断供潮起，被迫上阵的中国GPU胜算几何？
媛媛 余小鱼 坡力 | 2022-09-02 11:23
【数据猿导读】 随着中美在科技领域竞争进入白热化阶段，美国对中国的科技封锁也在逐步加码。最新的动向是，美国要断供中国的高端GPU芯片
突然的断供
9月1日消息，美国芯片设计巨头英伟达被美国政府要求限制向中国出口两款被用于加速人工智能任务的最新旗舰GPU计算芯片A100和H100。英伟达在SEC文件上官方确认此事，称8月26日收到美国政府的通知。英伟达已就此事发布公告：美国政府对英伟达通知未来向中国（包括香港）和俄罗斯的A100和即将推出的H100芯片的任何出口实施了新的许可要求，立即生效。美国政府表示，新的许可要求将解决涉及的产品可能用于或转移到中国和俄罗斯的“军事最终用途”或“军事最终用户”的风险。我们不向俄罗斯的客户销售产品。
同时，英伟达在公告中发出警告：由于受影响芯片涉及在中国约4亿美元的潜在销售额，如果客户不愿购买英伟达的替代产品，或者美国政府不肯授予许可，将使英伟达收入、盈利大幅下滑。
英伟达涉及美国政府新规声明原文
据传英伟达中国区已收到总部通知：暂停对中国区所有客户、所有代理商的数据中心GPU 卡A100和H100的发货，其它GPU卡不受影响。
除了英伟达，AMD同样被要求限制向中国出口其MI250人工智能芯片，但相信其MI100芯片不会受到影响。AMD中国区也收到来自总部的紧急通知：暂停对中国区所有数据中心GPU卡MI100和MI200发货。统计中国区Ml100已发货量；统计中国区MI200已发货客户清单和发货明细。
一切早有预谋
美国断供中国高端GPU，看似突然，实则是美国一贯政策的延续，只是其既定政策又一表现而已。
早在2007年6月19日，美国BIS就曾发布法规，要求向中国境内出口、再出口和转移的“军事最终用途”的特定商品实施许可证管理制度。
2020年4月23日颁布的最终法规修订了《出口管理条例》， 对美国出口商向中国出口管制商品许可证制度的涵盖范围从原有的“军事最终用途”扩大到了“军事最终用途”和“军事最终用户”；大幅增加了商品管制清单中的商品品种和类别，取消了现有《出口管理条例》中关于“民用最终用户”的许可例外。新规重置和扩大了商品管制清单中管制商品的范围，新增了十几项出口管制的分类号码，其类别涵括材料加工、电子通信、信息安全、传感器、激光、推进系统等领域。扩大了在美国自动化出口申报系统（AES）中对电子出口信息（EEI）的要求，取消了低于2500美元的交易原则上不需申报的现行规定。
2020年6月29日，美国又出台了一系列规则，从各个角度进一步收紧政策，大大提升中国进口高端GPU芯片的难度。
可以发现，上述新规显著扩大了现有许可规则的适用范围，使全球间技术产品、技术信息的自由流动和产业链合作变得更难，为此次彻底中断对中国的高端GPU出口埋下了伏笔。
会切断中国AI产业命门么？
目前来看，美国断供中国高端GPU芯片几乎没有回旋的余地了，我们不得不咽下这个苦果。那么，美国此次断供GPU，对中国的相关产业会带来哪些影响呢？
东吴证券测算，2020 年中国GPU市场规模至少有47亿美元，2027年有望达到346亿美元。中国庞大整机制造产业的背后，是对国外高端GPU的巨量采购。
长期以来全球GPU市场被英特尔、英伟达、AMD三巨头垄断，中国GPU市场规模及潜力巨大，但国产GPU才刚起步。相较国际巨头，国内GPU的性能差距较大。
聚焦到美国此次限制的高端GPU，近年来，英伟达AI芯片在深度学习、自动驾驶等垂直领域市场份额很高，高性能的AI服务器几乎都采用了英伟达P100/V100/A100系列显卡，腾讯、阿里、京东、美团在内的多家互联网公司都是英伟达的客户。
此外，国内的阿里、腾讯、百度三家也都选择了AMD的芯片来构建自己的云服务平台。比如，早在2016年，AMD对阿里云提供基于AMD Radeon™ Pro GPU技术的云计算服务，阿里云利用AMD技术扩展其云计算产品，加速阿里云服务的市场应用。去年，阿里云上架了有AMD实例下的云服务器和GPU云服务器。
可以说，我国想要摆脱英伟达和AMD的高端GPU并非易事。在云计算、AI领域，GPU是重要的基础硬件。美国此次突然断供高端GPU芯片，将对我国的数据中心、云计算、AI产业产生重要影响，具体来看：
限制云计算的算力。如果没有GPU，云计算的一些加速图形和计算工作负载将无法在虚拟化环境中运行，或者最多只能通过简化的特性集运行。有业内人士认为，限制高端GPU实际上是对我国整体算力进行了限制，是一种锁算力的行为。
扰乱国内安防厂商的AI产品研发节奏。GPU为智能安防的技术进步提供新的可能，当前在云端场景下被广泛应用的 AI 芯片便是英伟达的GPU。目前，海康威视、大华股份、宇视科技、天地伟业、科达等国内公司的AI算法和相关产品都基于英伟达的GPU。英伟达高端GPU突然断供，将严重干扰国内安防厂商的产品研发节奏。业界普遍认为，芯片很大程度上左右着智能安防系统的整体功能以及稳定性、能耗、成本等关键技术指标，离开GPU的算力和其算法的支持，安防也就失去走向人工智能的核心利器。
