ai が cpu 需要の成長を促進し、国内の主流メーカーには大きな成長の余地がある
2024-10-01
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広く議論されている ai の計算能力基盤においては、クラウド上の「cpu+gpu およびその他のアクセラレータ カード」であっても、デバイス側の「cpu + gpu + npu」であっても、cpu は不可欠です。
cpu または中央処理装置は、多くの場合、制御ユニット、算術論理演算装置 (alu)、およびレジスターで構成され、命令の読み取り、デコード、実行を担当し、研究開発技術とエコロジー構造に対する高い要件を備えています。コンピュータのパフォーマンスと動作効率に関する要件は重要な影響を及ぼします。
コンピューターのコンピューティングおよび制御センターとして、ai 開発の波を受けて、我が国のコンピューター cpu 産業は「高速レーン」に入りました。インテリジェント コンピューティング センターの建設によりサーバーの需要が増加し、aipc のアップグレードも需要を促進しています。成長。
gpuに比べて国産cpuの開発は成熟しています。 tobao research institute のデータによると、2022 年の中国の cpu 国産化率は 30% ～ 40% になると予想されています。一方、中国のcpu国産化率は依然として高まっており、最近の事業者による集中調達では国産cpuの割合が7割近くとなっている。
aiの爆発的な発展によりcpu需要が増大
大規模モデルの急速な開発に伴い、インテリジェント コンピューティング能力に対する需要が爆発的に増加し、ai サーバーの出荷台数の増加によりクラウド cpu の需要が高まっています。サーバーのコアコンポーネントである cpu のパフォーマンスと消費電力は、サーバー全体のパフォーマンスに直接影響します。
techinsights のデータによると、世界のサーバー市場は 2028 年までに 2,730 億米ドルに達し、年間複合成長率は 18% となり、ai アプリケーション用に設計されたサーバーが市場シェアの 59% を占め、年間複合成長率は 49% になると予想されています。 %。中国市場に関しては、idc は、中国の ai サーバー市場が 2023 年に前年比 82.5% の成長で 91 億米ドルに達し、2027 年には 134 億米ドルに達し、年間平均成長率は 100 億米ドルに達すると予測しています。 21.8%。
pc 市場では 2024 年が aipc 元年と認識されており、aipc が新たな買い替えの波を牽引すると予想されています。業界では、aipc の現在の開発は初期の windows システムの開発に似ていると考えており、将来的には初期の windows システムの成功を再現すると期待されています。
canalys は、2023 年の世界の pc 出荷台数は前年比 12.4% 減の 2 億 4,900 万台になると予測しており、2024 年の pc 出荷台数は前年比 7.6% 増の 2 億 6,700 万台になると予想しています。 2024 年には約 2,000 万台、2027 年にはコンピュータの 60% が ai 処理機能を搭載し、出荷台数は 2027 年に 1 億 7,500 万台を超えると予想されます。
ai サーバーと aipc の推進により、cpu 需要も急速に増加すると考えられます。 tobao research instituteのデータによると、中国のコンピュータcpu市場規模は2019年から2021年にかけて平均成長率6.91％で着実かつ急速に成長し、2027年までに5,109億4,900万元に達すると予想されている。
大型モデルによって引き起こされた ai の波は、cpu への需要の成長を促進するだけでなく、cpu 機能に対するより高い要求も押し上げます。
「多くの ai アプリケーションは、実際にはさまざまな xpu 処理ユニットを使用して計算できます。cpu プログラミングはより柔軟で、オペレーターの高速化は一般的なコンパイラーを通じて処理できます。npu よりも多用途で柔軟です。」 xixin technology jie 氏は china business news に対し、「たとえば、当社の armv9 cpu にはベクトル拡張命令アクセラレーションが含まれており、デバイス側で大規模な言語モデルを実行するのに役立ちます。最新の iphone 16 シリーズも、行列演算命令アクセラレーションを含む cpu をアップグレードしました」と語った。 、これらの cpu ベースの apple intelligence アプリケーションをより適切にサポートするためです。」
zhou jie氏は、将来的には、このコアテクノロジーがcpu製品の革新を続け、より強力なベクトルおよび行列処理機能を提供し、gpuとnpuの異種処理機能を組み合わせて、大規模な言語モデルや言語モデルの増大するニーズをより効率的に満たすことになると述べた。マルチモーダル大規模言語、モデルおよびその他のエンドサイド ai コンピューティング能力要件。
命令セットアーキテクチャを巡る争い
チップ アーキテクチャは、マイクロプロセッサやその他の集積回路を設計および構築するための基礎であり、チップの組織構造、機能単位、データ フロー、命令セットなどの主要な特性を定義します。命令セット アーキテクチャは、コンピュータ ハードウェアで実行できるすべての命令のセットを定義する、チップ アーキテクチャの最上位の設計であり、両方の上位層ソフトウェアに重要な影響を与えます。そして下位層のハードウェア。
さまざまな設計原則に従って、命令セット アーキテクチャは主に複雑命令セット コンピューティング (cisc) と縮小命令セット コンピューティング (risc) の 2 つのグループに分けられ、そこから x86、arm、risc-v などの命令セット アーキテクチャが派生します。
x86 は intel によって発売された cisc 設計であり、豊富な命令セットを備え、複数のアドレッシング モードと複雑な操作をサポートします。現在、x86アーキテクチャの命令セットを搭載したプロセッサは、主にpcやサーバーで使用されています。 intelは特許ライセンスを厳しく管理しているため、x86市場は基本的にintelが独占している。
