英特爾在獨立GPU領域卷土重來，在IPU領域亦不斷出新，借助在硬件、軟件、架構和制程方面的革新以及IDM2.0戰略重兵壓陣。

　　AMD收購賽靈思落定之后，補齊了FPGA的短板，前不久AMD又宣布以約19億美元收購云服務提供商Pensando，至此AMD正式進入DPU領域，為其數據中心藍圖補上關鍵一環。英偉達雖收購Arm被迫“放手”，但已有基于Arm的CPU作為重要“補給”，并通過收購補齊DPU，欲在異構時代大展身手。

　　三大巨頭的火拼已然深入腹地，英特爾、英偉達、AMD的爭奪已呈現出“全面戰役”的態勢。

　　在異構計算領域，GPU可說是必須倚重的“彈藥”。

　　作為異構時代和新興應用驅動下的最大受益者之一，隨著服務器、汽車、人工智能、邊緣計算等領域對算力和AI性能需求的不斷提升，GPU憑借自身在并行處理和通用計算的優勢高歌猛進，市場得以持續高速成長。

　　據VerifiedMarketResearch的數據，2020年全球GPU市場價值為254.1億美元，2027年有望達到1853.1億美元，年平均增速高達32.82%。

　　目前GPU被廣泛地運用于PC、游戲、數據中心、高性能計算、智能汽車等領域。值得注意的是，游戲與PC是其傳統主戰場，而數據中心、高性能計算和智能汽車將成為GPU增長的新引擎，不同應用對GPU的需求也各有側重。

　　據了解，游戲主機的設計思路著重提升體驗，側重開發人員對CPU、GPU等硬件優化和底層API等軟件優化。而PC的GPU需在性能、拓展性、能效方面做到平衡，主要有集成GPU和獨立GPU兩類，大部分集成GPU已與CPU集成為SoC，而獨立GPU多采用PCIe總線與CPU實時通信。從高性能計算和服務器來看，對GPU具有大數據量的快速吞吐、超強穩定性、長時間運行等嚴格要求;汽車GPU需滿足諸如AEC-Q100等車規認證，并支持專用的圖形API，并且未來的趨勢是汽車CPU將和GPU組成SoC，從分布式向中心化發展。

　　在多年鏖戰之后，全球GPU呈現寡頭壟斷的格局，英偉達是絕對的霸主，AMD緊隨其后，但在英特爾重返獨立GPU戰場之后，原本的平衡將被打破。

　　通過技術革新、場景拓展、外延并購，加上依托于CUDA軟件堆棧對GPU通用計算能力的不斷發掘，英偉達成為GPU領域的佼佼者，引領全球GPU發展。2022財年，英偉達收入創紀錄，達到269.1億美元，同比增長61%。

　　翻看英偉達的營收結構可以發現，受益于對英偉達Ampere架構產品的強勁需求，游戲成最大動力，數據中心市場增速最快，創106.1億美元新高;而汽車業務雖有下滑，但后續仍將持續收獲。其下一步布局也是火力全開：已推出新一代桌面GPU和筆記本電腦GPU;面向數據中心的下一代GPUHopperGH100芯片或超過1400億個晶體管，并將采用臺積電5nm節點的多芯片模塊(MCM)設計。且下一代自動駕駛芯片Orin計劃用于2022年量產，算力將達到254TOPS，目前已經獲得蔚來、理想、沃爾沃、奔馳等多家整車廠項目。

　　經過近些年的“突飛猛進”，AMD在CPU和GPU市場均站穩了市場第二的位置。在GPU布局上，2022年AMD通過新的頂級、中端和入門級GPU，進一步擴展顯卡市場，同時配備新的AMDSoftware支持。在數據中心領域，AMD也激進不止，前不久發布了基于GPU架構的InstinctMI200加速卡，致力于HPC和AI加速。其采用第二代CDNA架構(專為優化數據中心計算工作負載而設計)，是首個多芯片、首個支持128GBHBM2E顯存的GPU，也是首款Exascale級(百億億次級)GPU。同時還推出了新型面向數據中心GPU——下一代RadeonProV620，旨在滿足云應用、3D工作負載等對GPU加速日益增長的需求。

