異構計算行業分析及異構計算行業發展趨勢

• 郭夢 2023年9月12日 來源：互聯網 285 11
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高性能計算類應用的發展，驅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無法處理更復雜、更多樣的數據。數據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展，驅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無法處理更復雜、更多樣的數據。數據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”。

異構計算行業分析及異構計算行業發展趨勢

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，如物聯網設備、加密算法等。

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

異構計算行業的優點包括：

1. 高效能：異構計算可以充分發揮不同計算資源的優勢，提高計算效率和性能。

2. 靈活性：異構計算可以根據不同任務的需求，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. 節能環保：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。一是異構計算產品需要面對不同的系統架構、指令集和編程模型，需要降低多樣計算帶給軟件開發者的難度;二是異構計算芯片產品除了要在芯片設計層面實現突破之外，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。他們負責研發和生產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、數據中心運營商等。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商和終端用戶，如科學研究機構、企業等。他們利用異構計算平臺和解決方案進行應用開發和計算任務處理，滿足各種需求。

據中研普華產業院研究報告《2023-2028年中國異構計算行業市場前瞻分析與未來投資戰略規劃報告》分析

與傳統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，異構計算會成為業界主流的選擇。

據了解，現在大多數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解。

所以，異構計算想要有所突破，或者說是適應現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展：(1)集群計算。這是傳統高性能計算的領域。但是今天高性能計算已經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展的主要動力是游戲、計算機輔助設計等，而主要表現是GPU+CPU的異構計算。(3)移動計算。近幾年發展表明，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容轉移到手機上，但是為了保證續航時間，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。在一些惡劣工作環境下，只有DSP和FPGA能夠滿足要求。

異構計算行業研究報告旨在從國家經濟和產業發展的戰略入手，分析異構計算未來的政策走向和監管體制的發展趨勢，挖掘異構計算行業的市場潛力，基于重點細分市場領域的深度研究，提供對產業規模、產業結構、區域結構、市場競爭、產業盈利水平等多個角度市場變化的生動描繪，清晰發展方向。

欲了解更多關于異構計算行業的市場數據及未來行業投資前景，可以點擊查看中研普華產業院研究報告《2023-2028年中國異構計算行業市場前瞻分析與未來投資戰略規劃報告》。

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