l’intelligenza artificiale guida la crescita della domanda di cpu e i principali produttori nazionali hanno un enorme margine di crescita
2024-10-01
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nella ampiamente discussa base di potenza di calcolo dell'ia, che si tratti di "cpu+gpu e altre schede acceleratrici" sul cloud o di "cpu+gpu+npu" sul lato dispositivo, la cpu è indispensabile.
la cpu, o unità di elaborazione centrale, è spesso composta da un'unità di controllo, un'unità logica aritmetica (alu) e registri. è responsabile della lettura, decodifica ed esecuzione delle istruzioni. ha elevati requisiti in termini di tecnologia di ricerca e sviluppo e costruzione ecologica i requisiti relativi alle prestazioni del computer e all'efficienza operativa hanno un'influenza importante.
in qualità di centro di calcolo e controllo dei computer, sotto l'onda dello sviluppo dell'intelligenza artificiale, l'industria delle cpu per computer del mio paese è entrata nella "corsia di sorpasso": la costruzione di centri di calcolo intelligenti ha incrementato la domanda di server, e anche l'aggiornamento degli aipc sta guidando la domanda crescita.
rispetto alla gpu, lo sviluppo della cpu domestica è più maturo. secondo i dati del toubao research institute, il tasso di localizzazione della cpu in cina sarà del 30%-40% nel 2022. allo stesso tempo, il tasso di localizzazione delle cpu in cina è ancora in aumento. nei recenti acquisti centralizzati da parte degli operatori, la percentuale di cpu prodotte internamente è vicina al 70%.
l’esplosione dell’intelligenza artificiale ha aumentato la domanda di cpu
con il rapido sviluppo di modelli di grandi dimensioni, la domanda di potenza di calcolo intelligente è esplosa e la crescita delle spedizioni di server ai ha guidato la domanda di cpu cloud. essendo il componente principale del server, le prestazioni e il consumo energetico della cpu influiscono direttamente sulle prestazioni complessive del server.
i dati di techinsights mostrano che entro il 2028, il mercato globale dei server raggiungerà i 273 miliardi di dollari, con un tasso di crescita annuo composto del 18%. i server progettati per applicazioni ai rappresenteranno il 59% della quota di mercato, con un tasso di crescita annuo composto del 49 %. in termini di mercato cinese, idc prevede che il mercato cinese dei server ai raggiungerà i 9,1 miliardi di dollari nel 2023, una crescita su base annua dell’82,5% e raggiungerà i 13,4 miliardi di dollari nel 2027, con un tasso di crescita composto medio annuo di 21,8%.
nel mercato dei pc, il 2024 è riconosciuto come il primo anno di aipc e si prevede che aipc guiderà una nuova ondata di sostituzioni. l'industria ritiene che l'attuale sviluppo dell'aipc sia simile allo sviluppo dei primi sistemi windows e si prevede che replicherà il successo dei primi sistemi windows in futuro.
canalys prevede che le spedizioni globali di pc nel 2023 saranno di 249 milioni di unità, con un calo su base annua del 12,4%. le spedizioni di pc nel 2024 dovrebbero essere di 267 milioni di unità, con un aumento su base annua del 7,6%. nel 2024 saranno circa 20 milioni, e nel 2027 il 60% dei computer avrà capacità di elaborazione ai e le spedizioni supereranno i 175 milioni di unità nel 2027.
spinta dai server ai e dall’aipc, anche la domanda di cpu crescerà rapidamente. secondo i dati del toubao research institute, le dimensioni del mercato cinese delle cpu per computer sono cresciute costantemente e rapidamente a un tasso di crescita medio del 6,91% dal 2019 al 2021, e si prevede che raggiungerà i 510,949 miliardi di yuan entro il 2027.
l'ondata di intelligenza artificiale innescata dai modelli di grandi dimensioni non solo fa crescere la domanda di cpu, ma presenta anche requisiti più elevati per le funzioni della cpu.
