【美國牛棚】GPU市場轉折

八月初，GPU龍頭企業Nvidia發佈二季度財報預警，其中提到公司的二季度收入比之前的預計大幅下降，其主要原因是由於遊戲市場和加密貨幣市場在2022年的規模大大下降—相關的收入同比下降33%，環比下降44%。這代表著GPU市場正在加速進入轉折期，這也會加速GPU相應公司尋找新的成長機會。

傳統上，GPU最關鍵的市場是遊戲市場，這包括了PC主機上的GPU，以及遊戲主機中的GPU，然而從長期大趨勢上來看，PC主機和遊戲主機的市場增長正在趨緩，甚至有下降的勢頭。從短期來看，2021年新冠疫情導致居家辦公等新的工作狀態導致了PC和遊戲主機相關需求短暫上升，而目前這樣的非常態帶來的福利已經結束，對於GPU需求也在大幅下降。此外，加密貨幣的繁榮也曾讓GPU一卡難求，但是隨着加密貨幣市場的崩潰，對於GPU市場也造成了一定的影響。根據Digitimes的報道，GPU在2022年的出貨量預計將比2021年下降40-50%（這個數字和Nvidia的第二季度預報也相符）。總之，無論是從短期還是從長期來看，傳統的遊戲行業都已經很難成為GPU市場的增長點。

其實從Nvidia的財報中我們也可以看出，數據中心將會是GPU的新增長點。數據中心中的GPU使用主要是用於高性能計算，包括人工智能相關的計算和視頻處理等。在Nvidia公佈的第二季度預報中，數據中心相關的收入同比增長高達61%，且收入已經高於遊戲市場，可見數據中心增長勢頭之強。

數據中心中使用GPU預計未來還會在未來呈快速上升態勢。人工智慧將會進入越來越多的應用中，而在數據中心裡人工智慧模型的訓練和推理，目前最佳的解決方案就是GPU。我們目前看到人工智慧模型的複雜度正在快速上升，訓練所需要的數據量也在越來越大，這也意味着單個模型需要的計算量正在上升，同時結合模型部署和訓練數量的上升，兩者的乘數效應使得數據中心對於GPU的需求仍然會持續上升。

除了高效能計算之外，另一個未來可能的新增長點是元宇宙相關的圖像渲染。隨着MR/VR硬體和相關應用的成熟，如何為用户提供高效能的圖像渲染將會是用户體驗的核心要素。如果元宇宙的VR/MR真的如預期的一樣會成為一個巨大的市場，那麼相關的渲染技術也將會成為GPU的一個新增長點。當然其中也存在著很大的不確定性，首先元宇宙和VR/MR是否會如願增長還不清楚，此外相關的渲染會在雲端完成並且通過網絡串流的方式來到用户端地顯示，還是使用用戶本身的GPU，相關的技術方案還沒有定論。

綜上所述，GPU市場的轉折將會是傳統遊戲相關收入逐漸飽和（甚至在短期內大幅下降），而在人工智慧和高效能計算（即GPGPU）相關的數據中心市場會成為目前和中期內的首要增長點，遠期來看元宇宙相關的渲染技術有可能會取代傳統遊戲相關收入，但是還存在很大的不確定性。

如前所述，數據中心中的人工智慧和高效能計算正在成為GPU目前最關鍵的增長點，因此GPU廠商技術研發目前也主要圍繞這個目標。分析GPU領域兩大龍頭Nvidia和AMD的相關技術路線圖，來分析一下GPU在未來幾年內演進的一些重要技術路線。

首先是專用加速器與通用GPU的融合。在人工智慧硬體剛興起的時候，使用專用加速器還是使用通用GPU幾乎是兩大陣營—專用加速器效率高但是只能支持幾種特定的算法和模型；通用GPU相容性好，但是效率較差，功耗也較大。但是，隨着人工智慧硬體的演進，目前我們看到通用GPU正在慢慢融合，或者説在GPU上我們在看到越來越多的針對一些特定人工智能模型的專用IP來實現。在這個領域，Nvidia更為積極，憑藉其對於人工智慧模型生態的大量佈局和龍頭地位，Nvidia能夠把握人工智慧模型發展的態勢（如新模型的流行程度）並且據此在GPU產品上加入相關支援。在Nvidia下一代的H100 GPU中就加入了對於Transformer系列模型的專用模組，而這樣的專用模組在通用GPU中，恰恰説明了通用GPU和專用GPU之間的融合將會是未來的重要技術演進方向。

未來服務器端GPU將會是GPU市場最重要的市場增長點，而圍繞這個增長點有幾個重要的技術路徑將會成為主流，包括專用IP和通用GPU融合，高速DRAM和緩存的進一步演進，以及CPU和GPU的進一步兼容。比較Nvidia和AMD的技術路徑，我們可以發現Nvidia的強項在於坐擁人工智慧生態護城河，通過極強的軟硬體協同設計能力和對於人工智能領域的洞察力，它在專用IP和通用GPU融合方面做得極為成功，因此可以通過最小的成本和功耗代價來實現最大化的相關任務性能提升。而AMD的強項在於其高級封裝領域的積累以及在CPU領域的經驗，未來可望使用晶圓級技術的突破來提升性能。

未來市場競爭格局而言，Nvidia和AMD都是從傳統的遊戲市場切入，在保持傳統遊戲市場的同時，也正在把越來越多地精力投入到雲端市場。Nvidia目前擁有服務器市場GPU的領先地位，但是從技術發展角度來看AMD的氣勢也很不錯，其關鍵在於能否打通軟體生態，如果能突破Nvidia CUDA的生態包圍圈的話AMD可望在服務器市場也擁有重要的一席之地。