近期，國產GPU又迎來一波融資大潮，多家公司估值接近甚至突破300億元，GPU行業呈現出百舸爭流的局面。鐵流簡單盤點一下國產GPU的性能，談談各款GPU的前景和方向。
這里先說明一下，當下GPU可以分為三類，分別是AI、FP和渲染。AI就是英偉達近年推出的一系列用于深度學習的加速卡；FP則是那些用在超算上的加速卡，支持雙精度的浮點數運算，可以做科學計算；渲染就是比較傳統的做游戲、做桌面，做各種圖形化應用。由于AI、FP更多是數據中心、超算上跑，和普羅大眾關系不大，消費者會去買游戲顯卡但不會買AI和超算計算卡，因而本篇文章主要談真正可能進入尋常百姓家的GPU，也就是用于渲染的桌面GPU。
核顯級GPU：兆芯、龍芯、飛騰、凌久、翔騰
這些廠商的GPU研發起步比較早，不少是配合自家CPU而開發的，比如龍芯集成在7A2000橋片里的GPU，兆芯集成在KX-6000G系列CPU里的GPU，以及飛騰X100上集成的GPU。在技術來源方面，有些廠商明確表示采用了外來技術，有些則沒有公開聲明。下面簡單談談這些核顯級GPU。
先談兆芯，其GPU技術源自S3，2019年發布的兆芯KX-6000，其核顯與S3的C645規格和性能類似，甚至連驅動都能共用， 3Dmark成績為250分左右。媒體近期披露的KX-6000G核顯3Dmark成績為1000分左右，相對于兆芯6000提升了3倍，這個成績和英偉達GT630差不多，性能作為核顯是足夠了，特別是當下黨政辦公Wintel電腦的獨顯也就這個水平。
龍芯在CPU方面起步很早，但GPU起步要遲很多。最初，龍芯在GPU上使用AMD橋片集成的GPU，后來購買了一款商用GPU IP。龍芯做GPU一方面是服務于自身發展的需要，另一方面也是因為遭遇“卡脖子”。當時，該商用GPU有Android操作系統的驅動程序，但龍芯需要Linux的Xserver驅動，廠家自己開發不了，龍芯希望廠家提供內部配置寄存器如何使用的手冊，由龍芯來自己開發。然而，廠家以商業機密為由不肯提供。至今，龍芯2H只有在Android上有3D驅動，Linux的Xserver驅動只有2D的。這使得龍芯非常難受，無論是AMD的橋片，還是所購買的商用GPU IP都存在被卡脖子的風險，因而只能自己開發GPU。龍芯7A1000橋片集成的GPU是基于某款商用GPU IP進行重寫，7A2000橋片集成的GPU則是在前代GPU基礎上的迭代演進。龍芯GPU的性能比較弱，基本屬于亮機卡的范疇。
飛騰的GPU技術來源不明，官方宣傳也非常少，只在招股書上看到GPU的只言片語。由于缺乏性能參數介紹，加上飛騰在GPU方面缺乏技術積累，根據用戶反饋，鐵流推測飛騰的GPU和龍芯GPU比較類似，都屬于亮機卡的范疇。
凌久GP101由中船重工研發，技術來源未知，可能是自主正向研發的。凌久GP101性能參數資料少的可憐，但從其僅支持OpenGL 2.0可以看出，性能是非常有限的。根據用戶的使用反饋，基本可以認為和飛騰、龍芯的GPU處于同一個檔次。
翔騰和景嘉微的GPU大致起步于同一時期，最初都是基于特定裝備的需求，只不過景嘉微之后走了更加商業化的路線，更加注重宣傳，翔騰則依舊深耕裝備領域。這也產生了截然不同的結果，此后，景嘉微開發了JM7200和JH920，進軍信創市場，而翔騰的HKM9000則用于C919。景嘉微早期的JM5400和翔騰的HKM9000都屬于亮機卡級別的。
獨顯級GPU：芯動科技、格蘭菲、景嘉微
由于國產GPU性能偏弱，這里的獨顯級GPU相對于國外產品而言差距巨大，特別是這幾年英特爾、AMD的GPU性能大幅提升，直接導致部分國產獨顯級GPU和國外頂尖核顯性能差距拉大。當然，我們在看到差距的同時，更要看到國產GPU的進步，下面談談這三款獨立顯卡。
首先看風華2號。風華2號由中國一站式IP和GPU領軍企業芯動科技研發，他們從事IP開發已經有16年，在中芯國際最先進的還是90nm工藝時，芯動科技就開始自主開發IP。目前，芯動科技已經研發了近百個IP，進入了全球各大頂級晶圓代工廠的各種工藝制程，而且這些IP均實現了量產，歷史客戶群涵蓋中興、瑞芯微、全志、君正、AMD、亞馬遜、高通等公司。最近幾年，芯動科技將業務拓展至新賽道，著手GPU研發，目前是基于Imagination（已被中資收購）的GPU架構自主開發，同時采用全套自研高性能IP。和蘋果公司一樣，芯動在架構授權的基礎上不斷優化GPU內核，現已完整獨立掌握了GPU內核演進架構圖，實現了自己的GPU架構把控，并將以每年發布兩款GPU的速度迭代演進。
由于風華2號剛剛發布，目前還沒有3DMark成績，只能從其規格上推算其性能。以下為基本參數：GPU像素填充率48GPixel/s，FP32單精度浮點性能1.5TFLOPS，AI運算（INT8）性能12.5TOPS，實測功耗4至15W，支持OpenGL4.3、DX11、Vulkan等API。作為參照，英偉達GT1050像素填充速率為43.3 GPixel/s，FP32為1.862 TFLOPS，TDP為75W。就像素填充速率和FP32來說，風華2號和GT1050大致處于同一檔，3DMark測試分數推算應當在GT75至GT1050之間。
