超能课堂(160):不为人知的国产GPU,真·国产游戏卡可期否?

2018-11-8 17:33  |  作者:孟宪瑞   |  关键字:超能课堂,国产GPU,NVIDIA,AMD,景嘉微

今天的超能课堂里就来聊聊国产GPU,当然本文所说的GPU主要是指高性能通用GPU,移动处理器的GPU有很多现成的授权可用,并不是问题,高性能通用GPU才是国内发展的桎梏所在。

本文约4011字,需7分钟阅读

上半年的中兴被制裁引发了大家对处理器芯片的关注,前不久福建晋华集团又被列入实体名单,这牵涉到DRAM内存芯片,处理器、存储芯片也是这几年来国内大力支持发展的半导体产业,因为这两个芯片是国内大量进口的,光是存储芯片去年就进口了886亿美元之多。相比之下,GPU芯片产值就小太多了,AMD及NVIDIA两家的高性能GPU营收加起来也就是100亿美元左右,国内就算进口了一半也不过50亿美元。

GPU市场的产值虽然小,但是门槛极高,全球也就剩下AMD、NVIDIA两家能研发高性能GPU的厂商,不论技术、人才还是专利,对AN两家之外的公司都是严重的障碍。至于国内,GPU就更差了,如果说国产CPU还能看到英特尔、AMD等领先厂商的背影,那么GPU方面可能别人领先在哪里都不确定。

今天的超能课堂里就来聊聊国产GPU,当然本文所说的GPU主要是指高性能通用GPU,移动处理器的GPU有很多现成的授权可用,并不是问题,高性能通用GPU才是国内发展的桎梏所在。

国产GPU之景嘉微景美系列

在国产GPU阵营中,景嘉微应该是名头最大的一个,之所以有这篇超能课堂,很大一个因素也是因为之前景嘉微宣布新一代GPU JM7200流片成功的报道,而景嘉微在各种报道中也一直被形容为国产GPU厂商龙头、唯一自主研发GPU的厂商,虽然有吹嘘之嫌,不过景嘉微在国产GPU上确实很有代表性,而且他们主要面向军工、政企等市场。

根据官网资料,长沙景嘉微电子股份有限公司成立于2006年4月,下设北京麦克斯韦科技有限公司、长沙景美集成电路设计有限公司及石家庄分公司。公司致力于信息探测、信息处理和信息传递领域的技术和综合应用,为客户提供高可靠、高品质的解决方案、产品和配套服务。 目前是国内唯—成功自主研发国产化图形处理芯片(GPU)并产业化的企业。 2016年3月,景嘉微在深圳证券交易所挂牌上市,股票代码:300474。

景嘉微公司是一家军民融合公司,旗下的产品涉及GPU芯片、军用雷达等等,其中景美系列GPU芯片目前是他们的核心业务,营收、盈利占比超过70%,2014年该公司研发成功了JM5400 GPU芯片,号称是国内首款具有自主知识产权的高性能GPU芯片,可广泛应用于有高可靠性要求的图形生成及显示等领域,满足机载、舰载、车载环境下图形系统的功能与性能要求,全面替代M9、M54、M72、M96、IMX6等国外芯片。

景嘉微在图形处理器主要是景美JM系列,目前的主力是JM5400,此前报道流片的是JM7200,制程工艺从65nm提升到了28nm,而在JM7200之前还有个JM7000,也是28nm工艺,官网没有提到JM7000与JM7200的不同,大概可以认为JM7200是JM7000的高级版,这两者的架构、规格应该差不多。


JM7000系列的介绍已经被景嘉微官网删除

诡异的是,在被媒体大规模报道之后,景嘉微官网上删掉了JM7000系列GPU的介绍,包括上面那个规格,转而用JM7200取代,但是官网并没有提供JM7200的具体信息。

那么景嘉微现在的GPU能达到什么水平呢?根据官网及网络资料我们做了如下的规格对比,并且加入了NVIDIA Kepler架构的最弱的GT 640显卡的规格与之对比,结果如下:

从这个对比来看,景嘉微JM5400的性能几乎不值一提,规格也较弱,不过这个产品的意义也不在于性能,它主要是面向军工装备的,在这个领域性能差点不是问题,能否自主可控才是关键,可以说JM5400解决了有无的问题。

到了28nm工艺的JM7200上,其渲染性能及浮点性能总算能看了,显存位宽具体数据不能确定,但是官方表示数据传输能力提升几十倍,这应该指的是接口从PCI升级到了PCIe 2.0 x16,唯一能够提升几十倍的就只有它了,显存位宽最多也就是提升到128bit。