"molte applicazioni ai possono effettivamente essere calcolate utilizzando diverse unità di elaborazione xpu. la programmazione della cpu è più flessibile e l'accelerazione dell'operatore può essere elaborata tramite un compilatore generale. è più versatile e flessibile di npu, direttore generale della strategia ecologica." xixin technology jie ha dichiarato a china business news: "ad esempio, la nostra cpu armv9 include l'accelerazione delle istruzioni di estensione vettoriale, che può aiutare meglio a eseguire modelli linguistici di grandi dimensioni sul lato del dispositivo. l'ultima serie iphone 16 ha anche aggiornato la cpu, inclusa l'accelerazione delle istruzioni operative della matrice , per supportare meglio le applicazioni apple intelligence basate su cpu."
zhou jie ha affermato che in futuro questa tecnologia di base continuerà a innovare i prodotti cpu, a fornire capacità di elaborazione vettoriale e a matrice più potenti e a combinare le capacità di elaborazione eterogenee di gpu e npu per soddisfare in modo più efficiente le crescenti esigenze di modelli linguistici di grandi dimensioni e linguaggi multimodali su larga scala. modello e altri requisiti di potenza di calcolo dell'ia end-side.
la battaglia sull'architettura del set di istruzioni
l'architettura del chip è la base per la progettazione e la costruzione di microprocessori o altri circuiti integrati e definisce caratteristiche chiave come la struttura organizzativa del chip, le unità funzionali, il flusso di dati e il set di istruzioni. l'architettura del set di istruzioni è la progettazione di livello superiore nell'architettura del chip. definisce l'insieme di tutte le istruzioni che possono essere eseguite dall'hardware del computer. è la parte centrale della progettazione del sistema informatico e ha un impatto importante su entrambi i software di livello superiore e hardware di livello inferiore.
secondo diversi principi di progettazione, le architetture dei set di istruzioni sono principalmente divise in due campi: complex instruction set computing (cisc) e reduced instruction set computing (risc), da cui derivano architetture di set di istruzioni come x86, arm e risc-v.
x86 è stato lanciato da intel ed è un design cisc, dispone di un ricco set di istruzioni e supporta molteplici modalità di indirizzamento e operazioni complesse. attualmente i processori dotati del set di istruzioni dell'architettura x86 vengono utilizzati principalmente nei pc e nei server. poiché intel controlla rigorosamente la concessione di licenze sui brevetti, il mercato x86 è sostanzialmente monopolizzato da intel.
nel mercato dei server, x86 è l'architettura tradizionale per le cpu. secondo i dati idc, la quota di mercato dei server con architettura x86 sarà dell’88% nel 2023 e le spedizioni del mercato cinese dei server x86 saranno di 3,62 milioni di unità, con una crescita prevista del 5,7% nel 2024.
l'architettura arm si basa sul design risc. la microarchitettura ip del core arm ha una varietà di scelte, il design è snello e affidabile e funziona bene nel campo del basso consumo energetico. il modello di business di arm si concentra sulla concessione in licenza dell'architettura core del processore piuttosto che sulla progettazione e produzione diretta di chip. pertanto, il suo status neutrale consente ad arm di promuovere ampiamente l'ecosistema attraverso la concessione di licenze. è stato riferito che l'architettura arm è attualmente ampiamente utilizzata nel campo dell'intelligenza mobile rappresentata da chip terminali mobili (telefoni cellulari, tablet, ecc.), set-top box, videosorveglianza, ecc.
nel complesso, i server cloud attualmente utilizzano principalmente l'architettura x86, mentre il lato edge utilizza l'architettura arm. tuttavia, negli ultimi anni il panorama è cambiato e l'architettura arm è gradualmente penetrata nel campo dei server. "ora molti produttori internet in tutto il mondo hanno iniziato a utilizzare l'architettura arm per progettare i propri chip di server, come amazon, google, microsoft, ecc., così come alibaba, ha detto a china business news." inoltre, aipc è dotato di npu e l'architettura arm potrebbe presentare ulteriori vantaggi. il ceo di arm, rene haas, ha dichiarato al computex 2024 che arm prevede di catturare oltre il 50% del mercato dei pc windows entro cinque anni.
