今天我們就來聊聊國產GPU，當然本文所說的GPU主要是指高性能通用GPU，移動處理器的GPU有很多現成的授權可用，並不是問題，高性能通用GPU才是國內發展的桎梏所在。
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上半年的中興被制裁引發了大家對處理器芯片的關注，前不久福建晉華集團又被列入實體名單，這牽涉到DRAM內存芯片，處理器、存儲芯片也是這幾年來國內大力支持發展的半導體產業，因為這兩個芯片是國內大量進口的，光是存儲芯片去年就進口了886億美元之多。相比之下，GPU芯片產值就小太多了，AMD及NVIDIA兩家的高性能GPU營收加起來也就是100億美元左右，國內就算進口了一半也不過50億美元。
GPU市場的產值雖然小，但是門檻極高，全球也就剩下AMD、NVIDIA兩家能研發高性能GPU的廠商，不論技術、人才還是專利，對AN兩家之外的公司都是嚴重的障礙。至於國內，GPU就更差了，如果說國產CPU還能看到英特爾、AMD等領先廠商的背影，那麼GPU方面可能別人領先在哪裡都不確定。
今天的超能課堂裡就來聊聊國產GPU，當然本文所說的GPU主要是指高性能通用GPU，移動處理器的GPU有很多現成的授權可用，並不是問題，高性能通用GPU才是國內發展的桎梏所在。
國產GPU之景嘉微景美系列
在國產GPU陣營中，景嘉微應該是名頭最大的一個，之所以有這篇超能課堂，很大一個因素也是因為之前景嘉微宣佈新一代GPU JM7200流片成功的報道，而景嘉微在各種報道中也一直被形容為國產GPU廠商龍頭、唯一自主研發GPU的廠商，雖然有吹噓之嫌，不過景嘉微在國產GPU上確實很有代表性，而且他們主要面向軍工、政企等市場。
根據官網資料，長沙景嘉微電子股份有限公司成立於2006年4月，下設北京麥克斯韋科技有限公司、長沙景美集成電路設計有限公司及石家莊分公司。公司致力於信息探測、信息處理和信息傳遞領域的技術和綜合應用，為客戶提供高可靠、高品質的解決方案、產品和配套服務。 目前是國內唯—成功自主研發國產化圖形處理芯片(GPU)併產業化的企業。 2016年3月，景嘉微在深圳證券交易所掛牌上市，股票代碼:300474。
景嘉微公司是一家軍民融合公司，旗下的產品涉及GPU芯片、軍用雷達等等，其中景美系列GPU芯片目前是他們的核心業務，營收、盈利佔比超過70%，2014年該公司研發成功了JM5400 GPU芯片，號稱是國內首款具有自主知識產權的高性能GPU芯片，可廣泛應用於有高可靠性要求的圖形生成及顯示等領域，滿足機載、艦載、車載環境下圖形系統的功能與性能要求，全面替代M9、M54、M72、M96、IMX6等國外芯片。
景嘉微在圖形處理器主要是景美JM系列，目前的主力是JM5400，此前報道流片的是JM7200，製程工藝從65nm提升到了28nm，而在JM7200之前還有個JM7000，也是28nm工藝，官網沒有提到JM7000與JM7200的不同，大概可以認為JM7200是JM7000的高級版，這兩者的架構、規格應該差不多。
JM7000系列的介紹已經被景嘉微官網刪除
詭異的是，在被媒體大規模報道之後，景嘉微官網上刪掉了JM7000系列GPU的介紹，包括上面那個規格，轉而用JM7200取代，但是官網並沒有提供JM7200的具體信息。
那麼景嘉微現在的GPU能達到什麼水平呢？根據官網及網絡資料我們做了如下的規格對比，並且加入了NVIDIA Kepler架構的最弱的GT 640顯卡的規格與之對比，結果如下：
從這個對比來看，景嘉微JM5400的性能幾乎不值一提，規格也較弱，不過這個產品的意義也不在於性能，它主要是面向軍工裝備的，在這個領域性能差點不是問題，能否自主可控才是關鍵，可以說JM5400解決了有無的問題。
到了28nm工藝的JM7200上，其渲染性能及浮點性能總算能看了，顯存位寬具體數據不能確定，但是官方表示數據傳輸能力提升幾十倍，這應該指的是接口從PCI升級到了PCIe 2.0 x16，唯一能夠提升幾十倍的就只有它了，顯存位寬最多也就是提升到128bit。
