异构计算行业分析及异构计算行业发展趋势

• 郭梦 2023年9月12日 来源：互联网 285 11
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高性能计算类应用的发展，驱动算力需求不断攀升，但目前单一计算类型和架构的处理器已经无法处理更复杂、更多样的数据。数据中心如何在增强算力和性能的同时，具备应对多类型任务的处理能力，成为全球性的技术难题。在计算领域芯片企业的不断探索和研究中，异构计算成为

高性能计算类应用的发展，驱动算力需求不断攀升，但目前单一计算类型和架构的处理器已经无法处理更复杂、更多样的数据。数据中心如何在增强算力和性能的同时，具备应对多类型任务的处理能力，成为全球性的技术难题。在计算领域芯片企业的不断探索和研究中，异构计算成为公认的算力突破“抓手”。

异构计算行业分析及异构计算行业发展趋势

异构计算，顾名思义是指多种计算单元(例如CPU、GPU、DSP、AI加速器、FPGA等)的搭配、集成和融合。通常情况下，异构计算架构的芯片中既有CPU等传统的通用计算单元，也有高性能的专用计算单元。

异构计算行业可以分为以下几个分类：

1. GPU计算：利用图形处理器(GPU)进行计算，适用于需要大规模并行计算的任务，如深度学习、科学计算等。

2. FPGA计算：利用可编程逻辑器件(FPGA)进行计算，适用于需要高度定制化和低功耗的任务，如物联网设备、加密算法等。

3. CPU-GPU协同计算：将中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)结合起来进行计算，充分发挥两者的优势，适用于需要综合计算能力的任务，如游戏开发、科学模拟等。

异构计算行业的优点包括：

1. 高效能：异构计算可以充分发挥不同计算资源的优势，提高计算效率和性能。

2. 灵活性：异构计算可以根据不同任务的需求，灵活选择合适的计算资源进行计算，提供定制化的计算能力。

3. 节能环保：异构计算可以通过合理利用不同计算资源，降低能耗和碳排放，提高能源利用效率。

异构的优势显而易见，与此同时暴露出的技术难题也越来越多。一是异构计算产品需要面对不同的系统架构、指令集和编程模型，需要降低多样计算带给软件开发者的难度;二是异构计算芯片产品除了要在芯片设计层面实现突破之外，还需要解决在芯片制造和封装过程中不同结构之间的适配和升级问题;三是异构计算要实现性能的多样性合一，使其同时满足人工智能训练、推理、图像视频处理等各种不同的需求。

异构计算行业上中下游

(1) 上游主要包括计算硬件和芯片设计厂商，如NVIDIA、AMD、英特尔等。他们负责研发和生产各种类型的计算加速器和处理器。

(2) 中游主要包括计算平台和解决方案提供商，如云计算服务提供商、数据中心运营商等。他们提供基于异构计算的计算平台和解决方案，满足各种计算需求。

(3) 下游主要包括应用开发商和终端用户，如科学研究机构、企业等。他们利用异构计算平台和解决方案进行应用开发和计算任务处理，满足各种需求。

据中研普华产业院研究报告《2023-2028年中国异构计算行业市场前瞻分析与未来投资战略规划报告》分析

与传统的通用计算芯片相比，异构架构具有高性能、低功耗等显著优点。而且，相对于专用计算芯片，即使新的算法出来，异构架构的芯片也可以依赖通用计算单元加以支持，不至于很快就被淘汰，从而延长了芯片的生命周期。所以在采用先进工艺所需要的投入越来越大的情况下，异构计算会成为业界主流的选择。

据了解，现在大多数异构计算芯片使用的都是不同供应商的IP，需要庞大的芯片设计团队，去完成包括IP相互验证在内的技术维护和设计工作。

相比芯片级异构，板级异构计算的优势是比前者更加灵活。但缺点也很明显，毕竟主板和主板之间连接起来使用，一是体积天生比较大，再者就是板与板之间连接的带宽和功耗都很难达到最优解。

所以，异构计算想要有所突破，或者说是适应现在以及未来的应用需求，就需要有新的技术来支持。

目前异构并行计算向着以下几个方向发展：(1)集群计算。这是传统高性能计算的领域。但是今天高性能计算已经演变成了异构并行计算的一部分，越来越多的高性能计算集群使用GPU、MIC、FPGA等。(2)单机计算。推动单机计算向异构并行计算发展的主要动力是游戏、计算机辅助设计等，而主要表现是GPU+CPU的异构计算。(3)移动计算。近几年发展表明，人们对手机的需求比对PC的需求更大。目前几乎所有的移动芯片解决方案都是异构的，除了有CPU、GPU之外，还有视频编解码单元、音频处理单元。倾向于把更多工作内容转移到手机上，但是为了保证续航时间，移动处理器的设计一开始就不是以高性能为目标，这使得要在移动处理器上获取高性能是比较困难的。(4)嵌入式计算。在一些恶劣工作环境下，只有DSP和FPGA能够满足要求。

异构计算行业研究报告旨在从国家经济和产业发展的战略入手，分析异构计算未来的政策走向和监管体制的发展趋势，挖掘异构计算行业的市场潜力，基于重点细分市场领域的深度研究，提供对产业规模、产业结构、区域结构、市场竞争、产业盈利水平等多个角度市场变化的生动描绘，清晰发展方向。

欲了解更多关于异构计算行业的市场数据及未来行业投资前景，可以点击查看中研普华产业院研究报告《2023-2028年中国异构计算行业市场前瞻分析与未来投资战略规划报告》。

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