPU，”楊建說(shuō)，“把高性能GPU作為算力支撐，正在成為科學(xué)前沿探索的主流方法?！?/p>

國(guó)內(nèi)多家初創(chuàng)企業(yè)獲巨額投資

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)多家GPU初創(chuàng)公司快速發(fā)展，獲得了資本青睞。壁仞科技融資總額已超過(guò)50億元，摩爾線(xiàn)程一年融資30億元，沐曦集成電路Pre-B輪融資10億元，天數(shù)智芯C輪融資10億元。

巨額投資加速了國(guó)產(chǎn)GPU研發(fā)進(jìn)程。沐曦采用7納米工藝的首款異構(gòu)GPU產(chǎn)品今年1月流片，預(yù)計(jì)明年初實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，有望成為智能計(jì)算中心的高端算力芯片，并用于主流人工智能計(jì)算場(chǎng)景。公司研發(fā)的第二款異構(gòu)GPU產(chǎn)品計(jì)劃今年四季度流片，希望填補(bǔ)在科學(xué)計(jì)算、人工智能訓(xùn)練等領(lǐng)域的高性能GPU國(guó)產(chǎn)化空白。

沐曦Pre-B輪融資簽約儀式舉行。

今年8月，壁仞科技在上海發(fā)布了自主研發(fā)的首款通用GPU芯片BR100。它采用7納米工藝，16位浮點(diǎn)算力超過(guò)1000T，8位定點(diǎn)算力超過(guò)2000T，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。近日舉行的世界人工智能大會(huì)上，這款芯片榮獲SAIL獎(jiǎng)（卓越人工智能引領(lǐng)者獎(jiǎng)）。

BR100與國(guó)外企業(yè)產(chǎn)品峰值算力對(duì)比

從三方面補(bǔ)短板應(yīng)對(duì)國(guó)際挑戰(zhàn)

雖然國(guó)內(nèi)一些企業(yè)發(fā)展勢(shì)頭不錯(cuò)，但高性能GPU競(jìng)爭(zhēng)激烈，開(kāi)發(fā)門(mén)檻高且周期長(zhǎng)，需要從業(yè)者沉下心來(lái)，遵循產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律做事。

“目前，國(guó)內(nèi)智能計(jì)算技術(shù)仍面臨很大挑戰(zhàn)，人工智能云端推理和訓(xùn)練芯片的國(guó)產(chǎn)化程度比較低，適用于科學(xué)計(jì)算的芯片更是缺乏?！便尻貏?chuàng)始人、董事長(zhǎng)陳維良認(rèn)為，我國(guó)GPU產(chǎn)業(yè)可以從三個(gè)方面補(bǔ)短板，以應(yīng)對(duì)國(guó)際環(huán)境變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

一是加快培養(yǎng)高端研發(fā)人才。人才是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本，我國(guó)高端GPU產(chǎn)業(yè)面臨的難題之一就是金字塔尖人才的缺乏，這對(duì)GPU企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)生了極大限制。從根本上解決人才問(wèn)題，需要政府、企業(yè)和高校共同努力，打通產(chǎn)學(xué)研合作渠道，通過(guò)高校聘用企業(yè)導(dǎo)師、校企聯(lián)合培養(yǎng)人才、共建實(shí)習(xí)基地和聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、定期技術(shù)交流、定向招聘等多種途徑，加強(qiáng)校企合作。“只有遵循人才發(fā)展規(guī)律，讓高校培養(yǎng)的優(yōu)秀青年進(jìn)入GPU企業(yè)，再經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累，他們就有可能登上金字塔尖，成為世界一流人才。有了更多的一流人才，才能有更多的一流企業(yè)?！标惥S良說(shuō)。

二是產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同攻關(guān)。集成電路產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)，在先進(jìn)制程、先進(jìn)封裝（系統(tǒng)集成）、端到端的EDA工具等環(huán)節(jié)，中國(guó)大陸的對(duì)外依賴(lài)性依然存在，這可能成為高性能GPU及其他高端集成電路產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化制約因素。為此，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的創(chuàng)新主體須共同努力，以求盡快突破關(guān)鍵核心技術(shù)。

三是避免資源分散問(wèn)題。在國(guó)家和地方政府推動(dòng)集成電路發(fā)展的大環(huán)境下，包括GPU在內(nèi)的多個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域存在“一窩蜂”和重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象，導(dǎo)致經(jīng)費(fèi)和人才“分流”，不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。政府應(yīng)扶持有足夠技術(shù)實(shí)力的企業(yè)，做到資源集中、人才集中和資本集中，讓這些企業(yè)盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品落地、做強(qiáng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

欄目主編：黃海華

來(lái)源：作者：俞陶然