云游戏让国产GPU厂商“芯”动了
潜入黑暗哥特风的城堡建筑群，周遭夹杂着破败与辉煌的景色。一座盖利德神授塔塔尖直插云霄，让人类更靠近上帝。
阴郁神秘的氛围，白云出岫，佇立在孤崖之上的建筑，无不让玩家流连忘返。倘若无需闯关击败BOSS，纯欣赏景色倒也不赖。在《艾尔登法环》游戏世界中，每一帧画面彷佛都能用来当作风景壁纸。
蓝天白云的大草原是风景，暴风山丘的黄沙漫天是风景。栩栩如生的游戏世界不会凭空出现，它需要以高算力为地基去渲染游戏画面。这意味着，一块高配置GPU显卡不可或缺。
可当硬件终端GPU显卡逐渐接近性能极限，摩尔定律逐渐失效时，产业界必须得寻找新出路。如今将算力放在云端，已成为产业共识，云游戏应运而生。在这里人们得以进入更逼真的虚拟世界，成为任何人、做任何事情。
上述场景意味着算力激增，无形中也为国产GPU厂商提供了弯道超车的机会。
游戏画面从2D转变成3D，对图形渲染要求越来越高，一批造芯新势力顺势登场。
CPU厂商缘何不能适应3D时代？详细解释这个问题前，我们首先需要知道3D画面的形成原理。
诚如大家所知，电脑屏幕是一张拥有不同像素的田字格。要想形成3D画面，首先需要建模，通过顶点连线得到三角形即构建三维空间。接下来，便是给三角形涂颜色，再进行光栅化。最后，在电脑屏幕上贴图显示出来，虽然屏幕是2D的，但是通过图形学的原理，给人以3D的感觉
上世纪 80年代，主要由CPU进行像素绘制图形界面，可随着屏幕分辨率越来越高，CPU工作效率大幅下降。
针对上述症结，厂商们开始转向设计专门的图形加速芯片。1999 年，英伟达推出显卡GeForce 256，并首次提出GPU概念。它在图形芯片内部创新地集成硬体T&L（几何光照转换）功能，让GPU拥有初步的几何处理能力，彻底解决了当时众多游戏发生在CPU几何吞吐量不够的瓶颈。
3DFX旗下3D加速芯片Voodoo难以抵挡攻势，最终被GeForce 256所终结。商业竞争丛林中，从来不缺乏挑战者。次年，ATI(Array Technology Industry)推出Radeon 256，采用DX8 像素模糊效果，支持3D阴影，并拥有DX7的贴图效果。它是第一个采用 3D 纹理贴图新技术的显卡。
ATI创建于1985年，历来深耕PC图形芯片市场。2000年推出Radeon （镭）品牌后，由此开启跟英伟达GeForce在GPU领域两强争霸时代。
GPU显卡性能跟渲染驱动、游戏引擎交织共生。只有三者完美适配，方能让游戏画面极致还原物理世界。简单来说，其原理是游戏引擎使用DirectX、OpenGL、Vulkan等接口，调用显卡驱动告诉GPU干活，GPU经过各种计算把最终的图像渲染出来。
彼时《暗黑破坏神2》《摩托英豪》两款游戏正是采用GeForce 256、Radeon 显卡，DirectX 7版本，成功在游戏中实现凹凸映射效果。
后续DirectX 8升级，推出Shader Model（渲染单元模式），意味着游戏开发人员构建3D场景难度大大降低。意识到这一点，英伟达、ATI火速跟进适配，推出NVIDIA Geforce3 Ti图形卡、Radeon 8500显卡。基于上述显卡及渲染驱动，暴雪娱乐推出《魔兽争霸3》，玩家们得以在游戏中欣赏水面动态波纹光影效果。
玩家进入游戏虚拟世界展开第二人生，想要看到波光粼粼的水面，阳光铺满的大地，漫天飞舞的雪花。叠加光影效果后，便可无限逼近物理世界。
众所周知，光源是赋予画面真实感的重要条件，所有物体能折射光源。从光源发射光线，并根据强度反射光源，需要强大的算力进行渲染。玩家们追求逼真的画面，厂商们自然不能漠视。
2018年，英伟达引入光线追踪核心（RT Core），用于追踪物体和环境的实时光线，准确进行物理阴影、反射、折射和全局照明的绘制。玩家在《赛博朋克2077》夜之城中，没日没夜浪荡，早起搭讪行人闯入酒吧，入夜改造机体睡觉，全部离不开它。
“芯”选项，新机遇
