从零开始研发GPU，堪称一条“孤独的奋斗之路”。GPU有多重要？技术壁垒又有多高？

《科创板日报》9月1日讯 今日多只GPU概念股走高。截至午间，寒武纪涨15.25%，盘中一度涨停；海光信息涨15.17%；景嘉微、龙芯中科涨超8%；左江科技、芯原股份等跟涨。

GPU是计算机图形显示的核心。相比CPU，GPU更适合于密集型数据处理。

其具有高度并行性，可将数学运算应用于高度并行的数据集。虽然CPU也可以执行相同的任务，但不具备GPU的并行性，因此在这些任务中效率不高。

▌哪些应用需要GPU？

早期GPU多用于2D和3D图形的计算和处理。传统上来说，之前GPU最关键的市场在游戏领域。但长期来看，这部分市场增速趋缓，甚至隐隐有下降势头。

而在眼下的算力时代，取而代之的，与数字化转型相关的用例已成为GPU应用的主要阵地；深度神经网络、数据分析、可视化、互联网推荐算法、数字孪生等均离不开GPU。除游戏主机与PC之外，其终端应用还包括服务器、汽车、移动等领域。

总体上，GPU应用场景主要可以分为两大类：图显、计算。

（1）图显中：PC是GPU的重要应用领域，2020年全球PC GPU出货达3.94亿片。

同时，如今元宇宙AR/VR也为GPU带来了潜在增量。随着AR/VR硬件及相关应用发展，如何高性能图像渲染也将成为用户体验的核心要素之一，虽说目前对于“渲染是由云端完成还是使用本地GPU”尚无最终定论，但英伟达也已将这一领域纳入GPU需求助力。

（2）计算中：GPU更与AI息息相关——GPU服务器是AI加速方案首选，一台GPU服务器通常搭载多个GPU加速芯片，2019年平均每台服务器配置8.02个GPU。值得注意的是，相较普通的AI芯片，GPU兼具图形显示与AI计算，性能更强。

在多个应用驱动下，Verified Market Research预计，2028年全球GPU市场规模将达2465.1亿美元，年复合增速达32.83%。另据浙商证券测算，“十四五”期间，我国服务器GPU市场增速有望超过25%。

▌GPU技术壁垒有多高？

GPU设计是一项系统工程。总体来说，技术架构为GPU的硬件壁垒，算法及生态是GPU的软实力所在。缺一不可，壁垒极高。

硬件架构方面，GPU结构精密复杂，是长期技术演进的结果。高级图形处理步骤较多，包括顶点处理、光栅化、纹理贴图等步骤，给予支持的是底层精密 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。

算法方面，GPU图形渲染需用到计算图形学，涉及数学、物理等多学科知识。模拟真实世界时，即便是树叶抖动、风吹发丝、水波荡漾这样看似平常的场景，若想在计算机上实现，都需要大量图形算法。

生态方面，分析师指出，软件生态是GPU厂商的重要竞争屏障。还是以龙头英伟达为例，公司已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，形成开发人员社区生态。

▌GPU行业格局如何？

放眼全球GPU市场，三足鼎立的寡头竞争格局已经形成。

其中，英特尔得益于在笔记本电脑及传统PC行业的优势，已在集成GPU市场独占鳌头。Jon Peddie Research数据显示，2021年一季度，英特尔在PC GPU显卡市场的份额高达68％，2022年一季度依然有60％。

而独立GPU市场则主要由英伟达、AMD占据，其中英伟达在PC端独立GPU领域市占率优势明显，近年基本维持在80%左右水平。

正如前文所述，GPU技术壁垒极高，自主研发之路道阻且长。东吴证券也指出，由于缺少像ARM一样的第三方IP授权厂商，GPU设计商必须完全自主研发，从零做起，难度较大，堪称一条“孤独的奋斗之路”。

但即便如此，我国本土GPU公司新兴团队也已开始不断涌现，行业发展进程也在持续推进。分析师预计，今年我国GPU行业本土化比例仍不足10%，不过2025年有望超过20%。

据《科创板日报》不完全梳理，本土GPU产业链包括：