延缓中国自动驾驶产业发展。在自动驾驶芯片领域，采用了新一代Ampere架构GPU的英伟达Orin芯片，与理想、蔚来、小鹏、智己、高合等众多品牌展开合作。中国智能汽车厂商的中高端车型都基本采用英伟达技术方案，滴滴、小马智行、AutoX等也都是基于Orin平台进行开发。德赛西威在智驾业务的迅猛增长，便是得益于多年来与英伟达的深度合作。虽然美国此次断供的产品还不包括英伟达Orin芯片，但以目前的形势来看，这类芯片可能很快就会进入新的限制名单。
除了上述三个领域，GPU还在物联网、车联网新兴领域有广泛的应用。而这些领域的高端GPU，都对英伟达、AMD有很高的依赖。
是时候让中国GPU战士们上场了！
既然美国对我国断供GPU会带来不小影响，那国内GPU厂商是否能趁机鼎立而上？在这当中，又有哪些难点和机会？
从难度上来看，GPU设计是一项系统工程，需要硬件、算法、生态相互勾稽支持，壁垒极高。
硬件架构方面，GPU结构精密复杂，高级图形处理步骤较多。例如顶点处理、光栅化、纹理贴图等步骤，给予支持的便是底层精密复杂的硬件结构。以英伟达2018年推出的Turing架构为例，其包含4608个CUDA Core、576个深度学习矩阵运算单元、72个光追单元等。每个硬件单元之间的协同调度都是长期改进的结果，是工程技术的积淀。
算法方面，GPU物理模拟、模型处理和渲染需用到计算图形学，涉及数学、物理等多学科知识。模拟真实世界是十分困难的，树叶抖动、头发丝被风吹起、水波荡漾这样看似平常的场景，在计算机上实现的背后是大量的图形算法。英伟达这样的巨头都是积累了大量的算法库，才取得现在的成绩。
软件生态方面，软件生态是GPU厂商的重要竞争屏障。还是以英伟达为例，该公司一方面与行业伙伴形成商业合作、互相授权，同时，还推出供软件开发人员使用的CUDA平台，构建开发人员生态社区。不像CPU 领域，有ARM 这样的第三方 IP授权厂商，可以帮助芯片设计公司做 CPU 设计。桌面级 GPU 领域并没有第三方 IP 授权厂商，英伟达和AMD 分别有自己的硬件架构和指令集，不对外授权。对于国内厂商而言，GPU的研发是没有第三方授权 IP 的孤军奋战之路。也就是说，如果新的厂商想研发GPU，必须完全自研，从零做起。
正因为上述层层壁垒，GPU国产化之路道阻且长。今年我国GPU行业本土化比例仍不足10%。跟国外对比，国内GPU性能的提升有赖于对其进行大量训练，而我们目前缺乏足够量级的训练。换句话说，市场应用和国内GPU芯片性能提升之间的正反馈尚未形成。
但即便如此，我国本土GPU厂商也已开始不断涌现。以下梳理了国内主要GPU厂商的概况。
本次美国GPU芯片断供无疑将进一步推动GPU国产化产业链的发展，比如云计算领域（阿里云、腾讯云）、智能驾驶领域（蔚来、比亚迪）的厂商将转向国产GPU。
那么，国内GPU厂商如何把握国产替代新机遇？在数据猿看来，国产GPU厂商需要在以下几个方面实现突破：
全行业共建国产GPU软硬件生态。GPU生态是除产品外初创企业能否活下来的关键因素，是一开始就要考虑的问题。国产GPU行业应秉持开放合作的心态，学会站在巨人的肩膀上，跟踪国际龙头厂商发展路径与研发动态，善于利用现有架构和生态，建立产品研发和应用生态，建立软硬件结合的一体化技术产品体系，打造具备全球化设计水平的开发团队。在GPU生态中，软件的权重已越来越高。GPU软件极为复杂，包括各种图形API和计算接口、基础库、与上层应用对接适配等等，开发工作量巨大。从应用角度来看，国内GPU生态的发展更需要“众人拾柴”。要加快打造国产GPU产业链，下游的整机厂商需要对国产GPU给予更多包容。
找准细分应用领域。对于GPU创企而言，巨大的研发费用和资本开支是必需，但长期、持续的利润支撑才是GPU跨代发展的强劲驱动力。也就是说，GPU的成功和成熟需要大量的验证和出货，这就需要国产GPU厂商瞄准目标应用市场发力。对于初创企业而言，从信创、军工、工业等领域切入较为稳妥，从人工智能、服务器、高性能计算等领域切入也是较优选择。
据Verified Market Research数据统计，2027年全球GPU市场规模有望达到1853.1亿美元，年平均增速高达32.82%。其中，2021年中国大陆GPU市场规模约为70亿美元。在当前地缘政治、大国博弈的背景下，相较于有一定积累的国产CPU，GPU的破局更具紧迫性和必要性。国产GPU不仅孕育着千亿量级的市场空间，还承担着国产替代和打破巨头垄断的重任。本次美国断供将是对GPU国产化的一剂强心针。国产GPU的发展也许还有许多技术和生态等问题需要突破，但发展的土壤已具备，接下来就等着开花结果了。
来源：s数据猿
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