la ia impulsa el crecimiento de la demanda de cpu y los principales fabricantes nacionales tienen un gran margen de crecimiento
2024-10-01
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en la base de potencia informática de ia ampliamente discutida, ya sea la "cpu+gpu y otras tarjetas aceleradoras" en la nube o la "cpu+gpu+npu" en el lado del dispositivo, la cpu es indispensable.
la cpu, o unidad central de procesamiento, a menudo se compone de una unidad de control, una unidad lógica aritmética (alu) y registros. es responsable de leer, decodificar y ejecutar instrucciones. tiene altos requisitos en tecnología de i + d y construcción ecológica. los requisitos sobre el rendimiento de la computadora y la eficiencia operativa tienen una influencia importante.
como centro de computación y control de computadoras, bajo la ola de desarrollo de la ia, la industria de cpu de mi país ha entrado en la "carril rápida": la construcción de centros de computación inteligentes ha impulsado la demanda de servidores, y la actualización de los aipc también está impulsando la demanda. crecimiento.
en comparación con la gpu, el desarrollo de la cpu nacional está más maduro. según datos del instituto de investigación toubao, la tasa de localización de cpu de china será del 30% al 40% en 2022. al mismo tiempo, la tasa de localización de cpu de china sigue aumentando. en la reciente adquisición centralizada por parte de los operadores, la proporción de cpu de producción nacional se acerca al 70%.
la explosión de la ia ha impulsado la demanda de cpu
con el rápido desarrollo de modelos grandes, la demanda de potencia informática inteligente se ha disparado y el crecimiento de los envíos de servidores de ia ha impulsado la demanda de cpu en la nube. como componente central del servidor, el rendimiento y el consumo de energía de la cpu afectan directamente el rendimiento general del servidor.
los datos de techinsights muestran que para 2028, el mercado global de servidores alcanzará los 273 mil millones de dólares, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 18%. los servidores diseñados para aplicaciones de ia representarán el 59% de la cuota de mercado, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 49. %. en términos del mercado chino, idc predice que el mercado de servidores de ia de china alcanzará los 9.100 millones de dólares en 2023, un crecimiento interanual del 82,5%; alcanzará los 13.400 millones de dólares en 2027, con una tasa de crecimiento compuesta anual promedio de; 21,8%.
en el mercado de pc, 2024 se reconoce como el primer año de aipc, y se espera que aipc impulse una nueva ola de reemplazos. la industria cree que el desarrollo actual de aipc es similar al desarrollo de los primeros sistemas windows y se espera que reproduzca el éxito de los primeros sistemas windows en el futuro.
canalys predice que los envíos mundiales de pc en 2023 serán de 249 millones de unidades, una disminución interanual del 12,4%. se espera que los envíos de pc en 2024 sean de 267 millones de unidades, un aumento interanual del 7,6%. en 2024 rondarán los 20 millones, y en 2027 el 60% de las computadoras tendrán capacidades de procesamiento de ia, y los envíos superarán los 175 millones de unidades en 2027.
impulsada por los servidores de ia y aipc, la demanda de cpu también crecerá rápidamente. según datos del instituto de investigación toubao, el tamaño del mercado de cpu de computadora de china ha crecido de manera constante y rápida a una tasa de crecimiento promedio del 6,91% de 2019 a 2021, y se espera que alcance los 510.949 millones de yuanes en 2027.
la ola de ia desencadenada por modelos grandes no solo aumenta la demanda de cpu, sino que también plantea mayores requisitos para las funciones de la cpu.
