Intel, Nvidia, AMD start en "fuld kamp"

Konkurrencen om "genstart" i GPU -feltet
Inden for heterogen computing kan GPU siges at være den "ammunition", der skal være afhængig af.

Som en af ​​de største modtagere, der er drevet af den heterogene æra og nye applikationer, med kontinuerlig forbedring af computerkraft og AI -ydelseskrav inden for servere, biler, kunstig intelligens og kantcomputer, er GPU'er afhængige af deres egne fordele i parallel behandling og generel computing. Fordelene går videre med spring og grænser, og markedet kan fortsætte med at vokse hurtigt.

Ifølge verificeret markedsundersøgelse er det globale GPU -marked værd $ 25,41 milliarder i 2020 og forventes at nå $ 185,31 milliarder i 2027 med en gennemsnitlig årlig vækstrate på 32,82%.

På nuværende tidspunkt er GPU'er i vid udstrækning brugt i pc'er, spil, datacentre, computing med højtydende, smarte biler og andre felter. Det er værd at bemærke, at spil og pc'er er dets traditionelle hovedkampmarker, mens datacentre, højprestansberegning og smarte biler bliver nye motorer til GPU-vækst, og forskellige applikationer har forskellige krav til GPU'er.

Det er underforstået, at designideer fra spilkonsoller fokuserer på at forbedre oplevelsen, med fokus på udviklernes optimering af hardware såsom CPU og GPU og softwareoptimering, såsom underliggende API'er. GPU'en på en pc skal afbalancere ydeevne, skalerbarhed og energieffektivitet. Der er hovedsageligt to typer integrerede GPU'er og uafhængige GPU'er. De fleste af de integrerede GPU'er er blevet integreret med CPU'en som SOC'er, mens de uafhængige GPU'er for det meste bruger PCIe -bussen til at kommunikere med CPU'en i realtid. Fra perspektivet med højtydende computing og servere har GPU'er strenge krav til hurtig gennemstrømning af store datamængder, superstabilitet og langvarig drift; Automotive GPU'er er nødt til at imødekomme bilregulerende certificeringer såsom AEC-Q100 og support dedikerede grafik-API'er, og den fremtidige tendens er, at Automotive CPU og GPU vil danne SOC, fra distribueret til centraliseret udvikling.

Efter mange års hårde slag har Global GPU et oligopolistisk mønster. Nvidia er den absolutte Hegemon, efterfulgt af AMD, men efter Intel vender tilbage til den uafhængige GPU -slagmark, vil den oprindelige balance blive brudt.

Gennem teknologisk innovation, scenarieudvidelse, udvidelsesfusioner og erhvervelser og den kontinuerlige udforskning af GPU -generelle computerkapaciteter baseret på CUDA -softwarestakken er NVIDIA blevet førende inden for GPU -feltet og fører den globale GPU -udvikling. I regnskabsåret 2022 havde Nvidia en rekordindtægt på $ 26,91 milliarder, en stigning på 61% år-over-år.

Ser man på Nvidias indtægtsstruktur, kan det konstateres, at der drager fordel af den stærke efterspørgsel efter Nvidias Ampere -arkitekturprodukter, spil er blevet den største drivkraft, og Data Center -markedet har den hurtigste vækstrate, der rammer en ny højde på 10,61 milliarder dollars ; Og selvom bilindustrien er faldet, vil den fortsætte med at vokse i fremtiden. vil fortsætte med at høste. Dets næste layout er også fuld af ildkraft: en ny generation af desktop GPU'er og bærbare GPU'er er lanceret; Den næste generation af GPU-hopper GH100-chip til datacentre eller mere end 140 milliarder transistorer bruger TSMCs 5NM-knudepunkt multi-chip-modul (MCM) design. Og den næste generations autonome kørselschip Orin er planlagt til at blive brugt til masseproduktion i 2022, og computerkraften når 254 top. I øjeblikket har det vundet projekter fra flere OEM'er som Weilai, Ideal, Volvo og Mercedes-Benz.

