游戏主机的设计思路完全不同于PC 。通常每个世代游戏主机的核心部件如CPU、GPU、DRAM等硬件的性能指标是不变的，而且主机存在成本控制、体积、12V供电等物理限制因素，所以游戏主机的硬件性能不会领先于同期高端桌面处理器 。游 戏主机的画质、音效、操控等实际体验非常看重开发人员对CPU、GPU等硬件优化和底层API等软件优化 。在上述一系列限制因素的共同作用下，同时集成了较高性能CPU和GPU的AMD定制化“APU”成为了索尼和微软的首选，而任天堂的Switch采用英伟达的Tegra芯片 。以索尼PS5为例，它的GPU搭载了以RDNA2微架构为基础的36组运算单元和 Zen2 CPU共用16GB GDDR6 DRAM，主频最高2.23GHz，可以提供10.3TFLOPS的算力，是前代PS4的5.6倍 。在索尼独家 Game boost、GNM底层API和GNMX高级API等技术支持下，兼容前代PS4和PS4 Pro的游戏，支持光线追踪、4K 120赫 兹HDR游戏、8K显示 。
PC GPU主要分为集成GPU和独立GPU 。目前，大部分集成GPU已经和CPU被设计为一颗SoC，二者通过 SoC内部的高速总线实现互联，而独立GPU多采用PCIe总线与CPU实时通讯 。当前，集成GPU主要由英 特尔和AMD提供，独立GPU主要由AMD和NVIDIA提供 。PC的GPU需求不同于追求多路互联和“交火”的服务器GPU，不同于追求高度稳定的汽车GPU，不同于 追求省电和小体积的手机/平板GPU 。PC的GPU需要在性能、拓展性、能效方面做到平衡 。拥有先进制程 和封装，TDP（热设计功耗）15-25W的集成GPU或独立GPU可以满足轻薄笔记本电脑的图形需求，TDP 25-150W 的独立GPU可以满足游戏本的图形需求，TDP75-320W的独立GPU可以满足台式的图形需求 。2020年英特尔在其架构日中首次推出Xe GPU架构 。Xe微架构可以满足从集成/入门图形需求到数据中心 和高性能计算的需求 。Xe的推出标志着英特尔向高性能独立显卡领域的扩张 。
【graphics 530 graphics显卡】三、知己知彼：GPU的全球格局与行业龙头
2020年全球GPU市场价值预计为254.1亿美元，预计2027年将达到1853.1亿美元，年平均增速为32.82% 。按GPU的类型进行划分，市场可以细分为独立、集成和混合 。2019年，集成GPU占GPU市场的主导地位，但是由 于混合GPU同时拥有集成和专用GPU的能力，所以混合细分市场预计实现最高复合增长率 。按GPU的设备进行划分，市场可细分为计算机、平板电脑、智能手机、游戏机、电视、其他 。就收入而言，智能手 机细分市场占比最大，在未来也将保持这一趋势 。但是，由于医疗等其他设备中对小型GPU的需求不断增加，预计 未来的年复合增长率将最高 。按GPU的行业进行划分，市场可细分为电子、IT与电信、国防与情报、媒体与娱乐、汽车、其他 。由于GPU在设计 和工程应用中的广泛使用，预计汽车细分行业的年复合增长率最高 。按GPU的地理区域划分，市场可细分为北美、欧洲、亚太和其他地区 。亚太地区在2019年主导了全球GPU市场，预计在整个预测期内将保持主导地位 。
全球GPU已经进入了寡头垄断的格局 。在传统GPU市场中，排名前三的Nvidia、AMD、Intel 的营收几乎可以代表整个GPU行业收入 。英伟达的收入占56%、AMD占26%、英特尔占18%。在手机和平板GPU方面，联发科、海思麒麟、三星Exynos的GPU设计主要基于公版ARM Mali GPU或PowerVR微架构 。高通骁龙Adreno和苹果A系列采用自研GPU微架构 。2019Q2，ARM、高通、苹果、Imagination科技、英特尔是全球智能手机和平板的前五大 GPU供应商 。同期ARM Mali在以上五大GPU供应商中占43%的市场份额，高通Adreno占36% 的份额，苹果占12%的份额 。
四、国产GPU自主之路：详解国产GPU
国产GPU的发展落后于国产CPU，直到2014年4月，景嘉微 才成功研发出国内首款国产高性能、低功耗GPU芯片— JM5400 。在国产GPU的开发中，GPU对CPU的依赖性和 GPU的高研发难度，阻碍了该产业的快速发展 。首先，GPU对CPU有依赖性 。GPU结构没有控制器，必须由 CPU进行控制调用才能工作，否则GPU无法单独工作 。所以 国产CPU较国产GPU先行一步是符合芯片产业发展逻辑的 。再者，GPU技术难度很高 。Moor Insights & Strategy首席 分析师莫海德曾表示：“相比CPU，开发GPU要更加困难，而GPU设计师、工程师和驱动程序的作者都要更少 。”国内 人才缺口也是国产GPU发展缓慢的重要原因之一 。在芯片行 业，一般来说，培养一位拥有丰富经验并且能够根据市场动 态及时修改芯片设计方案的成熟工程师，至少需要10年 。
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