CPU與GPU等高階運算硬體持續推動資料中心領域的關鍵應用——高效能運算(HPC)和雲端遊戲(Cloud Gaming)。制定這一市場遊戲規則的英特爾(Intel)、AMD和輝達(NVIDIA)等處理器巨擘不斷拉高硬體技術規格,在運算晶片市場中佔據難以撼動的地位。

過去幾年來,我們見證了先進CPU與GPU市場的崛起,而其背後的推動力量來自於一系列的資料中心應用,例如百萬兆次(exascale)運算以及人工智慧(AI)訓練等。

Yole, xPU tech & app

市場研究與策略諮詢公司Yole Développement針對高性能運算(HPC)和雲端遊戲發表最新調查報告——《(x)PU:用於資料中心應用的高階CPU與GPU》((x)PU: high-end CPU and GPU for datacenter applications),率先撥開超級電腦和HPC伺服器中的高階技術迷霧,深入探究高要求運算任務所需的尖端運算硬體以及對HPCaaS進行分析。

Yole技術與市場分析師Simone Bertolazzi解釋,「HPC和雲端遊戲可望在接下來幾年中進一步帶動市場成長。」從2019年到2025年間,這一市場的年均複合成長率(CAGR)為29%,並在2025年達到343億美元的市場規模。

Yole, High-end CP/GPU ecosystem

遊戲產業也正歷經前所未有的暢旺態勢。受到行動端遊戲和PC遊戲不斷成長的營收帶動,該產業在2019年的市值預期將達到1,400億美元。雲端遊戲正以一個讓消費者可在其行動終端上直接串流玩遊戲的新平台之姿,進入這個利多的環境。

由於潛在的玩家總數達到25億,Yole的運算與軟體團隊預期,在2025年以前,雲端遊戲將吸引超過2億玩家,他們主要將是主機遊戲玩家,透過自己的裝置來玩雲端遊戲。其中也包括轉型玩家,他們過去習慣了在行動裝置上玩遊戲,現在希望在智慧型手機上能獲得與在其個人電腦(PC)/遊戲主機上相當的遊戲體驗。

在當今最先進的資料中心應用中,雲端遊戲是成長最快的細分市場。Yole的分析師認為,從2019年到2025年,CPU和GPU的CAGR都將超過70%。這將使雲端遊戲CPU/GPU的市值在2025年達到140億美元。

目前只有極少數幾家公司有能力提供這一類高階CPU和GPU晶片,其中,英特爾供應CPU,也可能在近期提供GPU,而像NVIDIA這樣的無晶圓廠商則供應GPU,AMD既供應CPU也提供GPU。如果不計英特爾的整合顯卡,NVIDIA和AMD幾乎佔掉了100%的GPU市場。

近年來,英特爾一直在討論進軍獨立顯卡市場,也為PC市場推出了首款Xe晶片,並不止一次聲稱將按計劃在2020年發佈顯卡。在之前的2019年超級電腦大會(Supercomputing 2019)上,英特爾為其名為‘Ponte Vecchio’的GPU揭開了面紗,這款基於Xe架構的Exascale級GPU專門針對HPC和AI訓練。它將採用7nm製程製造,並採用英特爾的Foveros 3D和EMIB創新封裝技術。在System Plus Consulting發佈的反向工程與成本分析報告——《英特爾的嵌入式多晶片互連橋接(EMIB)技術》(Intel’s Embedded Multi-Die Interconnect Bridge (EMIB))中,即針對英特爾的解決方案進行深入分析。

yole, 3D stacking comparison

System Plus Consulting技術與成本分析師Stéphane Elisabeth解釋:「在這份報告中,我們分析了英特爾Core i7-8809G處理器,這是英特爾的第八代Core i7處理器。」他並補充說:「這款處理器把一個CPU、一個獨立GPU和HBM2封裝在一起。該GPU從4個DRAM晶片的4-Hi HBM2堆疊,帶來4GB高頻寬的快取和近200GB/s的頻寬。」而NVIDIA和AMD都採用中介層與矽穿孔(TSV)製程,英特爾的產品則採用EMIB技術。

「這包括埋在PCB基板中的橋接,構成HBM2堆疊與GPU之間的互連,」System Plus Consulting資深實驗室分析師Véronique Le Troadec詳細解釋:「這種途徑具有一些天然優勢,例如無需TSV就能實現高密度互連,以及在較大面積上支援大量的大型晶片整合…」

長久以來居於GPU市場領導地位的NVIDIA,也是主導通用運算領域的大廠之一,原因有很多:

  • NVIDIA透過無晶圓策略,很早就與台積電(TSMC)建立了合作夥伴關係,因而免於建造和經營自有晶圓廠的大量成本。
  • 深度學習和其他運算形式的崛起為NVIDIA帶來好運,使其穩居通用運算領域與遊戲利基市場的龍頭地位…