"muchas aplicaciones de ia pueden calcularse utilizando diferentes unidades de procesamiento xpu. la programación de la cpu es más flexible y la aceleración del operador se puede procesar a través de un compilador general. es más versátil y flexible que la npu", dijo zhou xixin, gerente general de estrategia ecológica de npu. xixin technology jie dijo a china business news: "por ejemplo, nuestra cpu armv9 incluye aceleración de instrucciones de extensión vectorial, lo que puede ayudar mejor a ejecutar modelos de lenguaje grandes en el lado del dispositivo. la última serie de iphone 16 también ha actualizado la cpu, incluida la aceleración de instrucciones de operación matricial , para admitir mejor las aplicaciones apple intelligence basadas en cpu".
zhou jie dijo que en el futuro, esta tecnología central continuará innovando en productos de cpu, proporcionará capacidades de procesamiento matricial y vectorial más potentes y combinará las capacidades de procesamiento heterogéneas de gpu y npu para satisfacer de manera más eficiente las crecientes necesidades de grandes modelos de lenguaje y lenguajes multimodales a gran escala. modelo y otros requisitos de potencia informática de ia del extremo.
la batalla por la arquitectura del conjunto de instrucciones
la arquitectura del chip es la base para diseñar y construir microprocesadores u otros circuitos integrados. define características clave como la estructura organizativa del chip, las unidades funcionales, el flujo de datos y el conjunto de instrucciones. la arquitectura del conjunto de instrucciones es el diseño de nivel superior en la arquitectura del chip. define el conjunto de todas las instrucciones que pueden ejecutarse mediante el hardware de la computadora. es la parte central del diseño del sistema informático y tiene un impacto importante en el software de la capa superior. y hardware de capa inferior.
según diferentes principios de diseño, las arquitecturas de conjuntos de instrucciones se dividen principalmente en dos campos: computación de conjuntos de instrucciones complejos (cisc) y computación de conjuntos de instrucciones reducidos (risc), de donde se derivan arquitecturas de conjuntos de instrucciones como x86, arm y risc-v.
x86 fue lanzado por intel y tiene un diseño cisc. tiene un rico conjunto de instrucciones y admite múltiples modos de direccionamiento y operaciones complejas. actualmente, los procesadores equipados con el conjunto de instrucciones de arquitectura x86 se utilizan principalmente en pc y servidores. dado que intel controla estrictamente las licencias de patentes, el mercado x86 está básicamente monopolizado por intel.
en el mercado de servidores, x86 es la arquitectura principal para cpu. según datos de idc, la cuota de mercado de servidores de arquitectura x86 será del 88% en 2023, y los envíos del mercado de servidores x86 de china serán de 3,62 millones de unidades, y se espera que crezca un 5,7% en 2024.
la arquitectura arm se basa en el diseño risc. la microarquitectura ip central de arm tiene una variedad de opciones, el diseño es optimizado y confiable y funciona bien en el campo del bajo consumo de energía. el modelo de negocio de arm se centra en otorgar licencias para la arquitectura del núcleo del procesador en lugar de diseñar y fabricar chips directamente. por lo tanto, su estatus neutral permite a arm promover ampliamente el ecosistema a través de licencias. se informa que la arquitectura arm se utiliza actualmente ampliamente en el campo de la inteligencia móvil representada por chips de terminales móviles (teléfonos móviles, tabletas, etc.), decodificadores, videovigilancia, etc.
en general, los servidores en la nube actualmente usan principalmente la arquitectura x86 y el borde usa la arquitectura arm. sin embargo, el panorama también ha cambiado en los últimos años y la arquitectura arm ha penetrado gradualmente en el campo de los servidores. "ahora, muchos fabricantes de internet de todo el mundo han comenzado a utilizar la arquitectura arm para diseñar sus propios chips de servidor, como amazon, google, microsoft, etc., así como el alibaba nacional", dijo zhou jie a china business news. además, aipc está equipado con npu y la arquitectura arm puede tener más ventajas. el director ejecutivo de arm, rene haas, dijo en computex 2024 que arm espera capturar más del 50% del mercado de pc con windows en cinco años.