Efter "fremskridt" i de senere år har AMD fast etableret den anden position på CPU- og GPU -markedet. Med hensyn til GPU-layout vil AMD i 2022 udvide det grafikkortmarked yderligere med ny top-, mellemklasse- og indgangsniveau GPU'er med ny AMD-softwarestøtte. Inden for datacentre er AMD også aggressiv. For ikke længe siden frigav det instinktet MI200 Accelerator -kort baseret på GPU -arkitektur, dedikeret til HPC og AI -acceleration. Den bruger den anden generation af cDNA-arkitektur (designet til at optimere datacenter computing-arbejdsbelastninger), er den første multi-chip, den første GPU, der understøtter 128 GB HBM2E-hukommelse og den første Exascale-klasse (Exascale) GPU. Det introducerede også en ny GPU til datacentret, den næste generations Radeon Pro V620, designet til at imødekomme den voksende efterspørgsel efter GPU-acceleration til skyapplikationer, 3D-arbejdsbelastning og mere.

Intel, der har en forkant inden for integrerede GPU'er som PCS, har fortsat forbedret, siden det annoncerede sin tilbagevenden til den uafhængige GPU -slagmark for et par år siden. I slutningen af ​​2020 debuterede Intel XE GPU -arkitekturen på sin arkitekturdag, XE -mikroarkitekturen for at imødekomme behov, der spænder fra integreret/indgangsgrafik, skal til datacenter og høj ydeevne computing. På samme tid frigav Intel sin første Data Center -server GPU og afsluttede den omfattende konstruktion af "CPU+GPU+FPGA" Hybrid XPU -arkitekturen.

På Architecture Day 2021 lancerer Intel to diskrete GPU'er. På investeringsdagen, der blev afholdt for ikke længe siden, frigav Intel to GPU'er, en til spilfeltet og et til datacentret. Dernæst annoncerede Intel, at datacenteret GPU-kode-navngivet ATS-M vil blive frigivet i tredje kvartal, der integrerer flere XE-kerner, AV1-hardware-kodere, GDDR6-hukommelse, strålesporingsenheder osv., Og kan give 150 billioner operationer pr. sekund. . Ikke kun det, for det traditionelle pc -felt, er Intel også fast besluttet på at vinde, og lancerede ARC Ruixuan -serien Graphics -kort til notebook -platforme og det første A3 -seriens grafikkort til desktops - Ruixuan A380 GPU. Og ikke kun A380, Intel Sharp A5 -serien og A7 -serien med højere ydelse vil også være tilgængelig i sommer.

I GPU -feltet, hvor kruttrøg er overalt, kan Intel, der er fuld af ildkraft, udfordre AMD og Nvidia i alle retninger.

Heterogen computing "Hands-to-Hand"
Fra et direkte synspunkt er de heterogene "puslespil" af de tre giganter Intel, Nvidia og AMD groft dannet.

Blandt disse tre giganter er Intels heterogene kombination åbenlyst mere dybtgående. I de sidste fem år har Intel, der har etableret et "datacentrisk" transformationsmål, fortsat med at berige sit layout i datacenterfeltet gennem fusioner og erhvervelser, herunder erhvervelse af FPGA i høj kvalitet, let og ASIC-virksomheder , plus udviklingen af ​​uafhængig GPU, IPU, neuromorfe chips, kvantecomputerchips og Oneapi, et samlet programmeringssoftwareværktøj til forskning og udvikling, giver en samlet og forenklet applikationsudviklingsprogrammeringsmodel til heterogen computing inklusive CPU, GPU, FPGA og andet Acceleratorer og realiser en produktportefølje, der dækker flere arkitekturer.

Sammen med den nylige store udvidelse af IDM2.0-strategien samt en række handlinger, der skal åbnes x86 og slutte sig til RISC-V-lejren på en højprofil af isomerisering og er mere behagelig.

Fra AMDs synspunkt har dens forretning længe fokuseret på de to kerneområder i CPU og GPU, og FPGA er dens største mangel. Efter AMD annoncerede imidlertid, at det havde afsluttet erhvervelsen af ​​Xilinx i en all-lager-transaktion, med Xilinxs dybe akkumulering inden for FPGA, programmerbar SOC og ACAP, gav det AMD styrkelse af vandrette sky- og kantcomputeringsfunktioner. "Ernæring". Fusionen af ​​AMD og Xilinx vil ikke kun fokusere på at forbedre dets samlede datacenterforretningskonkurrenceevne, men får også flere chips i en æra med datacenterheterogenitet.

