前言

　　在各行各业的大数据和AI的活用环境复杂化中，算力的需求不仅仅是量的增加，算力的形式也发生改变，多元化算力的概念被提出，正是由于算力市场出现由于技术因素的供不应求。其中，异构计算是典型的多元算力。跨越标量（CPU）、矢量（GPU）、矩阵（ASIC）、空间（FPGA）的异构计算，已经成为企业推动IT基础设施重构的重要力量。异构计算能够整合不同架构的运算单元，进行并行计算，根据专用硬件的特性设计其应用场景，从而更大程度释放算力。

一、异构计算的内涵

异构计算，是指不同架构的计算。在很多场景里，用户已经习惯了大部分，甚至所有的计算任务都交给CPU，仿佛CPU已约等于x86一种架构，且CPU里面的逻辑核就应该是相同的。但随着云计算的普及、AI的爆发、计算场景的丰富，CPU作为通用处理器处理特定场景的计算任务的瓶颈越来越突出，大家越来越需要使用不同架构的专用芯片来进行计算。

　　异构计算是多元算力的典型。跨越标量（CPU）、矢量（GPU）、矩阵（ASIC）、空间（FPGA）的异构计算，如今已经成为企业推动IT基础设施重构的重要力量。其能够将不同架构的运算单元整合到一起进行并行计算，以最适合的专用硬件去做最适合的事，如密集计算或外设管理等，从而达到性能和成本的最优化。因此很多企业开始尝试使用异构计算来化解算力瓶颈，挖掘和实现算力增长。

二、异构计算处理器特性对比

　　随着计算机视觉、数字孪生等产业的发展，算力需求大幅增长，对计算效率、计算能耗等都提出了更高的要求。而CPU作为通用处理器处理特定场景的计算任务的瓶颈越来越突出、GPU功耗过高等弊端逐渐显现。

　　异构计算将原本是CPU处理的场景，解耦出来由专用芯片进行处理。各异构处理器的特性有所不同，使用于不同功能需求的场景。以下对各处理器的特性进行简单对比：

图表：CPU、DPU、ASIC、GPU、FPGA特性简单对比

资料来源：中投产业研究院

　　三、中国CPU处理器市场规模

　　全球CPU处理器市场主要由Intel和AMD两大巨头垄断，2021年两大CPU巨头Intel和AMD营收合计超过900亿美元。中国国产CPU最强性能相当于海外巨头中端产品，生态建设相比于海外巨头仍有不小差距，芯片代工制造换届国产化率较低，是海外“卡脖子”重要环节。

　　中国CPU市场广阔，通常情况下，一台个人电脑只装一颗CPU，服务器装载的数量不定，以两颗为主。2021年国内PC出货5720万台，服务器出货391.1万台。以服务器CPU平均售价0.8万元，桌面CPU单颗2000元测算国内CPU市场规模可得2021年中国服务器CPU市场规模为626亿元。

图表：2014-2021年中国服务器CPU市场规模测算

单位：亿元

数据来源：中投产业研究院

　　四、中国DPU处理器市场规模

　　随着这几年国内DPU市场空间逐渐打开，根据相关机构的数据，2020年中国DPU产业市场规模达3.9亿元，预计到2025年中国DPU产业市场规模将超过565.9亿元，期间CAGR高达170.6%。

　　国内厂商中，华为，阿里，百度，腾讯也在近几年针对自身服务器进行自研与外购DPU，针对的主要功能在于数据，存储与安全方面。初创企业中科驭数、星云智联、大禹智芯、芯启源等都在加速各自在DPU赛道的布局。上市公司中，左江科技DPU已完成封装测试工作，功能均符合设计标准，目前正在与潜在客户进行沟通。神州数码拟建设信创实验室，研发新型DPU算力设备。

五、中国GPU处理器市场规模

　　全社会对算力需求将长期保持提升态势，而GPU属于半导体中集成电路中最复杂，技术水平要求最高的逻辑器件，是领域支撑众多科技领域发展的底层核心，是数据计算的核心底座，在商业计算、人工智能等诸多板块均有着较为广泛的使用，是科技行业的重要支撑。

　　截至2022年三季度，PC GPU出货量总体下降了25.1%，其中台式机显卡下降了15.43%，笔记本显卡下降了30%。虽然GPU市场整体出货量有所下降，但NVIDIA的离散GPU市场份额大幅上升，与此同时AMD市场份额跌至个位数以下。NVIDIA占据88%的市场份额，AMD为8%，英特尔为4%。

　　2022年中国加速服务器市场规模达到67亿美元，同比增长24%，其中GPU服务器依然是主导地位，占据89%的市场份额，达到60亿美元。2022年全球GPU市场规模达到了448.3亿美元，国内外市场空间正在积极增长，年复合增长率达到32.8%。

六、中国ASIC处理器市场规模

　　2023年以来，ChatGPT的爆火代表着AI芯片技术的新一轮突破。目前，龙头寒武纪已发布对外应用指令集，ASIC将是未来AI芯片的核心。

　　2021年中国人工智能芯片行业的ASIC市场规模约为4.7亿元，未来中国ASIC市场规模将会持续增长。2019-2025年，全球ASIC芯片市场规模预计将达到247亿美元，在预测期内以8.2%的复合年增长率增长。

　　随着机器学习、边缘计算的发展，大量数据处理任务，让人们对计算效率、计算能耗等都提出了更高的要求，在此背景下，ASIC芯片开始受到重视，国外谷歌、英特尔、英伟达等科技巨头相继发布了TPU、DPU等ASIC芯片，国内寒武纪、比特大陆、地平线等公司也都推出了深度神经网络加速的ASIC芯片。

七、中国FPGA处理器市场规模

　　国内FPGA市场空间广阔，但是基本被龙头企业赛灵思、Altera等垄断。国产FPGA芯片技术不足以与国外厂商竞争。但也有复旦微电作为少数拥有自主FPGA技术的企业开始在该市场有所突破，成为国内FPGA产业发展的主要力量。

　　2021年，全球FPGA芯片产业规模约为68.6亿美元，同比增长12.8%。

　　2013年中国FPGA的规模为26.2亿元，2021年中国FPGA的规模增长至208.3亿元，截至2022年中国FPGA行业市场规模达到225亿元。

图表：2017-2022年中国FPGA行业市场规模

单位：亿元

数据来源：中投产业研究院