ki treibt das wachstum der cpu-nachfrage voran, und inländische mainstream-hersteller haben enormes wachstumspotenzial
2024-10-01
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in der viel diskutierten ki-rechenleistungsbasis, sei es „cpu+gpu und andere beschleunigerkarten“ in der cloud oder „cpu+gpu+npu“ auf der geräteseite, ist die cpu unverzichtbar.
die cpu oder zentraleinheit besteht häufig aus einer steuereinheit, einer arithmetischen logikeinheit (alu) und registern. sie ist für das lesen, dekodieren und ausführen von anweisungen verantwortlich. sie stellt hohe anforderungen an die f&e-technologie und den ökologischen aufbau anforderungen an computerleistung und betriebseffizienz haben einen wichtigen einfluss.
als rechen- und kontrollzentrum für computer ist die computer-cpu-industrie meines landes im zuge der ki-entwicklung auf die „überholspur“ gelangt: der bau intelligenter rechenzentren hat die nachfrage nach servern gesteigert, und auch die aufrüstung von aipcs treibt die nachfrage voran wachstum.
im vergleich zur gpu ist die entwicklung der heimischen cpu ausgereifter. nach angaben des toubao research institute wird chinas cpu-lokalisierungsrate im jahr 2022 30–40 % betragen. gleichzeitig nimmt die cpu-lokalisierungsrate in china weiter zu. bei den jüngsten zentralisierten käufen von betreibern liegt der anteil der im inland hergestellten cpus bei nahezu 70 %.
die explosion der ki hat die cpu-nachfrage erhöht
mit der rasanten entwicklung großer modelle ist die nachfrage nach intelligenter rechenleistung explodiert, und das wachstum der lieferungen von ki-servern hat die nachfrage nach cloud-cpus erhöht. als kernkomponente des servers wirken sich leistung und stromverbrauch der cpu direkt auf die gesamtleistung des servers aus.
daten von techinsights zeigen, dass der weltweite servermarkt bis 2028 273 milliarden us-dollar erreichen wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen wachstumsrate von 18 %. für ki-anwendungen konzipierte server werden 59 % des marktanteils ausmachen, mit einer durchschnittlichen jährlichen wachstumsrate von 49 % %. in bezug auf den chinesischen markt prognostiziert idc, dass der chinesische ki-servermarkt im jahr 2023 9,1 milliarden us-dollar erreichen wird, was einem wachstum von 82,5 % gegenüber dem vorjahr entspricht. im jahr 2027 wird er 13,4 milliarden us-dollar erreichen, mit einer durchschnittlichen jährlichen wachstumsrate von 21,8 %.
auf dem pc-markt gilt 2024 als das erste jahr von aipc, und es wird erwartet, dass aipc eine neue welle von ersatzprodukten auslösen wird. die branche geht davon aus, dass die aktuelle entwicklung von aipc der entwicklung früher windows-systeme ähnelt, und es wird erwartet, dass sie den erfolg früher windows-systeme in zukunft wiederholen wird.
canalys schätzt, dass die weltweiten pc-auslieferungen im jahr 2023 249 millionen einheiten betragen werden, was einem rückgang von 12,4 % gegenüber dem vorjahr entspricht. im jahr 2024 werden es voraussichtlich 267 millionen einheiten sein, was einem anstieg der aipc-auslieferungen gegenüber dem vorjahr entspricht im jahr 2024 werden es etwa 20 millionen sein, und im jahr 2027 werden 60 % der computer über ki-verarbeitungsfunktionen verfügen, und die auslieferungen werden im jahr 2027 175 millionen einheiten überschreiten.
angetrieben durch ki-server und aipc wird auch der cpu-bedarf schnell wachsen. nach angaben des toubao research institute ist chinas markt für computer-cpus von 2019 bis 2021 stetig und schnell mit einer durchschnittlichen wachstumsrate von 6,91 % gewachsen und wird bis 2027 voraussichtlich 510,949 milliarden yuan erreichen.
die von großen modellen ausgelöste ki-welle erhöht nicht nur die nachfrage nach cpus, sondern stellt auch höhere anforderungen an cpu-funktionen.
