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)濟環(huán)境社會環(huán)境技術環(huán)境發(fā)展驅(qū)動因素行業(yè)壁壘行業(yè)風險行業(yè)現(xiàn)狀行業(yè)痛點問題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢前景機遇與挑戰(zhàn)競爭格局經(jīng)濟環(huán)境社會環(huán)境技術環(huán)境發(fā)展驅(qū)動因素行業(yè)壁壘行業(yè)風險行業(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，屬于半導體中集成電路中最復雜，技術水平要求最高的邏輯器件領域，屬于大規(guī)模IC產(chǎn)品，是國產(chǎn)化水平最低的領域，其核心優(yōu)勢在于解決數(shù)據(jù)并行計算問題，主要應用于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，從下游主要應用方式而言，在計算機中CPU和GPU分別作用于計算機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雜的邏輯判斷的硬件；GPU的核數(shù)遠超CPU，被稱為眾核（目前英偉達最高核心數(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，由主板連接設備、監(jiān)視器連接設備、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效率;沒有復雜控制邏輯沒有分支預測等組件;上述設計，使得GPU擅長大規(guī)模并行計算任務。擅長浮點計算，并行處理能力強，能做到幾千核高并發(fā)，適合圖形處理、機器學習訓練等。定義02產(chǎn)業(yè)鏈FROMBAIDUWENKUCHAPTER設計上游制造、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)濟環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER我國經(jīng)濟不斷發(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)濟趕超我國人口基數(shù)大，改革開放后人才競爭激烈，大學生就業(yè)情況一直困擾著我國發(fā)展過程中。就業(yè)問題挑戰(zhàn)促進社會就業(yè)公平問題需持續(xù)關注并及時解決，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)關注經(jīng)濟環(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，也是機遇無限的時代。關注就業(yè)公平與提前規(guī)劃促進社會就業(yè)公平問題需持續(xù)關注并及時解決，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程自改革開放以來，政治體系日趨完善，法治化進程也逐步趨近完美，市場經(jīng)濟體系也在不斷蓬勃發(fā)展。中國當前的環(huán)境下描述了當前技術發(fā)展的日新月異，包括人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等前沿技術的涌現(xiàn)。技術環(huán)境需求增長、消費升級、技術創(chuàng)新等是行業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動因素，推動了行業(yè)的進步。發(fā)展驅(qū)動因素行業(yè)壁壘包括資金、技術、人才、品牌、渠道等方面的優(yōu)勢，提高了新進入者的難度。行業(yè)壁壘我國經(jīng)濟不斷發(fā)展08技術環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER技術驅(qū)動技術環(huán)境的發(fā)展為行業(yè)帶來了新的機遇，是行業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動力。創(chuàng)新動力技術環(huán)境的不斷創(chuàng)新和進步，為行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了有力支持。人才需求技術環(huán)境的發(fā)展促進了人才的需求和流動，為行業(yè)的人才隊伍建設提供了機遇。團隊建設技術環(huán)境的發(fā)展要求企業(yè)加強團隊建設，提高員工的技能和素質(zhì)，以適應快速變化的市場需求。合作與交流技術環(huán)境的發(fā)展促進了企業(yè)間的合作與交流，推動了行業(yè)的整體發(fā)展。技術環(huán)境010203040509發(fā)展驅(qū)動因素FROMBAIDUWENKUCHAPTER10行業(yè)壁壘FROMBAIDUWENKUCHAPTER11行業(yè)風險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)主要細分多功能GPU和通用GPU企業(yè)，主要分布應用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。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)。中國大陸獨立GPU2027年市場規(guī)模超過341億美元，國產(chǎn)化孕育良好機會。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?。?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)模將達到370億元，年均復合增長速度約為30%。隨著國內(nèi)芯片技術的進步，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)模將達到370億元，年均復合增速約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指令集復雜程度相對較低,國內(nèi)有一定基礎，國產(chǎn)化率有望達到10%-15%，對應37-56億元的市場規(guī)模。英偉達是全球領先的GPU供應商，英偉達是全球GPU市場絕對領先者，2020年英偉達數(shù)據(jù)中心收入28億美元；2021財年公司營業(yè)收入規(guī)模達到了約167億美元。集成電路芯片產(chǎn)業(yè)鏈是信息技術產(chǎn)業(yè)鏈的關鍵，對支撐點、社會發(fā)展和社會經(jīng)濟具有重要的現(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)絡服務器、汽車和工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的應用呈現(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，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技術壁壘GPU設計是一項系統(tǒng)工程。總體來說，技術架構(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)精密復雜，是長期技術演進的結(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雜的硬件結(jié)構(gòu)。以英偉達2018年推出的Turing架構(gòu)為例，其包含4608個CUDACore、576個深度學習矩陣運算單元、72個光追單元等。算法方面，GPU圖形渲染需用到計算圖形學，涉及數(shù)學、物理等多學科知識。模擬真實世界時，即便是樹葉抖動、風吹發(fā)絲、水波蕩漾這樣看似平常的場景，若想在計算機上實現(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，可以廣泛應用于軍民兩用電子設備、工業(yè)控制、電子信息等領域。這標志著國內(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)相關研發(fā)和國產(chǎn)化應用打下了堅實基礎。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域，例如2014年5月，景嘉微發(fā)布的JM5400是面向軍用領域。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)主要計算機整機廠商建立合作關系并進行產(chǎn)品測試，大力開展進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)品后制成的整機參與湖南省政府采購項目招標后實際中標的數(shù)量為準。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、中低端的游戲機和高端嵌入式系統(tǒng)等消費電子領域；JM9271主要針對人工智能、安防監(jiān)控、語音識別、深度學習、云計算等對計算速度要求非常高的高端應用領域。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，可以廣泛應用于軍民兩用電子設備、工業(yè)控制、電子信息等領域。這標志著國內(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)相關研發(fā)和國產(chǎn)化應用打下了堅實基礎。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域，例如2014年5月，景嘉微發(fā)布的JM5400是面向軍用領域。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)主要計算機整機廠商建立合作關系并進行產(chǎn)品測試，大力開展進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)品后制成的整機參與湖南省政府采購項目招標后實際中標的數(shù)量為準。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、中低端的游戲機和高端嵌入式系統(tǒng)等消費電子領域；JM9271主要針對人工智能、安防監(jiān)控、語音識別、深度學習、云計算等對計算速度要求非常高的高端應用領域。國產(chǎn)GPU正逐步走向民用，走向市場。16機遇與挑戰(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，AMD和英偉達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相較，但但從獨立CPU領域來看，英偉達擁有絕對的領導地位，獨立GPU應用于獨立顯卡，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，AMD和英偉達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相較，但但從獨立CPU領域來看，英偉達擁有絕對的領導地位，