anche l'architettura aperta e ridotta del set di istruzioni risc-v ha iniziato a crescere negli ultimi anni. risc-v è completamente open source e adotta il protocollo bsd sciolto. le aziende possono utilizzarlo in modo completamente libero e gratuito. consente inoltre alle aziende di aggiungere i propri set di istruzioni senza doverli condividere apertamente per supportare lo sviluppo differenziato. l'architettura è semplice, breve e concisa e possono essere utilizzate diverse parti che possono essere composte insieme in modo modulare per soddisfare vari scenari applicativi attraverso un'architettura unificata. resta inteso che molte start-up nazionali stanno attualmente iniziando a utilizzare risc-v per la progettazione di chip. shd group prevede che i ricavi dei soc basati su risc-v raggiungeranno i 92 miliardi di dollari nel 2030, con un tasso di crescita annuale composto del 47% dal 2021 al 2030.
"l'architettura risc-v è attualmente più utilizzata in alcuni scenari fissi, come i dispositivi iot, ma il suo supporto per l'ecologia generale, come i campi pc e server, richiede maggiori investimenti in risorse e supporto in ricerca e sviluppo", ha dichiarato zhou jie a china business news.
inoltre, alcune aziende hanno sviluppato i propri set di istruzioni. loongson zhongke (688047.sh) ha annunciato nel 2023 di aver sviluppato in modo indipendente l'architettura loong arch con diritti di proprietà completamente indipendenti basati sull'architettura mips. sunway ha sviluppato l'architettura sw64 basata sull'architettura alpha.
"l'ecologia è una questione molto importante. l'ecologia dell'x86 è senza dubbio la più matura e l'ecologia dell'architettura arm sta diventando sempre più matura", ha affermato zhou jie: "rispetto all'ecologia dell'architettura x86 e arm, l'ecologia del sé." l’architettura sviluppata presenterà alcuni vantaggi. se è necessario supportare un ecosistema più universale, l’intera catena industriale richiederà molti investimenti. ad esempio, ciascun produttore di software dovrà adattarsi all’architettura sviluppata autonomamente ed eseguire il software correlato ottimizzazione."
confronto tra i sei principali produttori tradizionali
osservando la struttura del mercato, intel e amd attualmente guidano il mercato generale delle cpu.
secondo un rapporto dell’agenzia di monitoraggio del mercato delle cpu mercury research, nel secondo trimestre del 2024, intel rappresentava il 78,9% della quota di mercato nel mercato dei pc e amd rappresentava il 21,1% nel mercato delle cpu per server, intel rappresentava il 75,9; % della quota di mercato, e amd rappresentava il 21,1% è del 24,1%.
nel mercato interno, i produttori nazionali di cpu sono divisi in tre scuole principali: una è sviluppata internamente, come loongson e sunway menzionate sopra; l'altra è arm, come feiteng, una filiale di china great wall (000066.sz), e huawei hisilicon utilizzano entrambi l'architettura arm; il terzo è shanghai zhaoxin e haiguang information (688041.sh) utilizzano entrambi l'architettura x86.
mentre xinchuang continua ad avanzare, le cpu domestiche potrebbero guadagnare maggiore spazio di crescita. i dati di canalys mostrano che gli acquisti di pc da parte del governo cinese e dei dipartimenti dell’istruzione raggiungeranno i 2,72 milioni di unità nel 2023, pari al 6% delle spedizioni nazionali. nel marzo 2024, la rete per gli appalti del governo centrale ha emesso un annuncio in cui si afferma che al momento dell'acquisto di computer, i requisiti di valutazione della sicurezza e dell'affidabilità della cpu e del sistema operativo dovrebbero essere inclusi nei requisiti di appalto. canalys ritiene che le sei società sopra menzionate siano tutti marchi che soddisfano le condizioni per le cpu domestiche indicate nell'avviso.
"l'industria sta lavorando duramente per promuovere lo sviluppo di processi produttivi avanzati e strumenti eda a monte, che hanno un grande impatto sulla competitività dei prodotti chip." zhou jie ha affermato: "in base all'attuale stato dell'industria nazionale, non è un grande problema è progettare un chip. la chiave è come produrlo dopo che è stato progettato e come costruire un buon ecosistema per aiutare gli sviluppatori e gli utenti finali a utilizzarlo meglio. questo è particolarmente importante e riflette le capacità principali dell'azienda.
(questo articolo proviene da china business news)