„viele ki-anwendungen können tatsächlich mit verschiedenen xpu-verarbeitungseinheiten berechnet werden. die cpu-programmierung ist flexibler und die bedienerbeschleunigung kann über einen allgemeinen compiler verarbeitet werden. er ist vielseitiger und flexibler als npu, general manager für ökologische strategie.“ xixin technology jie sagte gegenüber china business news: „unsere armv9-cpu verfügt beispielsweise über eine befehlsbeschleunigung für vektorerweiterungen, die die ausführung großer sprachmodelle auf der geräteseite besser unterstützen kann. die neueste iphone 16-serie hat auch die cpu aktualisiert, einschließlich einer beschleunigung von matrixoperationsanweisungen.“ , um diese cpu-basierten apple intelligence-anwendungen besser zu unterstützen.“
zhou jie sagte, dass diese kerntechnologie auch in zukunft zu innovationen bei cpu-produkten führen, leistungsstärkere vektor- und matrixverarbeitungsfunktionen bereitstellen und die heterogenen verarbeitungsfunktionen von gpu und npu kombinieren wird, um die wachsenden anforderungen großer sprachmodelle effizienter zu erfüllen anforderungen an die rechenleistung multimodaler großsprachen.
der kampf um die befehlssatzarchitektur
die chiparchitektur ist die grundlage für den entwurf und bau von mikroprozessoren oder anderen integrierten schaltkreisen und definiert schlüsselmerkmale wie die organisationsstruktur des chips, funktionseinheiten, datenfluss und befehlssatz. die befehlssatzarchitektur ist das top-level-design in der chip-architektur. sie definiert den satz aller befehle, die von computerhardware ausgeführt werden können. sie ist der kernbestandteil des computersystemdesigns und hat einen wichtigen einfluss auf die software der oberen ebene und hardware der unteren schicht.
nach unterschiedlichen entwurfsprinzipien werden befehlssatzarchitekturen hauptsächlich in zwei lager unterteilt: complex instruction set computing (cisc) und reduced instruction set computing (risc), von denen befehlssatzarchitekturen wie x86, arm und risc-v abgeleitet sind.
x86 wurde von intel eingeführt und ist ein cisc-design. es verfügt über einen umfangreichen befehlssatz und unterstützt mehrere adressierungsmodi und komplexe operationen. derzeit werden prozessoren, die mit dem befehlssatz der x86-architektur ausgestattet sind, hauptsächlich in pcs und servern verwendet. da intel die patentlizenzierung streng kontrolliert, wird der x86-markt im grunde von intel monopolisiert.
auf dem servermarkt ist x86 die mainstream-architektur für cpus. laut idc-daten wird der marktanteil von servern mit x86-architektur im jahr 2023 88 % betragen. der chinesische markt für x86-server wird 3,62 millionen einheiten ausliefern, und es wird erwartet, dass er im jahr 2024 um 5,7 % wächst.
die arm-architektur basiert auf dem risc-design. die arm-kern-mikroarchitektur-ip bietet eine vielzahl von auswahlmöglichkeiten, das design ist rationalisiert und zuverlässig und bietet eine gute leistung im bereich des geringen stromverbrauchs. das geschäftsmodell von arm konzentriert sich auf die lizenzierung der prozessorkernarchitektur und nicht auf die direkte entwicklung und herstellung von chips. daher kann arm aufgrund seines neutralen status das ökosystem durch lizenzierung umfassend fördern. es wird berichtet, dass die arm-architektur derzeit weit verbreitet im bereich der mobilen intelligenz eingesetzt wird, dargestellt durch chips für mobile endgeräte (mobiltelefone, tablets usw.), set-top-boxen, videoüberwachung usw.
insgesamt nutzen cloud-server derzeit überwiegend die x86-architektur und auf der edge-seite die arm-architektur. allerdings hat sich in den letzten jahren auch die landschaft verändert und die arm-architektur ist nach und nach in den serverbereich vorgedrungen. „mittlerweile haben viele internethersteller auf der ganzen welt damit begonnen, die arm-architektur zu nutzen, um ihre eigenen serverchips zu entwickeln, wie etwa amazon, google, microsoft usw., sagte zhou jie gegenüber china business news.“ darüber hinaus ist aipc mit npu ausgestattet, und die arm-architektur bietet möglicherweise weitere vorteile. rene haas, ceo von arm, sagte auf der computex 2024, dass arm damit rechnet, innerhalb von fünf jahren mehr als 50 % des windows-pc-marktes zu erobern.