以往，玩家大多坐在客厅沙发上驰骋于虚拟世界。纵然拥有极高性能的硬件设备，可大家无法保证能拥有完整时间。如今已是移动碎片化时代，手游规模早已超出端游。
囿於于移动终端算力限制，手游无法极致还原物理世界，亟需探寻新出路。得益于5G、GPU、虚拟化等关键性技术革新，云游戏或者说云原生游戏正带来更多可能性。
通过将手机变成显示终端，将算力放在云端，云原生游戏有望让手机用户体验极度拟真的游戏世界。针对上述场景，不少国内GPU芯片正在默默发力。
目前，国内造芯公司大致有两大门派：第一、AI训练派；第二、图形渲染派。
AI训练派主要聚焦于人工智能训练和推理、通用运算，代表性公司如壁仞科技、瀚博半导体、燧原科技等。它们在应用侧，多选择智能城市、大数据分析等场景。以壁仞科技通用GPU BR100为例，它具有算力、高通用性、高能效等特性，试图弥补人工智能应用高速发展带来的巨大算力缺口。
图形渲染派代表性公司如摩尔线程、芯动科技、芯瞳半导体、景嘉微等。鉴于GPU越来越广泛地应用在数据中心、云游戏，厂商们着重提升GPU渲染、图形编码低延时、硬件虚拟化等能力。
以芯动科技“风华一号”为例，作为国产GPU显卡创下多个第一：首先是渲染能力达到5T-10T FLOPS；其次是图形API适配OpenGL4.0以上，能实际演示4.0 benchmark；再次是支持多路渲染+编解码，支持硬件虚拟化和Chiplet可延展。
目前风华一号已跟国内主流云游戏厂商接洽，调试产品。罗马不是一天建成的，但肯定是一天一天建成的。必须得正视，中国GPU产业和国际巨头仍有不小的差距。
对芯动科技、摩尔线程、芯瞳半导体、景嘉微等厂商来说，还需要跟游戏引擎、操作系统、游戏应用进行广泛适配。
未来，国产GPU生态想要长期健康运行，还需要跟国内游戏厂商携手共进。
是机遇，也是弯道超车的困境
眼下，桌面GPU市场格局难以撼动。
一位资深游戏从业者告诉竞核，倘若当年不是限制游戏发展，桌面GPU芯片可能就在中国发展壮大。毕竟，图形计算最早、最大的需求，是来自游戏行业。
时光无法倒流，对国产GPU厂商而言，云游戏带来的数据中心GPU市场是难得的切入口。一位云游戏资深从业者告诉竞核，用户体量如能保持150万线上并发，整个数据中心服务器需求规模大致上30—40万台。粗略算下来，整个服务器GPU市场大概接近百亿规模。
另据IDC在《2022全球云游戏产业深度观察及趋势研判》指出，2022年将会成为中国云游戏市场爆发拐点，收入增至79.2亿元。预计至2025年，云游戏市场收入将达到342.8亿元。
目前国内云游戏市场正处在云化到云原生过渡阶段，市场规模足够大。这意味着国内GPU厂商旗下芯片有应用场景，能迅速摊销芯片高额的研发成本，能够随着国内云游戏市场一同发展。其次是云原生游戏时代，有望让云端算力需求倍增，国内GPU厂商拥有后来居上的机会。
这两年，市场上有诸多游戏上云，可仅仅只是移植品。产业界不得不探索新场景，比如家庭客厅场景。也有厂商试图通过共享云流化技术，赋能文旅、博物馆等场景。
笔者认为，存量游戏上云，解决的只是部分用户需求，且这部分用户APRU值相对较低。只有一款真正的云原生游戏，才能引爆市场，吸纳新用户。
对于游戏厂商而言，开发云原生游戏难度颇高。对于芯片厂商来说，则要面临IP设计、体系化创新等难题。
基于现有图形学技术，大部分图形计算架构专利掌握在少数厂商手上。专利壁垒导致厂商难以自主研发IP架构，必须依赖授权。
前文所述“风华1号”GPU架构来自Imagination GPU授权，自主研发了两代。经过数百位科学家攻关，终于把原生移动端架构拓展到了高性能计算、云计算等场景，在架构自主可控上不存在被“卡脖子”风险。
对国产GPU厂商来说，需要的只是应用场景，而云原生游戏正是滋养他们生长的沃土。
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