与GT 640相比,景嘉微JM7200的渲染、浮点性能虽然还要差一些,但是考虑到双方功耗10W vs 50W的差距,JM7200能有如此性能反而应该让人诧异,算起来其能效比可比Kepler架构高多了,再考虑到官方突然间对JM7000系列GPU的规格支支吾吾,其中可能还有隐情。

总的来说,从JM5400到JM7200系列GPU性能是有大幅提升的,但是整体的技术水平还是差很远,依然不如六七年前的低端GPU,要是看3D技术支持,那差距就更大了。不过JM5400/JM7200系列因为有特种行业需求,所以在温度、可靠性上有极高要求,这点不是消费级GPU可比的。

景嘉微新一代GPU:斥资8.8亿,可拼GTX 1080显卡

JM5400及JM7200系列技术水平落后AMD/NVIDIA公司至少6-10年,在解决高性能GPU有无之后,景嘉微公司也在研发新一代GPU,早前的路线图中显示新一代高性能通用GPU代号是JM9200、JM9400及JM9800,不过官方去年开始申请募资13亿元研发新一代GPU、MCU等芯片,其中高性能GPU项目研发投资8.8亿元,代号是JM9231及JM9271,在回复证监会的文档中可以找到这两款GPU项目的具体规格:

相比JM5300/JM7200系列,景嘉微JM9231/9271的性能、规格提升数十倍,他们将使用统一渲染架构,其中JM9231支持PCIe 3.0 x16,频率不低于1.5GHz,像素渲染能力提升到了32GP/s,显存容量达到了8GB,带宽256GB/s,大概会用上GDDR5显存才行。

至于JM9271 GPU,景嘉微表示它会使用JM9231的架构,“通过增加运算单元数量,提高显存带宽,总线和输出接口速率,使得科学计算能力得到了大幅度提升,可以达到国际同类公司 2017 年中高端产品的性能,主要针对人工智能、安防监控、语音识别、深度学习、云计算等对计算速度要求非常高的高端应用领域,在 JM9231 基础上对科学计算能力进行大幅度提高和改进,并针对人工智能领域开发相关的运算库和高性能计算平台,满足客户不同应用需求。”

根据官方所列规格,JM9231的性能不输GTX 1080显卡,确实能达到2017年底的高端显卡的水平,而且使用的很可能更是HBM显存,因为他们所列的采购经费中就有HBM相关的技术及设备费用。

景嘉微在GPU路线图上有针对高性能通用GPU做规划,而且这个规划的前景非常远大,JM9231/9271的规格与现有的JM5400/7200有天渊之别,这种跨越对研发者的技术、人才挑战相当大,而且研发投资也只有8.8亿元,满打满算也就是1.5亿美元,而NVIIDA在发布Pascal显卡时表示研发费用高达数十亿美元,尽管老黄的说法有夸张成分,大概是把过去几年的费用全算在一起了,但是研发高性能GPU确实烧钱,GTX 1080这种级别的GPU花个10亿美元很正常。

总的来说,景嘉微给出的国产GPU路线图看起来让人兴奋,可战GTX 1080也不是我说的,是写在他们申请材料中的,但是这个规划实在太大以致于让人不能相信,景嘉微对何时研发成功也没有明确表态,考虑到他们在28nm工艺的JM7200 GPU上就延期了将近两年时间,所以在JM9231/9271 GPU开发的过程中也不会一路顺利,后续问题还多着呢。

国产GPU之中船重工716所JARI G12

除了比较出名的景嘉微之外,国内研发GPU的单位还有不少,其中中船重工集团下面就有两家研究所分别研制了不同的GPU——位于江苏省连云港市的716所研发了JARI G12 GPU,位于武汉的中船重工709所研发了凌久GP101,相比景嘉微上市公司需要披露信息,中船重工下面的两家研究所很少公开机密信息,特别是他们本身就有强烈的军工特色,所以这两款GPU的信息都非常少,我们先来说JARI G12。

