天数智芯首席科学家郑金山：在GPGPU芯片领域闯出一片天地

8月4日，国务院公布《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，对我国集成电路产业和软件产业高质量发展提出了若干要求。在上海天数智芯半导体有限公司首席科学家看来，该项《政策》对我国集成电路产业和软件产业的未来发展指明了方向，同时他更希望GPGPU这一细分产业能够发展起来。“纵观整个IT系统，从CPU、操作系统、办公套件、整机到服务器，我们都已经初步具有一些商用化的可替代产品，唯独在GPGPU领域，目前还是一片空白。”郑金山说。

GPGPU呼唤国产替代

据郑金山介绍，GPGPU全称通用图形处理器General-Purpose computing on Graphics Processing Units。它是专门处理图形任务的处理器，执行原本由中央处理器处理CPU完成的通用计算任务。图形处理器的特点是并行处理能力特别强，计算能效比高，并且有很大的存储带宽。有些应用，例如人工智能机器学习模型训练与推理、高性能计算等往往是大数据流应用，这时用GPGPU解决此类问题就比CPU效率更高。

“虽然目前机器学习会有迁移到专用硬件的可能，但在编程模型上，GPU对于用传统语言编写的、软件形式的计算有较好的支持，具有高度的灵活性。”郑金山表示，目前GPGPU广泛应用于高性能计算、行业AI应用、安防与政府项目、互联网及云数据中心等。其主要应用场景：一是人工智能模型训练与推理;二是高性能计算。

根据有关数据预测，到2025年，我国GPGPU芯片板卡的市场规模将达458亿元，是2019年86亿元的5倍多，2019年到2025年的年复合增长率将高达32。按行业来分，互联网及云数据中心为228亿元，安防与政府数据中心为142亿元，行业AI应用为37亿元，高性能计算为28亿元。按应用场景来分，到2025年的预测数据是，人工智能推理286亿元，人工智能训练144亿元，高性能计算28亿元。可以看出，GPGPU在我国的未来需求量很大，对国民经济的发展至关重要。

“但就是这样一个市场前景广阔，并能够广泛应用于勘探、天气、海洋、气候变化、核能、发动机、航空航天等领域的GPGPU市场目前处于全球一家独大的局面，而且其价格昂贵，产品种类单一。”郑金山举例说，以中国的云端AI训练芯片市场为例，最大的供应商为国外厂商，其市场份额达90。

在郑金山看来，这样的局面虽然源自这些企业的技术和实力，但是从国家的供应链安全角度而言，尤其是一些重要的企业和机构陆续被美国列入禁售实体名单后，对我国企业急需GPGPU极为不利。

GPGPU国产替代如何突围

“国家出台这样的《若干政策》就是看到了集成电路和软件产业实现国产替代的必要性和紧迫性，并从财税、投融资、研究开发、进出口、人才培养、知识产权、市场应用、国际合作等多个方面，支持相关的企业发展壮大。这对整个国产GPGPU的市场培育有很大帮助;另一方面，从技术难度看，GPGPU并非可望不可及。”郑金山说。

在郑金山看来，目前国内在GPGPU领域已经有了较好的积累，一些企业也在这一领域发力。“天数智芯就集结了来自世界知名芯片公司AMD的GPU部门和企业软件翘楚Oracle、IBM、英伟达等公司的多位高管，并正在积极研发针对云端算力提升的训练及推理芯片。”据他介绍，目前该公司的目标是，面向人工智能训练的GPGPU芯片计划在今年实现批量生产，2021年初商业化投向市场，这将是国内首款自研的GPGPU芯片;此外，面向人工智能推理的GPGPU芯片也在研发之中。

“天数智芯在芯片设计初始，就与服务器厂商合作共同对产品设计进行定义，以实现未来在数据中心中的国产替代。目前，天数智芯已经与浪潮、新华三等服务器厂商签署战略合作，共同推动服务器领域人工智能和HPC的计算芯片及硬件解决方案发展。天数智芯还与国产CPU龙头中科龙芯等密切对接技术及业务合作，打造‘天数GPGPU+国产CPU’的自主可控超算解决方案。”郑金山希望，有能力的国产企业都应该携手在GPGPU领域闯出一片天地，共同实现GPGPU国产替代。