前言

　　在各行各業的大數據和AI的活用環境復雜化中，算力的需求不僅僅是量的增加，算力的形式也發生改變，多元化算力的概念被提出，正是由于算力市場出現由于技術因素的供不應求。其中，異構計算是典型的多元算力�？缭綐肆浚–PU）、矢量（GPU）、矩陣（ASIC）、空間（FPGA）的異構計算，已經成為企業推動IT基礎設施重構的重要力量。異構計算能夠整合不同架構的運算單元，進行并行計算，根據專用硬件的特性設計其應用場景，從而更大程度釋放算力。

　　一、異構計算的內涵

　　異構計算，是指不同架構的計算。在很多場景里，用戶已經習慣了大部分，甚至所有的計算任務都交給CPU，仿佛CPU已約等于x86一種架構，且CPU里面的邏輯核就應該是相同的。但隨著云計算的普及、AI的爆發、計算場景的豐富，CPU作為通用處理器處理特定場景的計算任務的瓶頸越來越突出，大家越來越需要使用不同架構的專用芯片來進行計算。

　　異構計算是多元算力的典型�？缭綐肆浚–PU）、矢量（GPU）、矩陣（ASIC）、空間（FPGA）的異構計算，如今已經成為企業推動IT基礎設施重構的重要力量。其能夠將不同架構的運算單元整合到一起進行并行計算，以最適合的專用硬件去做最適合的事，如密集計算或外設管理等，從而達到性能和成本的最優化。因此很多企業開始嘗試使用異構計算來化解算力瓶頸，挖掘和實現算力增長。

　　二、異構計算處理器特性對比

　　隨著計算機視覺、數字孿生等產業的發展，算力需求大幅增長，對計算效率、計算能耗等都提出了更高的要求。而CPU作為通用處理器處理特定場景的計算任務的瓶頸越來越突出、GPU功耗過高等弊端逐漸顯現。

　　異構計算將原本是CPU處理的場景，解耦出來由專用芯片進行處理。各異構處理器的特性有所不同，使用于不同功能需求的場景。以下對各處理器的特性進行簡單對比：

圖表：CPU、DPU、ASIC、GPU、FPGA特性簡單對比

資料來源：中投產業研究院

　　三、中國CPU處理器市場規模

　　全球CPU處理器市場主要由Intel和AMD兩大巨頭壟斷，2021年兩大CPU巨頭Intel和AMD營收合計超過900億美元。中國國產CPU最強性能相當于海外巨頭中端產品，生態建設相比于海外巨頭仍有不小差距，芯片代工制造換屆國產化率較低，是海外“卡脖子”重要環節。

　　中國CPU市場廣闊，通常情況下，一臺個人電腦只裝一顆CPU，服務器裝載的數量不定，以兩顆為主。2021年國內PC出貨5720萬臺，服務器出貨391.1萬臺。以服務器CPU平均售價0.8萬元，桌面CPU單顆2000元測算國內CPU市場規�？傻�2021年中國服務器CPU市場規模為626億元。

圖表：2014-2021年中國服務器CPU市場規模測算

單位：億元

數據來源：中投產業研究院

　　四、中國DPU處理器市場規模

　　隨著這幾年國內DPU市場空間逐漸打開，根據相關機構的數據，2020年中國DPU產業市場規模達3.9億元，預計到2025年中國DPU產業市場規模將超過565.9億元，期間CAGR高達170.6%。

　　國內廠商中，華為，阿里，百度，騰訊也在近幾年針對自身服務器進行自研與外購DPU，針對的主要功能在于數據，存儲與安全方面。初創企業中科馭數、星云智聯、大禹智芯、芯啟源等都在加速各自在DPU賽道的布局。上市公司中，左江科技DPU已完成封裝測試工作，功能均符合設計標準，目前正在與潛在客戶進行溝通。神州數碼擬建設信創實驗室，研發新型DPU算力設備。

　　五、中國GPU處理器市場規模

　　全社會對算力需求將長期保持提升態勢，而GPU屬于半導體中集成電路中最復雜，技術水平要求最高的邏輯器件，是領域支撐眾多科技領域發展的底層核心，是數據計算的核心底座，在商業計算、人工智能等諸多板塊均有著較為廣泛的使用，是科技行業的重要支撐。

　　截至2022年三季度，PC GPU出貨量總體下降了25.1%，其中臺式機顯卡下降了15.43%，筆記本顯卡下降了30%。雖然GPU市場整體出貨量有所下降，但NVIDIA的離散GPU市場份額大幅上升，與此同時AMD市場份額跌至個位數以下。NVIDIA占據88%的市場份額，AMD為8%，英特爾為4%。

　　2022年中國加速服務器市場規模達到67億美元，同比增長24%，其中GPU服務器依然是主導地位，占據89%的市場份額，達到60億美元。2022年全球GPU市場規模達到了448.3億美元，國內外市場空間正在積極增長，年復合增長率達到32.8%。

　　六、中國ASIC處理器市場規模

　　2023年以來，ChatGPT的爆火代表著AI芯片技術的新一輪突破。目前，龍頭寒武紀已發布對外應用指令集，ASIC將是未來AI芯片的核心。

　　2021年中國人工智能芯片行業的ASIC市場規模約為4.7億元，未來中國ASIC市場規模將會持續增長。2019-2025年，全球ASIC芯片市場規模預計將達到247億美元，在預測期內以8.2%的復合年增長率增長。

　　隨著機器學習、邊緣計算的發展，大量數據處理任務，讓人們對計算效率、計算能耗等都提出了更高的要求，在此背景下，ASIC芯片開始受到重視，國外谷歌、英特爾、英偉達等科技巨頭相繼發布了TPU、DPU等ASIC芯片，國內寒武紀、比特大陸、地平線等公司也都推出了深度神經網絡加速的ASIC芯片。

　　七、中國FPGA處理器市場規模

　　國內FPGA市場空間廣闊，但是基本被龍頭企業賽靈思、Altera等壟斷。國產FPGA芯片技術不足以與國外廠商競爭。但也有復旦微電作為少數擁有自主FPGA技術的企業開始在該市場有所突破，成為國內FPGA產業發展的主要力量。

　　2021年，全球FPGA芯片產業規模約為68.6億美元，同比增長12.8%。

　　2013年中國FPGA的規模為26.2億元，2021年中國FPGA的規模增長至208.3億元，截至2022年中國FPGA行業市場規模達到225億元。

圖表：2017-2022年中國FPGA行業市場規模

單位：億元

數據來源：中投產業研究院