與GT 640相比，景嘉微JM7200的渲染、浮點性能雖然還要差一些，但是考慮到雙方功耗10W vs 50W的差距，JM7200能有如此性能反而應該讓人詫異，算起來其能效比可比Kepler架構高多了，再考慮到官方突然間對JM7000系列GPU的規格支支吾吾，其中可能還有隱情。
總的來說，從JM5400到JM7200系列GPU性能是有大幅提升的，但是整體的技術水平還是差很遠，依然不如六七年前的低端GPU，要是看3D技術支持，那差距就更大了。不過JM5400/JM7200系列因為有特種行業需求，所以在溫度、可靠性上有極高要求，這點不是消費級GPU可比的。
景嘉微新一代GPU：斥資8.8億，可拼GTX 1080顯卡
JM5400及JM7200系列技術水平落後AMD/NVIDIA公司至少6-10年，在解決高性能GPU有無之後，景嘉微公司也在研發新一代GPU，早前的路線圖中顯示新一代高性能通用GPU代號是JM9200、JM9400及JM9800，不過官方去年開始申請募資13億元研發新一代GPU、MCU等芯片，其中高性能GPU項目研發投資8.8億元，代號是JM9231及JM9271，在回覆證監會的文檔中可以找到這兩款GPU項目的具體規格：
相比JM5300/JM7200系列，景嘉微JM9231/9271的性能、規格提升數十倍，他們將使用統一渲染架構，其中JM9231支持PCIe 3.0 x16，頻率不低於1.5GHz，像素渲染能力提升到了32GP/s，顯存容量達到了8GB，帶寬256GB/s，大概會用上GDDR5顯存才行。
至於JM9271 GPU，景嘉微表示它會使用JM9231的架構，“通過增加運算單元數量，提高顯存帶寬，總線和輸出接口速率，使得科學計算能力得到了大幅度提升，可以達到國際同類公司 2017 年中高端產品的性能，主要針對人工智能、安防監控、語音識別、深度學習、雲計算等對計算速度要求非常高的高端應用領域，在 JM9231 基礎上對科學計算能力進行大幅度提高和改進，並針對人工智能領域開發相關的運算庫和高性能計算平臺，滿足客戶不同應用需求。”
根據官方所列規格，JM9231的性能不輸GTX 1080顯卡，確實能達到2017年底的高端顯卡的水平，而且使用的很可能更是HBM顯存，因為他們所列的採購經費中就有HBM相關的技術及設備費用。
景嘉微在GPU路線圖上有針對高性能通用GPU做規劃，而且這個規劃的前景非常遠大，JM9231/9271的規格與現有的JM5400/7200有天淵之別，這種跨越對研發者的技術、人才挑戰相當大，而且研發投資也只有8.8億元，滿打滿算也就是1.5億美元，而NVIIDA在發佈Pascal顯卡時表示研發費用高達數十億美元，儘管老黃的說法有誇張成分，大概是把過去幾年的費用全算在一起了，但是研發高性能GPU確實燒錢，GTX 1080這種級別的GPU花個10億美元很正常。
總的來說，景嘉微給出的國產GPU路線圖看起來讓人興奮，可戰GTX 1080也不是我說的，是寫在他們申請材料中的，但是這個規劃實在太大以致於讓人不能相信，景嘉微對何時研發成功也沒有明確表態，考慮到他們在28nm工藝的JM7200 GPU上就延期了將近兩年時間，所以在JM9231/9271 GPU開發的過程中也不會一路順利，後續問題還多著呢。
國產GPU之中船重工716所JARI G12
除了比較出名的景嘉微之外，國內研發GPU的單位還有不少，其中中船重工集團下面就有兩家研究所分別研製了不同的GPU——位於江蘇省連雲港市的716所研發了JARI G12 GPU，位於武漢的中船重工709所研發了凌久GP101，相比景嘉微上市公司需要披露信息，中船重工下面的兩家研究所很少公開機密信息，特別是他們本身就有強烈的軍工特色，所以這兩款GPU的信息都非常少，我們先來說JARI G12。
