GPU发展简史:属于它的故事,可能才刚开始

GPU发展简史:属于它的故事,可能才刚开始

GPU发展进程

GPU发展史:也许故事才刚开始

GPU,英文全称Graphic Processing Unit,中文名称叫图形处理器,在电子领域它是一种专门设计的、主要应用于图形信号处理的单芯片处理器,在电脑中,如果你的显卡是独立显卡,那么GPU一般就处在PCB板的中心。

跟CPU的诞生不同,GPU是先拥有理论和雏形,然后等计算机技术发展到出现较为复杂的图形后,它才正式登台:

1962年,麻省理工学院(MIT)的博士伊凡•苏泽兰发表的论文以及他的画板程序奠定了计算机图形学的基础。在随后的近20年里,计算机图形学在不断发展,但是当时的计算机却没有配备专门的图形处理芯片,图形处理任务都是CPU来完成的。与此同时,因为计算机技术还没有出现大的突破,对于图形处理的需求也没有那么迫切,甚至绝大部分人还没有使用过计算机。

当然,随着计算机技术的发展,在电影行业及工程行业,对于计算机在图形处理方面的需求迫在眉睫,1984年,SGI公司推出了面向专业领域的高端图形工作站,才有了专门的图形处理硬件,俗称图形加速器。它们开发的图形系统引入了许多经典的概念,比如顶点变换和纹理映射。在随后的10年里,SGI又不断研发出了一系列性能更好的图形工作站。但是,由于价格非常的昂贵,在消费级市场很难获得普及,用户非常小众化。而这段时期,在消费级领域,还没有专门的图形处理硬件推出,只有一些2D加速卡。

真正的改变发生在1995年,就是在这两年间,万维网和网页浏览器被发明出来,与此同时互联网建设如火如荼,桌面系统的成熟也让个人计算机走进千家万户,这一切都推动了GPU的发展:1995年,3Dfx公司发布了消费级领域史上第一款3D图形加速卡voodoo,这也是第一款真正意义上的消费级显卡。

注意,这里是3D图形加速卡,它的实质是非GPU芯片为核心的显卡,而非GPU。

从这个历程中,我们可以看到一件事——消费者对于图形处理的需求将随着计算机的普及变得更加复杂高深。而这就需要显卡拥有更为非凡的能力,而不仅仅是图形的加速处理。

GPU发展简史:属于它的故事,可能才刚开始

而后在接下来的十几年里,在PC领域GPU的框架和发展方向基本已经很清晰,

如今,GPU已经逐渐发展到的性能过剩的时代,只有在极少数显卡杀手级的游戏的最高画质下才能感觉到力不从心。这大概是游戏开发人员最高兴的事,因为制约他们的不再是硬件,而是他们的思想。

也许2006年前后,人们对于“GPU可能制约计算机技术发展”的担心已经不再出现,毕竟它已经能够挑战甚至超越同时其生产的CPU产品。

按理说故事到这里也该结束了,但2007年,苹果智能手机iPhone2G发布,一个新的时代到来。

GPU发展简史:属于它的故事,可能才刚开始

这里需要介绍的是手机GPU的各大“势力”。

在上边说了,PC端基本上就是英伟达、AMD这两家霸占了GPU市场,当然,Intel其实也能排进PC端GPU巨头的行列,不过它现在完全是集成显卡,在技术实力上没办法跟前两个大佬相比。

到了手机GPU领域,英伟达的老大地位就不保了,大家可以看下面这张图片:

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麒麟970

GPU应用前景:为什么我们要发力GPU领域?

中国半导体行业真正开始发展,我觉得应该是在加入世贸组织之后,眼界的开阔,改革开放的深化,以及经济的迅速发展,这些因素促成中国成为全球最大的制造业基地,尤其是消费电子生产基地。甚至可以说,中国成为消费电子全球产业链的一个桥梁,我们在这里接触上游和下游产业,加深了解,并在这个产业链中找到了自己的位置。

但我们在后来认识到一点:如果关键的底层技术不掌握在自己手里,那么我们现在拥有的一切基本上属于空中楼阁。

问题是我们无法在每一个领域上都投入巨大金钱和精力,这就需要我们做出选择,去选择最底层、最尖端和最关键的技术方向。

就智能手机领域来说,研发方向涉及到锂电池、摄像头及芯片、屏幕、CPU、内存芯片、声音元件、安全芯片等等,当然也包括GPU。

在过去的这些年里,续航这方面有快充技术,摄像头及芯片这个方向我们基本上放弃了研发,用的是索尼和徕卡等产业链上游厂商的供货,屏幕上取得了突破(京东方)、CPU有华为海思、内存芯片用的三星……总之,我们基本上在各个细分领域都能拥有话语权。

但在GPU这个行业,中国企业基本上完全没有建树和声量。

数据显示,从全球专利公开国看,GPU专利全球布局重心在美国。截至2015年在GPU技术领域全球共计6522个专利家族,其中1766个家族有中国专利,而其中超过总数80%的5459个专利家族有美国专利,剩余世界五大专利局的日欧韩分布也排名靠前,均有超过10%专利家族有该国专利布局。从各国公开趋势来看,在美国、中国和韩国专利布局比重呈逐年上升趋势。

而从专利技术趋势看,全球GPU领域专利IPC排名前三的分别是G06T15/00(三维图像的加工)、G06T1/20(通用图像数据处理的处理器结构;处理器配置,如流水线)和G09G5/00(阴极射线管指示器及其他目标指示器通用的目视指示器的控制装置或电路),并且近三年全球GPU专利在IPC总数排名靠前的两个领域比重有显著增加,中国在近几年的相关专利技术也都集中在前两个领域。

另外从专利权人分布看,排名靠前的公司基本上都在英美日,世界排名前三的就是英伟达、英特尔和AMD。而截至到2015年,单个中国专利权人仅持有个位级别数量的GPU技术专利家族,并且领先的这两家单位都是并购来的。

当然,这些情况的发生也可能因为在过去的这些年里,GPU并没有表现出足够让我们重视的分量,更多时候它更像是购买CPU时候买一赠一的赠品,但现在情形不同了。

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