今天，我們將為您開啟一場半導(dǎo)體芯片市場的深度探索之旅。從CPU、GPU到AI芯片，我們將全面剖析整體市場的風(fēng)云變幻；從英特爾、AMD、英偉達到高通，我們將細致解讀重點企業(yè)的輝煌與挑戰(zhàn)。

此外，我們還將目光投向未來，為您揭示國產(chǎn)算力崛起、異構(gòu)計算興起、不同架構(gòu)芯片市場格局的演變，以及各大企業(yè)在2024年的產(chǎn)品迭代新動向。

文字編輯｜ 宋雨涵

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整體市場情況

CPU市場

根據(jù)Jon Peddie Research公司的報告，2024年第三季度全球CPU出貨量實現(xiàn)了顯著增長，與第二季度相比增長了12%，同比增長了7.8%。這一增長趨勢在客戶端CPU市場和服務(wù)器CPU市場均有所體現(xiàn)。特別是中國市場的強勁表現(xiàn)，推動了PC CPU出貨量的大幅增長。具體來看，2024年第三季度PC CPU市場的整體增長率達到了12.2%，總出貨量從第二季度的約6000萬臺上升至約7000萬臺。在細分市場方面，筆記本電腦CPU的份額從第二季度的24%上升至30%，而臺式機CPU的份額則保持在約70%。

GPU市場

Jon Peddie Research發(fā)布的GPU市場報告顯示，2024年全球GPU市場的規(guī)模將超過985億美元。AI和高效能運算（HPC）GPU的年銷售量雖然只有數(shù)百萬個，但由于其高昂的售價，為英偉達和AMD等廠商帶來了可觀的收入。特別是在2024年上半年，英偉達銷售了價值近420億美元的AI和HPC GPU，全年其運算GPU的銷售額可能超過900億美元。此外，Yole的預(yù)測顯示，從2023年到2029年，GPU市場的復(fù)合年增長率為25%，顯著高于CPU的5%和APU的8%。

AI芯片市場

Gartner預(yù)測，2024年全球AI芯片市場規(guī)模將增加33%，達到713億美元，2025年有望進一步增長29%，達到920億美元。AI芯片需求的暴漲，使得先進封裝產(chǎn)能成為AI芯片出貨的瓶頸之一。臺積電、日月光、安靠等廠商均表示先進封裝產(chǎn)能緊張，相關(guān)訂單需求旺盛。英偉達、AMD等公司在AI芯片市場表現(xiàn)出色，特別是英偉達的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)受益于AI需求的增長，實現(xiàn)了爆發(fā)式增長。

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英偉達與AMD：半導(dǎo)體領(lǐng)域的‘雙雄爭霸’

英偉達核心芯片技術(shù)

Blackwell架構(gòu)

晶體管數(shù)量：Blackwell架構(gòu)的GPU擁有高達2080億個晶體管，確保了芯片具有極高的計算能力和復(fù)雜性。

制程工藝：采用臺積電4納米（4nm）工藝制造，提高了芯片的集成度，降低了功耗和發(fā)熱量，實現(xiàn)了更高的能效比。

內(nèi)存配置：配備192GB的HBM3E顯存，提供高達8TB/s的帶寬，極大地提升了芯片的數(shù)據(jù)處理能力和效率。

計算能力：單芯片AI性能高達20 PetaFLOPS（每秒20萬億次浮點運算），比上代產(chǎn)品顯著提升了算力。

通信能力：支持10TB/s的片間互聯(lián)，使得多個GPU能夠高效地協(xié)同工作，共同處理大型任務(wù)。第五代NVLink技術(shù)為每個GPU提供了1.8TB/s的雙向吞吐量，確保了最復(fù)雜的大型語言模型（LLM）之間多達576個GPU之間的無縫高速通信。

多芯片封裝（MCM）設(shè)計

Blackwell是英偉達首個采用MCM設(shè)計的GPU，集成了兩個GPU在一個芯片上，增強了并行處理能力和計算密度。

計算引擎

第二代Transformer引擎：結(jié)合了Blackwell Tensor Core技術(shù)和TensorRT-LLM以及NeMo Megatron框架中的英偉達先進動態(tài)范圍管理算法，支持4位浮點AI推理，提供了雙倍的算力和更大的模型支持。

微張量擴展與動態(tài)范圍管理：通過微張量擴展和集成到TensorRT-LLM及NeMo Megatron框架的先進動態(tài)范圍管理算法，Blackwell GPU在保持高精度的同時，實現(xiàn)了性能和模型大小的顯著提升。

AMD核心芯片技術(shù)