根據中船重工發佈的一篇報道，“JARI G12是目前性能最強的國產通用圖形處理器。該處理器採用混合渲染架構，兼顧資料頻寬和渲染延時需求，極大的增強了晶片的靈活性和適應性；提供PCIe 3.0匯流排，支援x86處理器和龍芯、飛騰、申威等國產處理器；支援4路數位通道和1路VGA輸出，提供DP、eDP、HDMI、DVI等通用顯示介面，單路數位通道最大輸出解析度為3840×2160@60fps，支援擴展、複製顯示和“擴展+複製”顯示模式；內建視頻編解碼硬核，支援2路3840×2160解析度視頻的編碼、解碼功能；支援OpenGL 4.5和OpenGL ES 3.0，滿足高性能3D加速和VR顯示需求；支援OpenCL 2.0，滿足平行計算和雲計算的使用需求；集成張量加速計算硬核，支援AI計算加速。該GPU支援Windows、Linux、VxWorks等主流作業系統，同時支援中標麒麟、JARI-Works、道等國內自主可控作業系統，具備健全的生態環境體系。”
根據這些信息，可以判斷JARI G12支持PCIe 3.0，支持DP、HDMI、DVI輸出，支持2路4K視頻解碼、編碼，圖形API支持到了OpenGL 4.5，還支持OpenCL 2.0加速，但沒有DX支持的信息，不過ARI G12還集成了張量單元，支持AI運算。
官方還公佈了JARI G12的架構示意圖，之前有同行報道中稱其性能可比GTX 1050 Ti，理由是官方公佈的運算單元規模龐大，得到了GTX 1050 Ti級別，但是這種猜測毫無道理，這張架構示意圖實在看不出具體的運算單元規模，更無從知曉運算單元的性能水平。
716所對JARI G12的定性是國內同行業一代，在功能性能上實現全面超越，收到中電集團、中航集團、國防科技大學等多家單位的試用和需求意向。
從公佈的指標來看，JARI G12的規格、技術確實要比景嘉微的JM7200系列更先進，但是到目前為止，尚無ARI G12 GPU芯片是設計中、流片了還是上市了的具體信息，製程工藝及具體的性能數據也是未知數。
國產GPU之中船重工709所凌久GP101
位於武漢的709所是我國最早融計算技術、信息技術、自動控制、數學理論研究為一體的國家重點工程研究所，主要從事信息指揮系統、計算機加固技術、容錯技術、並行處理技術以及網絡技術與軟件工程、圖形圖像處理、機電一體化、印製電路等專業的研究與開發工作。
在GPU方面，他們研發了凌久GP101，但是這款GPU在網上更為神祕，連一張圖片都沒有，除了新華社一篇報道之外很少有資料介紹這款GPU。根據中船重工709所相關負責人介紹說，凌久GP101圖形處理器芯片支持HDMI、DVI、VGA等通用顯示接口，支持2D、3D圖形加速和OpenGL ES2.0，支持4K分辨率。同時，支持視頻解碼和硬件圖層處理等功能，可以廣泛應用於軍民兩用電子設備、工業控制、電子信息等領域。
從官方通報信息來看，凌久GP101的規格不算先進，API才支持到OpenGL ES 2.0，這是針對移動處理器的API規範。不過這款GPU應該也是用於軍工產品的，所以性能也不是問題。
除了凌久GP101、JARI G12及景嘉微JM系列之外，還有一些國產GPU零星報道，上海兆芯也有Elite 1000/2000系列GPU，不過兆芯的GPU技術同樣來自VIA威盛公司，準確說是威盛旗下的S3公司，而且這些GPU主要針對低功耗設備，更多地是集成在SoC中，與其他三款GPU不一樣。
總結：國產GPU現在只能解決有無問題，消費級遙不可期
相比CPU處理器在國內遍地開花，並取得還不錯的成就，國產GPU與國際水平——或者說就是美國公司吧，因為除了美國公司其他國家在高性能GPU上一個能打的也沒有。國產GPU技術上總體落後AMD/NIVIDA至少10年，現在只能解決有無問題，談性能及3D技術還早著呢。
在很長的一段時間裡，國產GPU可能都會侷限於軍工、工業及政企行業之內，消費級市場上實在是看不到國產GPU崛起的希望，至少現在如此。景嘉微公司研發的新一代GPU指標很強大，技術也夠先進，但是何時量產還是個問題，這點上他們自己可能都無法保證。