格蘭菲是兆芯把自己的GPU部門獨立出去，同時吸引其他投資人入股成立的GPU公司。其技術流傳過程是2000年VIA收購S3，10年前VIA把S3以合資方式歸屬兆芯，2020年兆芯又把GPU獨立出去成立格蘭菲，由于兆芯收購S3技術已經有10年了，在研發方面已經是國內團隊挑大梁，走的是技術引進消化吸收再創新的路子。格蘭菲最新的顯卡是Arise-GT-10C0，單精度浮點性能為1.5TFlops，GPU像素填充率48GPixel/s，主頻500Mhz，工藝28nm，TDP為45W，支持DX11和OpenGL4.5、Vulkan等API。從以上參數可以看出，Arise-GT-10C0的規格看起來與風華2號相似，但是功耗卻是風華2號的3倍以上。
最后來看景嘉微JH920。JH920是景嘉微繼JM5400、JM7200之后的第三代GPU，支持OpenGL4.0、OpenCL 3.0、Vulkan 1.1等，但不支持DX。JH920制造工藝為14nm，FP32浮點性能為1.5TFlops，像素填充率達到了32G Pixels/s，顯卡功耗為30W，從參數上看JH920在像素填充率和API支持上均遜色于風華2號和Arise-GT-10C0。
結語
如果把被中資收購的GPU IP供應商也加進來，那么，必須提一下Imagination和芯原微（圖芯）。前者曾經是蘋果公司的“御用”GPU IP供應商，技術水平很不錯，市場認可度較高，拒絕蘋果收購之后，蘋果宣布“棄用”其GPU，直接導致Imagination股價腰斬，之后中資成為白衣騎士全資收購Imagination。芯原微的GPU源自其從美國收購的圖芯，是國內老牌IP供應商。
目前，國內從事GPU開發的公司有幾十家，有些廠商比較低調，其GPU未見于主流媒體。有些廠商發布了消息，但依舊猶抱琵琶半遮面，發布的信息中缺乏真正有價值的內容，雖然通稿中調子起的很高，但實際公開的參數非常少，很難讓人估算其性能水平。還有些廠商的產品顯然是針對數據中心、科學計算和AI的，比如沐曦的GPGPU、摩爾線程的MTT S2000、壁仞科技的BR100等等，因而這些就不在這篇文章里盤點了。鐵流這里僅盤點已經出現在桌面市場或信息披露程度較高，將來有希望進入尋常百姓家的GPU。
必須說明的是，規格參數雖然能夠一定程度上反映GPU的性能，但實際體驗并不一定就與規格參數劃等號。GPU核心設計能力不足和API支持不足，或是驅動方面的問題，都會導致GPU規格與體驗倒掛的情況。
國產GPU在這方面的問題尤為突出，最典型的例子就是景嘉微JM7200，雖然堆了不少料，但API僅能支持OpenGL1.5而不支持DX，加上景嘉微在GPU核心設計上和軟件優化上與英偉達差距很大，直接導致其GPU規格與體驗倒掛。雖然一些媒體吹捧JM7200相當于GT640，但就實際體驗而言，兆芯6000G所集成的核顯都可以吊打景嘉微JM7200這款獨顯。
文末，鐵流給GPU性能排個序，在核顯或嵌入式GPU方面，龍芯、飛騰、凌久、翔騰差不多，都屬于亮機卡，性能估計和AMD十多年前的集顯差不多；兆芯可謂一枝獨秀，其核顯已經達到黨政用戶電腦獨顯的水平（機關單位電腦的獨顯基本上是GT610至GT730這種水平）。
就文章中介紹的三款獨顯來說，景嘉微JH920無疑是最弱的，尤其是在API的支持方面。由于景嘉微的GPU往往被第三方機構吹捧，評估虛高，比如某證券公司發布的材料中稱JM9271性能不低于GTX 1080的水平，然而僅就當下披露的信息就能看出，JM9271游戲體驗必然與GTX 1080差距極大。有鑒于JM7200、JM9271等累累前科，鐵流認為JH920實際體驗可能要相對產品規格打較大折扣。
芯動科技的風華2號和格蘭菲的Arise-GT-10C0在性能方面處于國內領先水準，但鑒于前者的能效比遠優于市場同等算力產品，且支持無風扇設計，可謂潛力滿滿。兩者實際體驗應該都不會弱于GT750，至于上限是GT750ti，還是GT1050，這就要看這兩款GPU核心的設計水平和軟件支持水平了，有鑒于國產GPU與英偉達在這方面差距眾所周知，鐵流對這兩款獨顯實際體驗的上限持謹慎樂觀態度。
總之，以前國產桌面GPU與英偉達、AMD差距巨大，我們當下較好的獨顯，也就相當于英特爾、AMD高端核顯的水平。慶幸的是，這幾年的機遇實在是太好了，國內外環境、政策紅利給予本土企業一個絕佳的發展機遇期。前路漫漫，道路曲折，但國產桌面GPU的前景異常光明。
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