auch die offene architektur mit reduziertem befehlssatz risc-v hat in den letzten jahren zunehmend an bedeutung gewonnen. risc-v ist vollständig open source und übernimmt das lose bsd-protokoll. unternehmen können es außerdem völlig frei und kostenlos verwenden. außerdem können unternehmen ihre eigenen befehlssätze hinzufügen, ohne diese offen teilen zu müssen, um eine differenzierte entwicklung zu unterstützen. die architektur ist einfach, kurz und prägnant, und verschiedene teile können modular zusammengestellt werden, um verschiedene anwendungsszenarien durch eine einheitliche architektur zu erfüllen. es wird davon ausgegangen, dass viele inländische start-ups derzeit damit beginnen, risc-v für das chipdesign zu verwenden. die shd group prognostiziert, dass der soc-umsatz auf basis von risc-v im jahr 2030 voraussichtlich 92 milliarden us-dollar erreichen wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen wachstumsrate von 47 % von 2021 bis 2030.
„die risc-v-architektur wird derzeit häufiger in einigen festen szenarien wie iot-geräten verwendet, aber ihre unterstützung für allgemeine ökologie wie pc- und serverbereiche erfordert mehr ressourceninvestitionen und f&e-unterstützung“, sagte zhou jie gegenüber china business news.
darüber hinaus haben einige unternehmen eigene befehlssätze entwickelt. loongson zhongke (688047.sh) gab im jahr 2023 bekannt, dass es die loong arch-architektur mit völlig unabhängigen eigentumsrechten auf basis der mips-architektur entwickelt hat. sunway hat die sw64-architektur auf basis der alpha-architektur entwickelt.
„ökologie ist ein sehr wichtiges thema. die x86-ökologie ist zweifellos die ausgereifteste, und die ökologie der arm-architektur wird immer ausgereifter.“ die architektur wird bestimmte vorteile haben. wenn sie ein universelleres ökosystem unterstützen müssen, muss die gesamte industriekette beispielsweise an ihre selbst entwickelte architektur angepasst werden .“
vergleich von sechs großen mainstream-herstellern
betrachtet man die marktstruktur, sind intel und amd derzeit führend im allgemeinen cpu-markt.
laut einem bericht der cpu-marktverfolgungsagentur mercury research hatte intel im zweiten quartal 2024 einen marktanteil von 78,9 % auf dem pc-markt und amd einen anteil von 21,1 % auf dem server-cpu-markt, auf intel entfielen 75,9 % % des marktanteils, auf amd entfielen 21,1 %, also 24,1 %.
auf dem inlandsmarkt sind die inländischen cpu-hersteller in drei große schulen unterteilt: eine ist selbst entwickelt, wie die oben erwähnten loongson und sunway, die andere ist arm, wie feiteng, eine tochtergesellschaft von china great wall (000066.sz). und huawei hisilicon verwenden beide die arm-architektur; der dritte ist x86. shanghai zhaoxin und haiguang information (688041.sh) verwenden beide die x86-architektur.
da xinchuang weiter voranschreitet, könnten inländische cpus mehr raum für wachstum gewinnen. daten von canalys zeigen, dass die pc-käufe der chinesischen regierung und bildungsministerien im jahr 2023 2,72 millionen einheiten erreichen werden, was 6 % der nationalen lieferungen ausmacht. im märz 2024 veröffentlichte das central government procurement network eine ankündigung, dass beim kauf von computern die sicherheits- und zuverlässigkeitsbewertungsanforderungen der cpu und des betriebssystems in die beschaffungsanforderungen einbezogen werden sollten. canalys geht davon aus, dass es sich bei den oben genannten sechs unternehmen allesamt um marken handelt, die die in der bekanntmachung genannten bedingungen für inländische cpus erfüllen.
„die branche arbeitet hart daran, die entwicklung fortschrittlicher herstellungsprozesse und vorgelagerter eda-tools voranzutreiben, die einen großen einfluss auf die wettbewerbsfähigkeit von chipprodukten haben.“ das problem beim design eines chips besteht darin, wie man ihn nach dem design produziert und wie man ein gutes ökosystem aufbaut, um entwicklern und endbenutzern zu helfen, ihn besser zu nutzen.
(dieser artikel stammt von china business news)
