计算机行业专题研究：GPU，计算机图显核心，计算场景应用崛起-20211110-天风证券-35页_1mb

GPU：计算机图显核心与计算场景应用崛起

核心内容

GPU（图形处理器）作为计算机的重要组成部分，正在从传统的图形显示领域向计算领域扩展。随着大数据和人工智能的发展，GPU因其强大的并行计算能力和大规模数据处理能力，成为AI训练、深度学习等计算场景的核心硬件。景嘉微作为国内唯一商用GPU公司，正在通过技术创新和市场拓展，逐步在民用领域占据一席之地。

主要观点

• GPU定义与功能：GPU是专门用于图像和图形相关运算的微处理器，具备流式并行计算能力，适用于大规模数据并行处理，如AI训练等。
• GPU分类：GPU可分为独立GPU和集成GPU。独立GPU性能更强，但功耗和发热量较高；集成GPU功耗低，但性能较弱。
• GPU应用场景：GPU不仅用于图形显示，还广泛应用于AI服务器、数据中心、游戏主机、移动设备等领域。
• 全球GPU巨头：NVIDIA和AMD是全球GPU市场的主要竞争者，其中NVIDIA在独立GPU市场占据主导地位。
• NVIDIA的发展：NVIDIA通过技术革新、场景拓展和外延并购持续增强其市场地位，其数据中心业务成为主要增长驱动力。
• 景嘉微的定位：景嘉微是国内唯一商用GPU公司，其产品包括JM5400、JM7200和正在测试的JM9系列芯片，目标市场为中高端领域。
• 景嘉微市场表现：景嘉微在信创市场取得突破，2021年上半年芯片营收同比增长13.5倍，显示出强劲的增长潜力。

关键信息

1. GPU基本概念

• GPU是图形处理器，用于图像和图形相关运算，是显卡的核心。
• GPU采用流式并行计算模式，适合大规模并发计算。
• GPU分为独立GPU和集成GPU，独立GPU性能强但功耗高，集成GPU功耗低但性能有限。

2. GPU市场概况

• 全球市场规模：2020年全球GPU市场规模接近千亿美元，预计2028年将达到1581.6亿美元，年复合增长率（CAGR）为5.9%。
• 中国大陆市场：2020年中国大陆独立GPU市场规模约为235亿美元，NVIDIA和AMD在中国大陆收入占比分别为23.3%和23.9%。
• PC GPU出货量：2020年全球PC GPU出货量为3.94亿片，同比增长17.9%。
• AI服务器：GPU是AI服务器首选加速方案，2019年平均每台服务器配置8.02个GPU芯片，2020年中国AI基础设施市场规模为39.3亿美元。

3. NVIDIA发展概况

• 公司背景：NVIDIA成立于1993年，是全球最大的独立GPU供应商，2020年营收达166.8亿美元。
• 技术发展：NVIDIA坚持每2-3年推出新一代GPU架构，如CUDA、Fermi、Kepler、Maxwell、Pascal、Turing和Ampere。
• 市场分布：NVIDIA下游市场包括游戏、专业可视化、数据中心和汽车，其中数据中心是主要增长点。
• 中国大陆市场：2020年NVIDIA中国大陆收入达38.86亿美元，同比增长42.3%，收入占比持续上升。

4. 景嘉微发展概况

• 公司背景：景嘉微成立于2006年，是唯一商用GPU公司，主营业务包括图形显控、小型专用化雷达和GPU芯片。
• 产品系列：
  • JM5400：应用于军用领域，具备高可靠性。
  • JM7200：支持4K显示和多种视频格式解码，已进入信创市场。
  • JM7201：JM7200的民用版本，降低能耗。
  • JM9系列：目标中高端市场，性能达到GTX1080水平。
• 市场表现：2021年上半年景嘉微芯片营收同比增长13.5倍，占总营收45.1%，显示出强劲的增长潜力。

风险提示

• 市场竞争加剧：NVIDIA和AMD在全球独立GPU市场占据主导地位，景嘉微面临竞争压力。
• 市场发展不及预期：FPGA和ASIC等技术可能对GPU在计算领域的应用形成竞争。
• NVIDIA产品迭代不及预期：若NVIDIA未能及时推出新产品，可能影响其市场地位。
• 景嘉微第三代芯片性能不及预期：JM9系列芯片正在进行性能测试，若性能未达预期，将影响其在民用市场的拓展。

GPU重要参数解析

• CUDA Core和Tensor Core：为GPU提供计算能力的硬件单元，Tensor Core用于深度学习。
• 像素填充速率：衡量GPU图像处理能力的重要指标。
• 纹理填充率：衡量GPU3D图像处理能力。
• 显存容量：影响GPU处理数据量的能力，尤其在深度学习中至关重要。
• 显存位宽与频率：决定显存带宽，影响数据传输速度。
• 制作工艺：越小的工艺意味着更高的集成度和更好的性能。
• 功率：独立GPU需要单独电源，集成GPU则依赖CPU。
• 总线接口：主流为PCIe接口，支持高带宽数据传输。
• DirectX支持：影响GPU在游戏等应用中的表现。

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