la arquitectura abierta de conjunto de instrucciones reducidas risc-v también ha comenzado a aumentar en los últimos años. risc-v es completamente de código abierto y adopta el protocolo bsd flexible. las empresas pueden usarlo de forma totalmente libre y gratuita. también les permite agregar sus propios conjuntos de instrucciones sin tener que compartirlos abiertamente para respaldar el desarrollo diferenciado. la arquitectura es simple, breve y concisa, y se pueden utilizar diferentes partes y se pueden componer de forma modular para cumplir con varios escenarios de aplicación a través de una arquitectura unificada. se entiende que muchas empresas emergentes nacionales están comenzando a utilizar risc-v para el diseño de chips. shd group estima que se espera que los ingresos de soc basados en risc-v alcancen los 92 mil millones de dólares en 2030, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 47% de 2021 a 2030.
"la arquitectura risc-v se utiliza actualmente más en algunos escenarios fijos, como los dispositivos iot, pero su soporte para la ecología general, como los campos de pc y servidores, requiere más inversión en recursos y soporte de i+d", dijo zhou jie a china business news.
además, algunas empresas han desarrollado sus propios conjuntos de instrucciones. loongson zhongke (688047.sh) anunció en 2023 que había desarrollado de forma independiente la arquitectura loong arch con derechos de propiedad completamente independientes basados en la arquitectura mips y que sunway había desarrollado la arquitectura sw64 basada en la arquitectura alpha.
"la ecología es un tema muy importante. la ecología del x86 es sin duda la más madura, y la ecología de la arquitectura arm se está volviendo cada vez más madura", dijo zhou jie: "en comparación con la ecología de la arquitectura x86 y arm, la ecología del auto- la arquitectura desarrollada tendrá ciertas ventajas. si necesita admitir un ecosistema más universal, toda la cadena industrial requerirá una gran inversión. por ejemplo, cada fabricante de software deberá adaptarse a la arquitectura de desarrollo propio y realizar software relacionado. mejoramiento."
comparación de seis principales fabricantes principales
en cuanto a la estructura del mercado, intel y amd lideran actualmente el mercado general de cpu.
según un informe de la agencia de seguimiento del mercado de cpu mercury research, en el segundo trimestre de 2024, intel representó el 78,9% de la participación de mercado en el mercado de pc, amd representó el 21,1% en el mercado de cpu para servidores, intel representó el 75,9%; % de la cuota de mercado, y amd representó el 21,1% es el 24,1%.
en el mercado interno, los fabricantes nacionales de cpu se dividen en tres escuelas principales: una es de desarrollo propio, como loongson y sunway mencionadas anteriormente, la otra es arm, como feiteng, una subsidiaria de china great wall (000066.sz); y huawei hisilicon utilizan la arquitectura arm; el tercero es x86 shanghai zhaoxin y haiguang information (688041.sh) utilizan la arquitectura x86.
a medida que xinchuang continúa avanzando, las cpu nacionales pueden ganar más espacio para crecer. los datos de canalys muestran que las compras de pc por parte del gobierno chino y los departamentos de educación alcanzarán los 2,72 millones de unidades en 2023, lo que representa el 6% de los envíos nacionales. en marzo de 2024, la red de contratación del gobierno central emitió un anuncio indicando que al comprar computadoras, los requisitos de evaluación de seguridad y confiabilidad de la cpu y el sistema operativo deben incluirse en los requisitos de adquisición. canalys cree que las seis empresas mencionadas son marcas que cumplen con las condiciones para cpu nacionales en el aviso.
"la industria está trabajando arduamente para promover el desarrollo de procesos de fabricación avanzados y herramientas eda ascendentes, que tienen un gran impacto en la competitividad de los productos de chips", dijo zhou jie: "basado en el estado actual de la industria nacional, no es un gran problema". el problema de diseñar un chip es cómo producirlo una vez diseñado y cómo construir un buen ecosistema para ayudar a los desarrolladores y usuarios finales a utilizarlo mejor. esto es particularmente importante y refleja las capacidades centrales de la empresa.
(este artículo proviene de china business news)