Efter at Pensando blev erhvervet af AMD, betyder det, at AMD ikke kun officielt trådte ind i området DPU, men også lod AMDs forretning fuldt ud dække CPU, GPU, FPGA, DPU, og byggede en dybest set komplet computerkraft "puslespil".

For at opfylde sin "GPU+CPU+DPU" -rute annoncerede NVIDIA først erhvervelsen af ​​ARM på en højprofileret måde og brugte derefter 6,9 milliarder dollars til at erhverve israelsk netværksudstyrsmaker Mellanox til at levere DPU. Selvom erhvervelsen af ​​ARM i sidste ende ikke var "nogen ulykke", har den investeret meget i CPU-udvikling og lanceret officielt sin selvudviklede CPU til datacenter AI og højprestations computing-applikationer på GTC-konferencen i 2021-baseret på ARM NEOVERSE Architecture Achitecture af Grace Chip. Ifølge aftalen har NVIDIA opnået ARMs næsten 20-årige arkitekturlicens, og ARM-baserede CPU'er kan udvikles gennem arm-licenseret IP i fremtiden.

For Nvidia har forskningen og udviklingen af ​​Grace CPU vidtrækkende betydning. Fordi GPU skal matches med CPU-drift, vil dette skridt ikke længere begrænse i CPU, og selvtillid og selvtillid af CPU vil også gøre sin heterogene integration mere åbenlyst.

Overfor med en omfattende konkurrence har de tre giganter også forskellige skjulte bekymringer.

Ifølge brancheanalytikere har AMD også brug for tid til at fordøje og integrere GPU+CPU+DPU+FPGA for at udvide sin evne til at levere førende løsninger til sky-, virksomheds- og kantkunder; Nvidias stærkt afhængige GPU kan stå over for ASIC -indgreb inden for datacenteraccelerationsfeltet i fremtiden Intel er stadig et selskab, hvis gener hører til CPU, og investeringen i GPU skal matche væksten af ​​CPU, så det vil være en enorm udfordring at håndtere med udviklingskonflikten mellem CPU og GPU. Derudover er investeringens fokus på IDM2.0 -stafetten uundgåeligt vippet mod avanceret fremstilling, og hvordan man kan afbalancere innovation og integration af investeringsressourcer for større XPU'er skal også vejes omhyggeligt.

Det skal påpeges, at med bestemmelsen af ​​Chiplet UCIE -protokollen kan designskalaen øges flere gange, for eksempel kan CPU, GPU og DPU alle udvides med N gange parallelt; Eller for at opnå lodret integration kan CPU+GPU+DPU kombineres til en superheterogen en enkelt chip eller en kombination af to.

Derfor, hvordan man kører forskellige systemer parallelt, og hvordan man effektivt og adaptivt interagerer vil blive en ny udfordring for giganter. Hvem kan tage føringen i denne henseende, der vil forstørre den fremtidige sejr.

Nøglefaktorer, der påvirker mønsteret
Efter at have tilknyttet kampen for at kæmpe, vil showdown af de tre giganter også være fuld af ildkraft.

Ud over at tackle "XPU+" arkitektonisk innovation, økologisk konstruktion og kontinuerlige test af udførelse, må det siges, at processen og emballagen er nøglerne til at omdanne ideer til faktiske produkter for at opnå superheterogen computing.

Lad os først tale om processen og de relaterede produktivitetsfaktorer.

Uanset om det er CPU, GPU, DPU eller FPGA, er de alle pionerer inden for avanceret teknologi. Hvis du vil kæmpe mod en gruppe mestre, er brugen af ​​den mest avancerede teknologi konge.

De seneste nyheder viser, at TSMC har vanskeligheder med sit 3NM -procesudbytte. Hvis 3NM -udbytteproblemet fortsætter, kan mange kunder udvide brugen af ​​5NM -procesnoden og derved påvirke chip -forsendelserne hos kunder som AMD, Intel og Nvidia.