　　在PC等集成GPU領域占據領先優勢的英特爾，自前幾年宣布重回獨立GPU戰場之后，招數凌厲，不斷精進。2020年底，英特爾在其架構日中首次推出XeGPU架構，Xe微架構可滿足從集成/入門圖形需求到數據中心和高性能計算的需求。同時，英特爾發布了其首款數據中心服務器GPU，完成了“CPU+GPU+FPGA”混合XPU架構的全面構建。

　　在2021年架構日上，英特爾即重磅推出兩款獨立GPU。而在前不久舉辦的投資日上，英特爾發布兩款GPU，分別面向游戲領域和數據中心。接著，英特爾宣稱，代號為ATS-M的數據中心GPU將于第三季度發布，其集成多個Xe內核、AV1硬件編碼器、GDDR6內存、光線追蹤單元等，可提供每秒150萬億次運算。不止如此，面向傳統陣地PC領域，英特爾也志在必得，分別推出了面向筆記本電腦平臺的Arc銳炫系列顯卡和面向臺式機的首款A3系列顯卡——銳炫A380GPU。而且，不僅僅是A380，具有更高性能的英特爾銳炫A5系列和A7系列也將于今年夏季面市。

　　在硝煙四起的GPU領域，火力全開的英特爾或將全方位向AMD與英偉達發起挑戰。

　　直接來看，英特爾、英偉達和AMD三大巨頭的異構“拼圖”均已大致成形。

　　在這三大巨頭中，顯然英特爾的異構組合更具底蘊。過去五年來，確立“以數據為中心”轉型目標的英特爾，持續通過并購等動作豐富自身在數據中心領域的布局，包括收購優質的FPGA、eASIC、ASIC公司，再加上研發獨立GPU、IPU、神經擬態芯片、量子計算芯片，以及研發統一編程軟件工具oneAPI，為CPU、GPU、FPGA和其他加速器在內的異構計算提供統一簡化的應用程序開發編程模型，實現了覆蓋多重架構的產品組合。

　　加之最近IDM2.0策略的大舉擴張，以及宣稱開放x86、高調加入RISC-V陣營的一系列動作，讓英特爾在異構化時代手握多張“王牌”，更加游刃有余。

　　而從AMD來看，其業務長期聚焦在CPU和GPU兩大核心領域，FPGA則是其最大短板。但在AMD宣布以全股份交易方式完成了對賽靈思的收購之后，憑借賽靈思在FPGA、可編程SoC及ACAP領域的深厚積累，為AMD提供了橫向云端及邊緣計算實力的走強補充了“營養”。AMD與賽靈思的合并，不僅將著力提升其整體的數據中心業務競爭力，還將在數據中心異構化時代獲得更多籌碼。

　　在Pensando被AMD收入囊中之后，意味著AMD不僅正式切入到DPU領域，也讓AMD的業務已完整涵蓋CPU、GPU、FPGA、DPU，構建了基本完備的算力“拼圖”。

　　以GPU縱橫江湖的英偉達，為成全其“GPU+CPU+DPU”的路線，英偉達先是高調宣布收購Arm，后花費69億美元收購以色列網絡設備商Mellanox補給DPU。盡管最終“毫無意外”地收購Arm折戟，但其已在大力投入CPU開發，并于2021年的GTC大會上正式推出面向數據中心AI和高性能計算應用的自研CPU——基于ArmNeoverse架構的Grace芯片。根據協議，英偉達取得了ARM將近20年的架構授權，未來可通過ARM授權IP來開發ARM架構CPU。

　　對于英偉達來說，GraceCPU的研發意義深遠，因GPU需搭配CPU運算，此招將使其在CPU方面不再受限，CPU的自立自強也將使其異構融合更綱舉目張。

　　面臨全面較量，三大巨頭也有著不同的隱憂。

　　有行業人士分析，AMD還需要時間消化和整合GPU+CPU+DPU+FPGA，擴展為云、企業和邊緣客戶提供領先解決方案的能力;英偉達倚重的GPU未來在數據中心加速領域或面臨ASIC的蠶食;而英特爾還是一個基因屬于CPU的公司，而在GPU上的投入需要配合CPU的成長，因此處理好CPU和GPU之間的發展沖突將是巨大挑戰。此外，在IDM2.0的指揮棒下，投資重心不可避免向先進制造傾斜，如何平衡各大XPU的創新與整合投入資源也需要仔細掂量。