在Hot Chips 2024大會上，AMD展示了其最新一代的處理器架構(gòu)Zen 5。Zen 5是AMD一系列Zen架構(gòu)的最新成員，旨在提高核心性能、能效和靈活性：

其設(shè)計目標(biāo)是優(yōu)化分支預(yù)測器、提高指令解碼效率，以及增強整數(shù)和浮點運算單元。與Zen 4相比，Zen 5進一步優(yōu)化了緩存層次結(jié)構(gòu)，包括更大的L1數(shù)據(jù)緩存和更高效的負載使用特性。而且Zen 5在性能上有所提高，在相同性能下的功耗更低。在游戲性能、實時計算和圖形處理方面具有優(yōu)勢，有望在高性能計算領(lǐng)域占據(jù)一席之地。

Zen 5c核心：AMD還推出了Zen 5c核心，專門針對低功耗應(yīng)用場景進行了優(yōu)化。Zen 5c核心具有更低的緩存和時鐘頻率，進一步增強了能效表現(xiàn)。

在聯(lián)想Tech World上，英特爾和AMD宣布組建x86生態(tài)系統(tǒng)咨詢小組。英特爾CEO帕特·基辛格表示，x86正在蓬勃發(fā)展，作為幾十年來計算基礎(chǔ)的X86架構(gòu)即將經(jīng)歷一個定制化、擴大化和可拓展化的時期，這正是人工智能帶來的機遇。AMD董事長兼CEO蘇姿豐發(fā)言稱，AMD和英特爾聯(lián)合所有創(chuàng)始成員建立x86生態(tài)系統(tǒng)咨詢小組，將加速計算能力的發(fā)展

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英特爾最新芯片技術(shù)

IEEE國際電子器件會議

在2024年IEEE國際電子器件會議（IEDM 2024）上，英特爾展示了其在芯片封裝和互連技術(shù)方面的多項重大突破：

先進封裝技術(shù)：英特爾介紹了一種名為選擇性層轉(zhuǎn)移（Selective Layer Transfer，SLT）的先進封裝解決方案。這項技術(shù)通過異構(gòu)集成的方式，使芯片間的封裝吞吐量提升高達100倍。SLT技術(shù)的基本原理是采用晶圓到晶圓連接的方式，顯著提高了生產(chǎn)效率，并允許更高密度的集成。

互連技術(shù)：英特爾展示了創(chuàng)新的減成法釕互連技術(shù)（Subtractive Ruthenium Interconnect），這一技術(shù)通過減少線間電容來提升芯片互連性能，可以在間距小于或等于25nm的情況下實現(xiàn)高達25%的電容降低。

英特爾按下AI PC加速鍵

作為移動PC的新主角，英特爾酷睿Ultra 200V系列處理器擁有極具突破性的x86能效，在圖形性能、應(yīng)用兼容性、安全性和AI計算能力上都有卓越表現(xiàn)，CPU、NPU和GPU的整體平臺AI算力高達120 TOPS，并且實現(xiàn)近20小時的離電續(xù)航，遠超傳統(tǒng)的筆記本電腦。

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專注PE端的高通

高通旗下的驍龍8 Gen4手機處理器在2024年備受矚目：

核心架構(gòu)：驍龍8 Gen4首次采用高通自研的Oryon核心，相比ARM架構(gòu)具有更大的自主性和后續(xù)優(yōu)化上的輕松性。

工藝技術(shù)：驍龍8 Gen4首次采用臺積電的3nm工藝技術(shù)，標(biāo)志著安卓智能手機正式跨入3nm技術(shù)時代。

性能表現(xiàn)：驍龍8 Gen4的CPU目標(biāo)頻率達到4.26GHz，跑分數(shù)據(jù)超過天璣9400。在3DMark Wild Life壓力測試中，高通驍龍8 Gen4的跑分成績比對手蘋果M2高出了10%左右。

國產(chǎn)半導(dǎo)體的最新進展

壁仞科技：

壁仞科技發(fā)布了首款通用GPU芯片BR100，該芯片創(chuàng)下了全球算力紀錄，16位浮點算力達到1000T以上，8位定點算力達到2000T以上，單芯片峰值算力達到PFLOPS級別。

BR100采用了壁仞科技自主原創(chuàng)的壁立仞架構(gòu)，以數(shù)據(jù)流為中心，對數(shù)據(jù)流進行深度優(yōu)化，解決了數(shù)據(jù)搬移的瓶頸和并行度不足的問題。BR100還采用了Chiplet設(shè)計理念，突破了光罩尺寸對單芯片面積的限制，集成了更多的算力和通用性邏輯。

