異構計算行業(yè)分析及異構計算行業(yè)發(fā)展趨勢

• 郭夢 2023年9月12日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 285 11
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高性能計算類應用的發(fā)展，驅(qū)動算力需求不斷攀升，但目前單一計算類型和架構的處理器已經(jīng)無法處理更復雜、更多樣的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心如何在增強算力和性能的同時，具備應對多類型任務的處理能力，成為全球性的技術難題。在計算領域芯片企業(yè)的不斷探索和研究中，異構計算成為

高性能計算類應用的發(fā)展，驅(qū)動算力需求不斷攀升，但目前單一計算類型和架構的處理器已經(jīng)無法處理更復雜、更多樣的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心如何在增強算力和性能的同時，具備應對多類型任務的處理能力，成為全球性的技術難題。在計算領域芯片企業(yè)的不斷探索和研究中，異構計算成為公認的算力突破“抓手”。

異構計算行業(yè)分析及異構計算行業(yè)發(fā)展趨勢

異構計算，顧名思義是指多種計算單元(例如CPU、GPU、DSP、AI加速器、FPGA等)的搭配、集成和融合。通常情況下，異構計算架構的芯片中既有CPU等傳統(tǒng)的通用計算單元，也有高性能的專用計算單元。

異構計算行業(yè)可以分為以下幾個分類：

1. GPU計算：利用圖形處理器(GPU)進行計算，適用于需要大規(guī)模并行計算的任務，如深度學習、科學計算等。

2. FPGA計算：利用可編程邏輯器件(FPGA)進行計算，適用于需要高度定制化和低功耗的任務，如物聯(lián)網(wǎng)設備、加密算法等。

3. CPU-GPU協(xié)同計算：將中央處理器(CPU)和圖形處理器(GPU)結合起來進行計算，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，適用于需要綜合計算能力的任務，如游戲開發(fā)、科學模擬等。

異構計算行業(yè)的優(yōu)點包括：

1. 高效能：異構計算可以充分發(fā)揮不同計算資源的優(yōu)勢，提高計算效率和性能。

2. 靈活性：異構計算可以根據(jù)不同任務的需求，靈活選擇合適的計算資源進行計算，提供定制化的計算能力。

3. 節(jié)能環(huán)保：異構計算可以通過合理利用不同計算資源，降低能耗和碳排放，提高能源利用效率。

異構的優(yōu)勢顯而易見，與此同時暴露出的技術難題也越來越多。一是異構計算產(chǎn)品需要面對不同的系統(tǒng)架構、指令集和編程模型，需要降低多樣計算帶給軟件開發(fā)者的難度;二是異構計算芯片產(chǎn)品除了要在芯片設計層面實現(xiàn)突破之外，還需要解決在芯片制造和封裝過程中不同結構之間的適配和升級問題;三是異構計算要實現(xiàn)性能的多樣性合一，使其同時滿足人工智能訓練、推理、圖像視頻處理等各種不同的需求。

異構計算行業(yè)上中下游

(1) 上游主要包括計算硬件和芯片設計廠商，如NVIDIA、AMD、英特爾等。他們負責研發(fā)和生產(chǎn)各種類型的計算加速器和處理器。

(2) 中游主要包括計算平臺和解決方案提供商，如云計算服務提供商、數(shù)據(jù)中心運營商等。他們提供基于異構計算的計算平臺和解決方案，滿足各種計算需求。

(3) 下游主要包括應用開發(fā)商和終端用戶，如科學研究機構、企業(yè)等。他們利用異構計算平臺和解決方案進行應用開發(fā)和計算任務處理，滿足各種需求。

據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報告《2023-2028年中國異構計算行業(yè)市場前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告》分析

與傳統(tǒng)的通用計算芯片相比，異構架構具有高性能、低功耗等顯著優(yōu)點。而且，相對于專用計算芯片，即使新的算法出來，異構架構的芯片也可以依賴通用計算單元加以支持，不至于很快就被淘汰，從而延長了芯片的生命周期。所以在采用先進工藝所需要的投入越來越大的情況下，異構計算會成為業(yè)界主流的選擇。

據(jù)了解，現(xiàn)在大多數(shù)異構計算芯片使用的都是不同供應商的IP，需要龐大的芯片設計團隊，去完成包括IP相互驗證在內(nèi)的技術維護和設計工作。

相比芯片級異構，板級異構計算的優(yōu)勢是比前者更加靈活。但缺點也很明顯，畢竟主板和主板之間連接起來使用，一是體積天生比較大，再者就是板與板之間連接的帶寬和功耗都很難達到最優(yōu)解。

所以，異構計算想要有所突破，或者說是適應現(xiàn)在以及未來的應用需求，就需要有新的技術來支持。

目前異構并行計算向著以下幾個方向發(fā)展：(1)集群計算。這是傳統(tǒng)高性能計算的領域。但是今天高性能計算已經(jīng)演變成了異構并行計算的一部分，越來越多的高性能計算集群使用GPU、MIC、FPGA等。(2)單機計算。推動單機計算向異構并行計算發(fā)展的主要動力是游戲、計算機輔助設計等，而主要表現(xiàn)是GPU+CPU的異構計算。(3)移動計算。近幾年發(fā)展表明，人們對手機的需求比對PC的需求更大。目前幾乎所有的移動芯片解決方案都是異構的，除了有CPU、GPU之外，還有視頻編解碼單元、音頻處理單元。傾向于把更多工作內(nèi)容轉(zhuǎn)移到手機上，但是為了保證續(xù)航時間，移動處理器的設計一開始就不是以高性能為目標，這使得要在移動處理器上獲取高性能是比較困難的。(4)嵌入式計算。在一些惡劣工作環(huán)境下，只有DSP和FPGA能夠滿足要求。

異構計算行業(yè)研究報告旨在從國家經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略入手，分析異構計算未來的政策走向和監(jiān)管體制的發(fā)展趨勢，挖掘異構計算行業(yè)的市場潛力，基于重點細分市場領域的深度研究，提供對產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結構、區(qū)域結構、市場競爭、產(chǎn)業(yè)盈利水平等多個角度市場變化的生動描繪，清晰發(fā)展方向。

欲了解更多關于異構計算行業(yè)的市場數(shù)據(jù)及未來行業(yè)投資前景，可以點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報告《2023-2028年中國異構計算行業(yè)市場前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告》。

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  2023-2028年中國異構計算行業(yè)市場前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告

  異構計算是指使用不止一種處理器或內(nèi)核的系統(tǒng)。 這些系統(tǒng)不僅通過添加相同類型的處理器來提高性能或能效，而且還通過添加不同的協(xié)處理器來提高性能或能效，這些協(xié)處理器通常結合專門的處理能力...

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