　　需要指出的是，隨著ChipletUCIe協議的確定，設計規模可增加數倍，如CPU、GPU和DPU均可平行擴展N倍;或實現垂直整合，CPU+GPU+DPU可合并成一個超異構的單芯片，或是兩兩合并。

　　因而，不同系統如何并行不悖以及如何高效的自適應交互，將成為巨頭們面臨的全新挑戰。誰能在這方面先行一步，誰將放大未來的贏面。

　　在重新披掛上陣之后，三大巨頭的對決也將火力全開。

　　除了應對“xPU+”的架構創新、生態構建和執行力的持續考驗之外，真要實現超異構計算，不得不說，制程和封裝才是將理念化為實際產品的關鍵。

　　先說工藝，以及相關的產能因素。

　　無論是CPU、GPU還是DPU、FPGA，都是先進工藝的先行者。要想與一眾高手對決，采用最先進的工藝當是王道。

　　近期有消息顯示，臺積電在其3nm工藝良率方面存在困難，如果3nm良率問題繼續存在，許多客戶可能會延長5nm工藝節點的使用時間，從而影響客戶諸如AMD、英特爾、英偉達的芯片出貨。

　　這使得產能緊缺導致的供應瓶頸成為他們面臨的阻力之一。正如英偉達發布財報時表示，鑒于全球芯片和晶圓生產能力短缺，未來供應方面限制仍將是一個不利因素。據報道，英偉達已在2021年第三季度預付臺積電約16.4億美元，并將在2022年第一季度支付17.9億美元，整個長期訂單預付款將達到69億美元，遠高于他們之前支付的價格。

　　相對于英偉達和AMD，英特爾的優勢是其正在大力發展的代工業務。雖然目前在代工方面英特爾技術尚未突破5nm，但如果按照其技術路線圖，2025年將可看齊臺積電的代工水平。或許，屆時英特爾可全力支撐自己的先進制程設計，在x86、Arm和RISC-V的異構整合層面更加游刃有余，并在產能保障上優先供應，其IDM2.0戰略背后的深意或比想象得更加深遠。

　　此外，異構計算繞不過去的就是異構集成和先進封裝。異構集成與先進封裝技術的進步使在單個封裝內構建復雜系統成為了可能，能夠快速達到異構計算系統內的芯片所需要的功耗、體積、性能的要求。

　　在先進封裝層面，看起來作為傳統IDM的英特爾似乎更具優勢，而AMD原本也是IDM，只是后來將芯片制造業務剝離出去了，但該公司依然具備制程和封裝的基因。過去幾年，AMD因其率先推向市場的chiplet和互連技術而占得了先機，在此基礎上，該公司推出了新一代封裝技術，也就是3D堆疊V-Cache。在這方面，賽靈思也可為AMD提供幫助，因為賽靈思已為其自適應FPGA平臺構建了一系列高性能封裝和互連技術。

　　對于英偉達而言，作為一家純粹的Fabless，在異構整合的制程和封裝方面略遜于英特爾和AMD，不僅在高性能應用領域，在制程和封裝方面對合作伙伴的依賴度更高一些。

　　對比之下，英特爾多路并進，在Co-EMIB、UCIe、Foveros等方面不斷推進。特別是在3D封裝部分，英特爾已推出FoverosDirect，實現了向直接銅對銅鍵合的轉變，通過HBI技術以實現10微米以下的凸點間距，讓不同芯片之間可實現10倍以上的互聯密度提升。而且前不久其為超算研發的頂級加速卡PonteVecchio，集成晶體管數量突破1000億個，使用5種不同的制造工藝，在內部封裝了多達47個不同的單元(Tile)，成為采用Foveros的3D堆疊封裝技術和Co-EMIB連接技術的“集大成者”。

　　據咨詢機構YoleDeveloppement數據顯示，2021年半導體廠商在先進封裝領域的資本支出約為119億美元。該機構表示，2021年先進封裝市場體量約為27.4億美元，同時預測該市場到2027年將實現19%的復合年化增長率，屆時先進封裝市場體量將達到每年78.7億美元。

　　如此來看，未來的爭奪也將在架構創新、工藝、封裝等全面展開，在這些方面三大巨頭或需面面俱到。