Dette gør levering af flaskehalse forårsaget af kapacitetsmangel til en af ​​de hindringer, de står overfor. Som NVIDIA sagde i sin indtjeningsrapport, vil fremtidige forsyningsbegrænsninger forblive en modvind i betragtning af den globale mangel på chip- og wafer -produktionskapacitet. NVIDIA har angiveligt forudbetalt TSMC omkring 1,64 milliarder dollars i tredje kvartal 2021 og betaler 1,79 milliarder dollars i første kvartal af 2022, hvilket bringer hele den langsigtede ordre forskud til 6,9 milliarder dollars, meget højere end hvad de betalte tidligere.

Intels fordel i forhold til Nvidia og AMD er dens voksende støberi -forretning. Selvom Intels teknologi endnu ikke er brudt gennem 5nm i støberi, hvis den følger sin teknologiske køreplan, vil den være på niveau med TSMCs støberi -niveau i 2025. Måske på det tidspunkt kan Intel fuldt ud understøtte sit eget avancerede procesdesign, blive mere komfortable I det heterogene integrationsniveau på x86, ARM og RISC-V, og prioriteres med hensyn til kapacitetsgaranti. Den dybe betydning bag sin IDM 2.0 -strategi kan være mere dyb end forestillet.

Derudover kan heterogen computing ikke omgå heterogen integration og avanceret emballage. Fremskridt af heterogen integration og avanceret emballageteknologi gør det muligt at opbygge komplekse systemer i en enkelt pakke, som hurtigt kan imødekomme strømforbruget, volumen og ydelseskravene til chips i heterogene computersystemer.

På det avancerede emballagniveau ser det ud til, at Intel som en traditionel IDM ser ud til at have flere fordele, og AMD var oprindeligt en IDM, men senere spundet chipfremstillingsvirksomheden, men virksomheden har stadig generne i proces og emballage. AMD har haft et forspring i de sidste par år med sin første-til-marked-chiplet og sammenkoblingsteknologi, der bygger på virksomhedens næste generations emballageknologi, 3D Stablet V-Cache. Også her kan Xilinx hjælpe AMD, fordi Xilinx har bygget en række højtydende emballage og sammenkoblingsteknologier til sin adaptive FPGA-platform.

For Nvidia er det som en ren fabløs lidt underordnet end Intel og AMD i processen og emballering af heterogen integration, og det er mere afhængigt af partnere ikke kun inden for applikationer med højtydende anvendelser, men også med hensyn til processen og processen og processen og emballage.

I modsætning hertil er Intel kommet frem på flere måder og er fortsat med at gå videre i co-emib, ucie, foveros osv. Især i 3D-emballagelen har Intel lanceret Foveros Direct, der indser overgangen til direkte kobber-til-kobberbinding , og opnår stødpladser under 10 mikron gennem HBI -teknologi, hvilket tillader mere end 10 gange sammenkoblingen mellem forskellige chips. Og for ikke længe siden udviklede det øverste niveau Accelerator-kort Ponte Vecchio til supercomputing, antallet af integrerede transistorer overskred 100 milliarder ved hjælp af 5 forskellige fremstillingsprocesser og indkapslet så mange som 47 forskellige enheder (fliser) indeni og blev en Foveros-baserede teknologi. "Integrator" af 3D-stablet emballageknologi og co-emib-forbindelsesteknologi.

I henhold til data fra konsulentfirmaet Yole Developpement vil halvlederproducenter bruge omkring 11,9 milliarder dollars i kapitaludgifter i avanceret emballage i 2021. Agenturet sagde, at det avancerede emballagemarked vil være værd omkring $ 2,74 milliarder i 2021, og forudsiger, at markedet vil opnå en sammensætning Den årlige vækstrate på 19% i 2027, hvor markedet for avanceret emballagemarked når $ 7,87 milliarder om året.

Fra dette synspunkt vil den fremtidige konkurrence også blive lanceret fuldt ud i arkitektonisk innovation, teknologi, emballage osv. I disse aspekter kan de tre giganter muligvis være nødt til at dække alt.