根据中船重工发布的一篇报道,“JARI G12是目前性能最强的国产通用图形处理器。该处理器采用混合渲染架构,兼顾资料频宽和渲染延时需求,极大的增强了晶片的灵活性和适应性;提供PCIe 3.0汇流排,支援x86处理器和龙芯、飞腾、申威等国产处理器;支援4路数位通道和1路VGA输出,提供DP、eDP、HDMI、DVI等通用显示介面,单路数位通道最大输出解析度为3840×2160@60fps,支援扩展、复制显示和“扩展+复制”显示模式;内建视频编解码硬核,支援2路3840×2160解析度视频的编码、解码功能;支援OpenGL 4.5和OpenGL ES 3.0,满足高性能3D加速和VR显示需求;支援OpenCL 2.0,满足平行计算和云计算的使用需求;集成张量加速计算硬核,支援AI计算加速。该GPU支援Windows、Linux、VxWorks等主流作业系统,同时支援中标麒麟、JARI-Works、道等国内自主可控作业系统,具备健全的生态环境体系。”

根据这些信息,可以判断JARI G12支持PCIe 3.0,支持DP、HDMI、DVI输出,支持2路4K视频解码、编码,图形API支持到了OpenGL 4.5,还支持OpenCL 2.0加速,但没有DX支持的信息,不过ARI G12还集成了张量单元,支持AI运算。

官方还公布了JARI G12的架构示意图,之前有同行报道中称其性能可比GTX 1050 Ti,理由是官方公布的运算单元规模庞大,得到了GTX 1050 Ti级别,但是这种猜测毫无道理,这张架构示意图实在看不出具体的运算单元规模,更无从知晓运算单元的性能水平。

716所对JARI G12的定性是国内同行业一代,在功能性能上实现全面超越,收到中电集团、中航集团、国防科技大学等多家单位的试用和需求意向。

从公布的指标来看,JARI G12的规格、技术确实要比景嘉微的JM7200系列更先进,但是到目前为止,尚无ARI G12 GPU芯片是设计中、流片了还是上市了的具体信息,制程工艺及具体的性能数据也是未知数。

国产GPU之中船重工709所凌久GP101

位于武汉的709所是我国最早融计算技术、信息技术、自动控制、数学理论研究为一体的国家重点工程研究所,主要从事信息指挥系统、计算机加固技术、容错技术、并行处理技术以及网络技术与软件工程、图形图像处理、机电一体化、印制电路等专业的研究与开发工作。

在GPU方面,他们研发了凌久GP101,但是这款GPU在网上更为神秘,连一张图片都没有,除了新华社一篇报道之外很少有资料介绍这款GPU。根据中船重工709所相关负责人介绍说,凌久GP101图形处理器芯片支持HDMI、DVI、VGA等通用显示接口,支持2D、3D图形加速和OpenGL ES2.0,支持4K分辨率。同时,支持视频解码和硬件图层处理等功能,可以广泛应用于军民两用电子设备、工业控制、电子信息等领域。

从官方通报信息来看,凌久GP101的规格不算先进,API才支持到OpenGL ES 2.0,这是针对移动处理器的API规范。不过这款GPU应该也是用于军工产品的,所以性能也不是问题。

除了凌久GP101、JARI G12及景嘉微JM系列之外,还有一些国产GPU零星报道,上海兆芯也有Elite 1000/2000系列GPU,不过兆芯的GPU技术同样来自VIA威盛公司,准确说是威盛旗下的S3公司,而且这些GPU主要针对低功耗设备,更多地是集成在SoC中,与其他三款GPU不一样。

总结:国产GPU现在只能解决有无问题,消费级遥不可期

相比CPU处理器在国内遍地开花,并取得还不错的成就,国产GPU与国际水平——或者说就是美国公司吧,因为除了美国公司其他国家在高性能GPU上一个能打的也没有。国产GPU技术上总体落后AMD/NIVIDA至少10年,现在只能解决有无问题,谈性能及3D技术还早着呢。

在很长的一段时间里,国产GPU可能都会局限于军工、工业及政企行业之内,消费级市场上实在是看不到国产GPU崛起的希望,至少现在如此。景嘉微公司研发的新一代GPU指标很强大,技术也够先进,但是何时量产还是个问题,这点上他们自己可能都无法保证。

  • 这些评论亮了
  • 孟宪瑞管理员 9天之前

    龙芯已经不做消费级产品了,人家在特种装备上活得好好的,也能自负盈亏了。别人在努力的时候你们说骗钱,不做吧又要被你们骂无能,除了喷你还有别的能耐吗?我就直说一句——喷子死X。

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    19#

  • 游客  11-08 19:46

    经费已经在瑞士银行落袋为安了,温馨~

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    5#

  • 游客  11-08 19:10

    又和紫光内存一个套路,画大饼圈经费。龙芯倒是真有产品出货了。也没见哪个爱国小编或爱国网友去买

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    4#

  • 游客  5天之前

    QQ23870862 教授 :

    也太落后了,出来干吗用?
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  • 作死酱 高中生 :

    不积跬步无以至千里
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  • 不吹牛X无以骗经费

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    27#

  • fl23fei研究生 6天之前

    国产加油~

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    26#

  • 游客  8天之前

    游客:

    经费已经在瑞士银行落袋为安了,温馨~
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  • 弱智么,还瑞士银行呢?去查查CRS??现在落美国最安全!