寒武紀：

寒武紀已推出的產(chǎn)品體系覆蓋了云端、邊緣端的智能芯片及其加速卡、訓(xùn)練整機、處理器IP及軟件，可滿足云、邊、端不同規(guī)模的人工智能計算需求。

以思元370芯片為例，該芯片基于7nm制程工藝，是寒武紀首款采用chiplet（芯粒）技術(shù)的AI芯片，集成了390億個晶體管，最大算力高達256TOPS（INT8），是寒武紀第二代產(chǎn)品思元270算力的2倍。

思元370還是國內(nèi)第一款公開發(fā)布支持LPDDR5內(nèi)存的云端AI芯片，內(nèi)存帶寬是上一代產(chǎn)品的3倍，訪存能效達GDDR6的1.5倍。

搭載MLU-Link?多芯互聯(lián)技術(shù)，在分布式訓(xùn)練或推理任務(wù)中為多顆思元370芯片提供高效協(xié)同能力。

全新升級的寒武紀基礎(chǔ)軟件平臺，新增推理加速引擎MagicMind，實現(xiàn)訓(xùn)推一體，大幅提升了開發(fā)部署的效率，降低用戶的學(xué)習(xí)成本、開發(fā)成本和運營成本。

海光信息：

海光信息成功研發(fā)出更符合本土需求的高安全、高性能、高通用的C86開放架構(gòu)體系和產(chǎn)品，實現(xiàn)了從引進到自主創(chuàng)新的華麗轉(zhuǎn)身。海光CPU具有優(yōu)異的系統(tǒng)架構(gòu)、高可靠性和高安全性、豐富的軟硬件生態(tài)等優(yōu)勢。其CPU產(chǎn)品線包括面向不同應(yīng)用場景的3000系列、5000系列和7000系列。

海光DCU深算系列是目前國內(nèi)唯一能支持全精度浮點數(shù)據(jù)計算能力的加速芯片，性能可對標(biāo)國際主流產(chǎn)品。在強大的通用計算性能基礎(chǔ)上，海光DCU打造出自主開放的完整軟件棧，包括DTK（DCU Toolkit）、開發(fā)工具鏈、模型倉庫等，完全兼容CUDA等環(huán)境和生態(tài)。

海光信息在CPU內(nèi)部集成了安全處理器（PSP）和密碼協(xié)處理器（CCP），同時還采用了密碼指令集加速、密鑰管理和HCT等技術(shù)，提升了設(shè)備的安全性。

此外龍芯中科的產(chǎn)品體系：包括龍芯1號、龍芯2號、龍芯3號等處理器及配套芯片，以及基礎(chǔ)軟硬件解決方案。還進行了自主AI芯片研發(fā)：在面向推理的AI芯片研發(fā)方面取得了一定進展，探索CPU+GPGPU的解決方案在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用。

龍芯中科：

龍芯中科是中國自主設(shè)計芯片的重要企業(yè)，其在GPU和AI推理加速領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新。龍芯中科即將迎來其新一代GPU——9A1000的流片。該GPU的設(shè)計初衷是為了與龍芯的CPU形成良好的配合，并降低系統(tǒng)整體成本。作為入門級顯卡，其性能對標(biāo)AMD的RX 550，特別適合那些對顯卡需求相對較低的應(yīng)用場景，如基礎(chǔ)的圖形處理和輕量級的AI推理。

9A1000的開發(fā)利用了更先進的工藝技術(shù)，預(yù)計在性能和成本上都將優(yōu)于市場上同類的產(chǎn)品。隨著未來9A2000和9A3000的研發(fā)，龍芯中科的GPU產(chǎn)品線將逐步擴張，使其在細分市場上具備更強的競爭力。

結(jié)語

半導(dǎo)體芯片市場近年來迎來了飛速發(fā)展的浪潮，尤其是在CPU、GPU以及AI芯片等前沿領(lǐng)域，取得了令人矚目的成就。各大企業(yè)競相加大研發(fā)投入，不斷推陳出新，一系列創(chuàng)新產(chǎn)品如雨后春筍般涌現(xiàn)。展望未來，隨著國產(chǎn)算力水平的持續(xù)提升、異構(gòu)計算技術(shù)的廣泛普及，以及不同架構(gòu)芯片市場格局的不斷演變，半導(dǎo)體芯片市場無疑將開啟更為廣闊的發(fā)展新天地。與此同時，各大企業(yè)也將持續(xù)加大產(chǎn)品迭代和技術(shù)創(chuàng)新的步伐，以更加昂揚的姿態(tài)應(yīng)對激烈的市場競爭，精準(zhǔn)滿足市場的多元化需求，共創(chuàng)半導(dǎo)體芯片行業(yè)的輝煌未來。

lixiangjing

算力豹主編