サーバー市場では、cpu のアーキテクチャとしては x86 が主流です。 idcのデータによると、2023年のx86アーキテクチャサーバー市場シェアは88%となり、中国のx86サーバー市場出荷台数は362万台となり、2024年には5.7%成長すると予想されています。
arm アーキテクチャは risc 設計に基づいており、arm コア マイクロアーキテクチャ ip にはさまざまな選択肢があり、設計は合理化され信頼性が高く、低消費電力の分野で優れたパフォーマンスを発揮します。 arm のビジネス モデルは、チップを直接設計および製造するのではなく、プロセッサ コア アーキテクチャのライセンス供与に重点を置いているため、arm はその中立的な立場により、ライセンス供与を通じてエコシステムを広く推進することができます。 armアーキテクチャは現在、モバイル端末チップ(携帯電話、タブレットなど)、セットトップボックス、ビデオ監視などに代表されるモバイルインテリジェンスの分野で広く使われていると報告されています。
現在、クラウドサーバーでは主にx86アーキテクチャが使用され、エッジ側ではarmアーキテクチャが使用されていますが、近年では状況も変化しており、armアーキテクチャはサーバー分野にも徐々に浸透してきています。 「現在、国内のアリババだけでなく、世界中の多くのインターネットメーカーがarmアーキテクチャを使用して独自のサーバーチップを設計し始めている」とzhou jie氏はチャイナビジネスニュースに語った。また、aipcにはnpuが搭載されており、armアーキテクチャの方がメリットがあるかもしれません。 arm ceoのrene haas氏はcomputex 2024で、armは5年以内にwindows pc市場の50％以上を獲得すると予想していると語った。
オープンな縮小命令セット アーキテクチャである risc-v も、近年普及し始めています。 risc-v は完全にオープン ソースであり、企業は完全に自由に無料で使用でき、差別化された開発をサポートするために独自の命令セットを追加することもできます。アーキテクチャはシンプル、短く、簡潔で、さまざまなパーツをモジュール形式で組み合わせて使用できるため、統合されたアーキテクチャを通じてさまざまなアプリケーション シナリオに対応できます。現在、国内のスタートアップ企業の多くがチップ設計にrisc-vを使い始めていることがわかっています。 shd グループは、risc-v ベースの soc 収益が 2030 年に 920 億米ドルに達し、2021 年から 2030 年までの年間平均成長率が 47% に達すると予測しています。
「risc-vアーキテクチャは現在、iotデバイスなどの一部の固定シナリオでより多く使用されていますが、pcやサーバー分野などの一般的なエコロジーをサポートするには、より多くのリソース投資と研究開発サポートが必要です。」とzhou jie氏はチャイナ・ビジネス・ニュースに語った。
さらに、独自の命令セットを開発している企業もあります。 loongson zhongke (688047.sh) は、mips アーキテクチャに基づいて完全に独立した所有権を持つ loong arch アーキテクチャを独自に開発したことを 2023 年に発表しました。sunway は alpha アーキテクチャに基づいて sw64 アーキテクチャを開発しました。
「エコロジーは非常に重要な問題です。x86 のエコロジーは間違いなく最も成熟しており、arm アーキテクチャのエコロジーはますます成熟してきています。」と zhou jie 氏は述べています。開発されたアーキテクチャには一定の利点があります。たとえば、より普遍的なエコシステムをサポートする必要がある場合、各ソフトウェア メーカーは自社開発のアーキテクチャに適応し、関連するソフトウェアを実行する必要があります。最適化。"
主要主流メーカー6社の比較
市場構造を見ると、現在、cpu市場全体ではintelとamdがリードしている。
cpu市場追跡機関mercury researchのレポートによると、2024年第2四半期には、pc市場でintelが市場シェアの78.9%を占め、サーバーcpu市場ではamdが21.1%を占め、intelが75.9%を占めた。市場シェアの%はamdが21.1%を占め、24.1%となった。
国内市場では、国内cpuメーカーは前述のロンソンやサンウェイなどの自社開発メーカー、中国万里の長城(000066.sz)の子会社であるフェイテンなどのアーム社、と huawei hisilicon は両方とも arm アーキテクチャを使用し、3 番目は x86 です。shanghai zhaoxin と haiguang information (688041.sh) は両方とも x86 アーキテクチャを使用します。
新荘が進歩を続けるにつれ、国産cpuには成長の余地がさらに大きくなる可能性がある。 canalys のデータによると、中国政府および教育部門による pc 購入は 2023 年に 272 万台に達し、全国出荷台数の 6% を占める見込みです。 2024年3月、中央政府調達ネットワークは、コンピュータを購入する際には、cpuやosの安全性・信頼性の評価要件を調達要件に含めるべきだと発表した。 canalys では、上記 6 社はいずれも通知にある国産 cpu の条件を満たすブランドであると考えています。
zhou jie氏は、「業界は、チップ製品の競争力に大きな影響を与える高度な製造プロセスと上流のedaツールの開発を促進するために熱心に取り組んでいる。」と述べ、「現在の国内業界の状況を考慮すると、これは大きな問題ではない」と述べた。チップを設計する上で重要なのは、設計後にそれをどのように製造するか、そして開発者とエンドユーザーがより良く使用できるようにするための優れたエコシステムを構築する方法です。これは特に重要であり、企業の中核的な能力を反映しています。」
(この記事は中国ビジネスニュースからのものです)