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    25#

  • 游客  9天之前

    工作温度-55到125度,这点还是很强悍的~~

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    24#

  • 孟宪瑞管理员 9天之前

    游客:

    又和紫光内存一个套路,画大饼圈经费。龙芯倒是真有产品出货了。也没见哪个爱国小编或爱国网友去买
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  • 孟宪瑞 管理员 :

    龙芯已经不做消费级产品了,人家在特种装备上活得好好的,也能自负盈亏了。别人在努力的时候你们说骗钱,不做吧又要被你们骂无能,除了喷你还有别的能耐吗?我就直说一句——喷子死X。
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  • 游客:

    睁眼说瞎话。超能前几天才介绍了一款民用的龙芯的芯片主板套装,还送一个“为人民服务”纪念品。孟小编不撒谎能死?以为网友都是瞎子么?
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  • 那个新闻都是我写的,但是你懂开发板是什么意思吗?龙芯派是用来做什么的知道吗?

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    23#

  • 游客  9天之前

    游客:

    又和紫光内存一个套路,画大饼圈经费。龙芯倒是真有产品出货了。也没见哪个爱国小编或爱国网友去买
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  • 孟宪瑞 管理员 :

    龙芯已经不做消费级产品了,人家在特种装备上活得好好的,也能自负盈亏了。别人在努力的时候你们说骗钱,不做吧又要被你们骂无能,除了喷你还有别的能耐吗?我就直说一句——喷子死X。
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  • 睁眼说瞎话。超能前几天才介绍了一款民用的龙芯的芯片主板套装,还送一个“为人民服务”纪念品。孟小编不撒谎能死?以为网友都是瞎子么?

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    22#

  • 作死酱高中生 9天之前

    QQ23870862 教授 :

    也太落后了,出来干吗用?
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  • 不积跬步无以至千里

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    21#

  • 作死酱高中生 9天之前

    游客:

    又和紫光内存一个套路,画大饼圈经费。龙芯倒是真有产品出货了。也没见哪个爱国小编或爱国网友去买
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  • 骂人终究是不好的,但是骂喷子例外

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    20#

  • luoxda教授 9天之前

    QQ23870862 教授 :

    也太落后了,出来干吗用?
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  • 用在武器系统上啊。
    要知道现在不少卫星用的还是486芯片呢,规格差一点不是问题,关键是能在恶劣环境下运行

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    17#

  • 游客  11-09 04:14

    媒体配合画大饼

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    16#

  • 望星喵一代宗师 11-09 01:31

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    又和紫光内存一个套路,画大饼圈经费。龙芯倒是真有产品出货了。也没见哪个爱国小编或爱国网友去买
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    紫光内存颗粒又不是没出货,淘宝上也买得到。紫光现在重心放在固态上,光威 弈淘宝上就有得卖。
    11-08 20:36 已有3次举报
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  • 别提了……淘宝旗舰店的给光威自己换了标,现在这东西不知道是什么颗粒做的。也就一些老批次的120g还买的着……

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    15#

  • 我是游客啊研究生 11-08 23:59

    QQ23870862 教授 :

    也太落后了,出来干吗用?
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  • 骗经费啊,傻币!

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    14#

  • 游客  11-08 22:39

    这种东西根本不可能赚钱,不是有金主输血分分钟倒闭,想拿出来卖先不说专利问题,性能差距超过5年以上想都不要想。

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    13#

  • QQ23870862教授 11-08 21:33

    也太落后了,出来干吗用?

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    12#

  • Hallo博士 11-08 20:54

    功耗翻个两三倍没关系,性能能看就行

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    11#

  • 游客  11-08 20:45

    所有的伟大都是从平凡一步步走来,加油

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    10#

  • 游客  11-08 20:38

    小编应该加入服务器主板工业用芯片例如ASPEED AST2400之类的一起比较

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    9#

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