显卡|一夜之间 国产显卡对NVIDIA老黄兵临城下( 二 )
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根据授权形式，IP核又分软核、固核和硬核三种 。
软核是用Verilog/VHDL等硬件描述语言描述的电路模块，只提供源代码不涉及硬件部分 。
固核是在软核基础上完成了门电路层面的设计和验证，交付的是门级电路网表 (Gate-level Netlist) 。
硬核进一步完成了物理上的布局布线、包括仿真验证等步骤，提供设计阶段的最终产品掩膜版图 。
从软到硬，购买IP核后需要完成的工序越少，可调整空间也越小 。
不过，即使可以从第三方购买IP核，完整的GPU设计仍然不是一件容易的事 。
以英伟达最新发布的Hopper为例，一个全功能GPU架构，光是运算部分就包括用于图像渲染的流处理器、用于数据计算的张量单元、再加上光栅化处理单元(ROPs)、光线追踪单元等 。
周边还有显存、缓存、视频解码、电源管理、PCIe总线接口等 。
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△ Nvidia Hopper架构
根据IBS统计，7nm制程下单颗芯片中可集成的IP核数量平均为178个，到5nm还会增长到218个 。
要把这么多IP核集成到一起，保证它们之间高效协作依旧困难重重 。
对于软IP需要做硬化、不同IP之间接口的统一、还有芯片整体的布局设计、整体验证和测试等……
有任何一点疏忽都可能造成流片失败，需要从头再来，上亿的流片费用和前期更多投入都血本无归 。
GPU IP核授权市场上，ARM、Imagination、芯原微电子目前占有率排全球前三 。
三家的风格和境遇也不尽相同 。
ARM的Mali系列GPU主打移动端，被联发科、三星、华为海思选用 。不过海思前景不明，三星也开始着手在AMD架构授权下自研IP 。
Imagination更专注于GPU，PowerVR早年性能领先于高通和ARM，但收入来源单一，失去大客户苹果后遭重大打击，正在寻求开拓桌面、车载和高性能计算市场 。
芯原微电子(VeriSilicon)是国内老牌IP供应商，同时提供一站式芯片设计服务，GPU业务收购自美国图芯(Vivante) 。现在是国内排名第1、全球排名第7的芯片IP授权服务商 。
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△图源：芯原2021年报
国产GPU最近一段时间借助IP授权多点开花，纷纷流片成功或量产，算是迈出了艰难的第一步 。
IP授权模式除了能减少投入加速回报，还能迅速积累经验、逐步建立起人才队伍 。
有了积累之后，才可能像苹果、三星一样攀登架构授权+IP自研之路 。
事实上，就连苹果的自研IP也并非一帆风顺，分手3年后又回头重新与Imagination合作，据市场传闻有专利方面的原因 。
IP核供应商早已用技术优势与专利权构筑起护城河，芯片设计公司想绕过就要付出更大的代价 。
如手机GPU搭载光线追踪成为一大趋势，Imagination与高通走在前面，苹果如坚持自研，就要绕过已有专利提出新方法，如此则面临跟不上产品更新换代节奏的风险 。
最后，一款GPU能否成功走入市场也不光是硬件的事，配套的编程接口和软件支持也很重要 。
像英伟达能成为GPU市场上的霸主，除了硬件性能强大，CUDA计算平台生态也是一大原因 。
AMD对应推出的ROCm开放计算平台，短时间内也难以撼动CUDA的统治地位 。
像摩尔线程、壁仞科技这样的国产GPU创业公司，还有很长的路要走 。
国产GPU，为何是现在？
国产芯片创业上一轮爆发与AI热潮同步，聚焦于数据计算，也就是各类DPU、NPU 。
15年开始，诞生了地平线、寒武纪、燧原这一批AI芯片独角兽，随后BAT华为等大厂也纷纷亲自下场 。
20年下半年开始，资本市场上讲出了包括图形渲染在内的全功能GPU的新故事 。
壁仞科技、摩尔线程先后成立并大笔融资，芯动科技、兆芯等老牌芯片公司的独立显卡项目也在这附近官宣 。
这段时间几件大事，或许都有影响在其中 。
首先要说的是，2020年国家全面推广信创产业，其中涉及芯片、服务器的国产替代、自主可控 。
芯动科技就把“信创”列为风华1号的主要应用方向之一，还与国产操作系统统信达成生态合作，完成国产GPU与国产OS的适配 。
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