隨著國內AI大模型的密集推出，為模型訓練提供算力基礎的GPU芯片作用愈加凸顯。由于目前我國高端GPU仍多依靠進口，因此，國產GPU的研發進展也受到產學研界的多方關注。

6月15日，國內芯片企業中天恒星科技有限公司（以下簡稱“中天恒星”）推出自主研發的國產GPU架構“天狼星”。據中天恒星聯合創始人兼總架構師鄧仰東介紹，這是中天恒星在清華大學多年的研究基礎上，所設計的完整的具有自主知識產權的GPU架構。

《中國經營報》記者獲悉，目前很多國產GPU的IP授權來自第三方購買，優點是由于采用技術成熟能快速投入商用，但缺點則是難以形成成熟的圖形顯卡級GPU，核心電路專利無法自控和自主迭代。鄧仰東則表示，區別于目前多數國產GPU廠商的路線，此次“天狼星”架構的設計為完整自主研發，從數學公式推導開始，架構設計、算法模型、原理驗證、硬件實現和驅動開發等環節全部正向設計，核心IP完全自主可控，擁有圖形GPU完整知識產權，并已申請專利和著作權數百項。

(資料圖片僅供參考)

天眼查顯示，中天恒星成立于2019年，主營業務為集成電路、半導體材料領域內的技術開發。據公司創始人黃永介紹，第一代“天狼星”架構芯片設計驗證完成于2019年，2021年正式誕生，今年該架構實現量產，將面向億級訂單市場。

克服兩大設計難點

除了3D圖形引擎外，此次“天狼星”GPU架構也帶來了諸多亮點。據中天恒星方面介紹，新架構在3D圖形引擎基礎上，搭載了2D圖形加速與視頻引擎。同時，采用了自主可控、靈活優化的指令集及SIMT計算框架。此外，能夠支持物理真實渲染。

對此，鄧仰東指出，要完成這些設計，背后主要包括兩大技術挑戰。“一個是架構級的設計，另一個則是架構仿真驗證需要多年技術經驗的積累。”他表示。

架構級設計在鄧仰東看來是一門統籌藝術。“GPU本身的資源，所有的計算資源是一樣的，大家都用32比特或者64比特的浮點運算單元，這是一個配合的問題。”同時，他指出，GPU有很多個核共享緩存，每個核內有自身的計算單元，還有通往片外的各種通道以及一些針對圖形紋理的緩存。這些模塊單獨拎出來不難，但難的是如何配合實現GPU整體性能的最優。

“換言之，如何通過統籌協調，能夠適應絕大多數圖形應用。在大多數情況下，均衡的設計保持性能每秒至少30幀，這是一個極具挑戰的地方。”他表示。

另一方面，鄧仰東指出，架構仿真的時間非常長，需要經驗也需要直覺，去找出架構問題到底出在哪里。“這方面也是一個很大的挑戰，需要有多年的積累才能去做這件事。”

高難度設計完成的背后，也給“天狼星”帶來了獨特的市場優勢。除了面向目前需求強勁的億級訂單市場外，“天狼星”以清華大學超過10年研究基礎為依托的自研核心架構，確保產品迭代自主可控，極大彌補了目前國產GPU架構設計領域的空白。

據悉，目前國內芯片設計已經完成全面驗證，能夠確保流片成功，同時上下游產業鏈都已作好準備充分，具備完備的芯片交付能力。

價值空間巨大

對于此次“天狼星”架構的出現，業內也給予了高度評價。國際信息顯示學會中國總裁、俄羅斯工程院外籍院士嚴群指出，現在很少有人再看電視，因為這一體驗已經被手機端、PAD端等便攜設備全部替代，但是一旦需要有交互體驗的時候，我們就會重新回到大屏，而這個時候，就非常需要有渲染的、真實的、能夠融入其中的體驗。

“現在所有顯示器都可以稱為被動式顯示技術，觀看的人對它的信息傳輸只有接收，沒有互動，一旦顯示屏加上很多GPU功能，有了沉浸式三維影像呈現、交互體驗，那就不是傳統的電視了，重新回到這些有渲染的、真實的、你可以融入其中的體驗，這種體驗非常不得了。”嚴群表示，這將是“天狼星”的一大價值。

上海市集成電路行業協會秘書長郭奕武則認為，中天恒星自研架構具備的3D圖形渲染、指令集自主可控、框架結構，決定了其未來的產品用途非常廣泛。而現在正值非常好的產業關口，即產業革命和新技術革命的興起，包括云計算、數字化、智能汽車、云端到邊緣等產業化，都需要GPU這樣的大算力，這也意味著，“天狼星”未來將有非常大的市場空間。

嚴群進一步指出，目前ChatGPT很火，雖然現階段還處于幼兒園、小學階段，但這已經很可怕了。如果未來有了交互能力，以后靈魂是體現在數據里，從生成式Chat變成交互式GPT，這時候大數據經過人工智能的學習訓練以后，會遠遠超過人類的智力和能力，而這才是真正元宇宙的目標。

“我覺得現在真是一個很好的時機，要抓住它，潮流也在往這個方向走，機會非常多。我國如果能夠把這個能力逐步提上去的話，不見得會比別人落后，因為你抓住的是更高層級的價值點。”嚴群表示。

（文章來源：中國經營網）

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