◆ GPU是什么？

GPU全名为Graphics Processing Unit，又称视觉处理器、图形显示卡。起初，它的作用跟它的名字一样，主要专注于计算机图形图像领域，负责渲染出图像的2D、3D和VR效果。后来人们发现，GPU非常适合并行计算，可以加速现代科学计算，GPU也因此不再局限于游戏和视频领域。总结来说GPU主要有以下功能：图形绘制、视频渲染、海量计算、AI运算等。

◆ 全球GPU市场规模和竞争格局

2020年全球GPU市场价值预计为254亿美元，预计2027年将达到1853亿美元，年平均增速为32.8%。如今，全球GPU市场已经进入到了寡头垄断格局：在传统的PC GPU市场中，排名前三的Nvidia、AMD、Intel的营收几乎可以代表整个GPU行业收入，英伟达的收入占56%、AMD占26%、英特尔占18%。在手机和平板GPU方面，ARM Mali GPU供应商中占43%的市场份额，高通和苹果分别占有36%和12%。

◆ 国内GPU发展现状

国产GPU的发展远落后于国外GPU，直到2014年景嘉微研发了首款高性能低功耗GPU芯片——JM5400，2015年西邮微电研发出了完全自主知识产权的嵌入式GPU芯片——萤火虫1号，才正式开启了国产GPU的发展格局，但是国产GPU对CPU的依赖性以及GPU的高研发难度，阻碍了该产业的快速发展。

自中兴事件、中美贸易战之后，让我们深刻意识到，我国集成电路自给率处于较低水平，芯片的国产替代化势在必行！中国GPU市场规模和潜力非常巨大，庞大的整机需求和制造能力带来了巨量的GPU采购量，GPU的国产化替代显得更为紧迫。近些年，计算机整机和智能手机两类产品体量庞大，2019年国内智能手机出货量3.72亿部，电子计算机整机年产量达到3.56亿台，GPU需求量大且单价非常高，市场规模非常可观。同时，服务器GPU伴随着整机出货的快速成长，需求量增长也较为迅速，年均增长在20%以上。

目前，在国家对集成电路产业的政策支持下，国内芯片产业投资发展异常火热，GPU产业也不例外。但对GPU这个产业深入分析后不难发现，主要有两种技术路线的发展模式：一种是跳过GPU图像处理复杂技术门槛，利用GPU的并行计算的能力，主打GPGPU、云计算、AI计算等。另一种是通过IP授权或者拿来主义，以便快速推出产品，得到市场和投资人的认可。这两种方式短期内或许能快速实现投资认可和营收，但是不利于这个产业的长远发展，弊端显而易见，不管是在后期的技术深入、技术迭代方面，还是在知识产权自主化方面，甚至于在国外制裁卡脖子的情形下都会受制于人。

◆ 国产自主可控GPU的践行者

正是看到了国产GPU行业发展的瓶颈和挑战，智绘微电子科技公司应运而生，于2018年成立，立志为国家信息安全而创芯，研制完全自主可控的国产GPU芯片。

智绘微核心研发团队拥有多款CPU，DSP，GPU等相关芯片的开发并流片验证通过的经验。公司成立之初走访了各大科研院所及用户单位，针对需求开展研发设计，成功研发了第一款高性能桌面级显卡GPU芯片IDM919。

IDM919采用了自研编译器和指令集架构，使其达到了高性能性、高稳定性和高安全可靠性，同时已与麒麟、统信、龙芯等主要国内操作系统和CPU制造商展开合作。

IDM919采用高性能SIMT指令实现架构和可编程统一着色器架构，不仅可以用于2D和3D图像渲染，也可以用于高性能计算等；并在2020年成功流片，完成了各项功能测试，并与多个国产操作系统进行适配工作，性能达到当时国内领先水平。

在第一款高性能桌面级显卡GPU芯片成功流片的基础下，智绘微启动了第二款全新架构GPU芯片IDM929的研发工作，通过设计全新的指令下发机制、优化了API执行效率、设计全新的vertex和pixel调度机制、实现硬件模块的流水化设计以及自研微架构的计算核心迭代，使其性能达到了第一款芯片的十余倍。

架构和内部实现原理我们将在后面的中给大家详细介绍

◆ 国产GPU的结论与展望

近些年，国外GPU技术快速发展，已经大大超出了其传统功能的范畴。而国内GPU芯片的研制更多的还是拿来主义，在科学计算、人工智能及新型的图形渲染技术方面仍然和国外领先水平存在较大差距。

智绘微电子-国产GPU的产业技术发展方向主要考虑3个方面：第一，进一步提升图形图像显示水平，提升国产GPU的基本能力；第二，扩展科学计算和人工智能计算能力，增强国产GPU的非传统功能；第三，建设GPU全系统解决方案及生态系统，寻求用户的最优体验。