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高性能通用图形处理器研发及产业化项目可行性研究报告

1、项目基本情况本项目为高性能通用图形处理器芯片研发及产业化项目,图形处理器是一种专门在个人电脑、工作站和一些移动设备(如平板电脑、智能手机、机载显示、舰载显示、车载显示等)上进行图像运算工作的微处理 ...

1、项目基本情况

本项目为高性能通用图形处理器芯片研发及产业化项目,图形处理器是一种专门在个人电脑、工作站和一些移动设备(如平板电脑、智能手机、机载显示、舰载显示、车载显示等)上进行图像运算工作的微处理器,是个人电脑显示卡(显卡)的核心芯片。本项目建成后,公司将进一步研制出系列全自主可控高性能GPU芯片。

本项目由公司的全资子公司景美公司负责实施,本次非公开发行股票募集资金后,景嘉微将以增资或借款给景美公司等方式实施项目建设。

2、项目实施的必要性

(1)国产化GPU芯片的性能制约我国信息安全和信息现代化建设

图形处理器作为个人电脑显示卡(显卡)的核心芯片,在军用以及民用消费电子类领域均有着广泛的应用。根据国家和军委确定的自主可控全面推进政策和发展战略,研制高性能的自主可控图形处理器芯片需求日益迫切。目前,国内高性能GPU从设计到制造,以及配套的图形驱动,相关的所有关键技术都由国外公司掌控,其核心部分并不对国内开放,隐藏了被添加“后门”的巨大风险;出于政治和技术封锁的目的,国外政府对高性能GPU甚至会采取禁运或限售等制约手段,严重影响了我国的信息安全。

我国GPU的设计和生产起步较晚,尽管目前已有企业研制出全国产自主可控的GPU芯片,但其性能与国外商用GPU仍有10年以上的差距。目前在国产CPU和操作系统环境下,由于高性能图形驱动的核心部分被国外厂商控制,国外中高端商用GPU在国产CPU和操作系统下根本无法发挥其性能,这严重的阻碍了我国国产化计算机平台的进展。

基于以上原因,国产图形处理芯片的性能已成为制约我国信息安全和信息现代化建设的一个障碍。因此,必须研究可支持国产计算机的完全自主可控的高性能图形处理芯片及其相应驱动程序,以满足国产计算机对图形处理和显示的需求。

(2)自主可控是保障我国信息安全的根本途径

1)自主可控是信息安全的重要保障

目前我国在自主可控高性能GPU芯片的设计领域进展缓慢,鲜有单位在这方面进行研究。国内几乎所有民用个人电脑上的桌面类GPU和嵌入式类GPU芯片均为国外进口,这些国外进口的GPU芯片正在广泛的应用于国内党政金融等各个系统,对我国信息安全构成很大的隐患。

高性能GPU芯片作为计算机系统核心之一,目前从设计到制造,相关的所有关键技术基本都由国外掌控。鉴于GPU芯片相比其它芯片规模更大,现在的GPU芯片规模甚至都超过同时代的CPU芯片产品,因此设计和添加“后门”电路更加容易,而且更难以被发现。此外,GPU的正常运作需要配套的驱动软件,这些驱动软件的关键核心部分,所有的GPU厂商均不开放,驱动软件内部也很容易预留“后门”。而GPU芯片作为人机交互的核心部件,所有显示信息,均通过其进行处理,如果GPU或其配套的驱动程序内存在“后门”,其危害是显而易见的。

2)自主可控是解决保障性及技术封锁的唯一手段

对于一些高性能的计算芯片,国外也会采取禁运或限售等方式,如不久前的“天河2”事件,2015年4月9日,美国商务部发布报告,决定拒绝英特尔公司向中国的国家超级计算广州中心出售至强芯片用于天河二号系统升级的申请。国家超级计算长沙中心、广州中心、天津中心和国防科技大学四家国家超算中心被列入出口管制名单。而在此前第44届世界超级计算机500强排行榜中,天河二号以峰值计算速度达每秒5.49亿亿次、持续计算速度达每秒3.39亿亿次位居榜首,获得“四连冠”。

在核心技术掌握在国外企业的情况下,国外对高性能芯片的禁运或限售会对我国超算行业的发展造成一定的影响,唯有通过研发自主可控的GPU芯片才是解决保障性及国外技术封锁的唯一手段。

3)自主可控是实现信息产业可持续发展的有力保障

国内CPU设计技术越来越成熟,相关芯片产品也越来越多,其单纯的CPU性能指标甚至已经接近国际先进水平,如龙芯、飞腾系列的CPU,但是由其组装的个人办公桌面电脑,综合性能落后国外同档次CPU组装的电脑,原因有多方面,但其中有一个重要的原因,系由于配套的GPU芯片为国外进口芯片,不支持国产CPU,使得图形生成显示性能大大受到影响,有些重要功能甚至不能实现,如GPU的一项重要功能三维加速,在某些国产CPU个人电脑内甚至不支持,造成用户体验和感受非常差,从而反过来严重制约了国产CPU的发展和应用。国内CPU厂商也意识到这个问题,也有过集成国外GPU的IP或通过使用开源驱动的国外GPU来解决这个问题的尝试,但由于上述原因无法达到预想目的,最终产品的性能和功能上无法满足客户的需求,使得国产CPU个人电脑市场占有率远低于国外同类产品。

GPU在现代计算机系统中有着同CPU同样重要的地位,是重要的战略器件,其在自主可控的信息体系中占据着重要的地位,因此我国必须要掌握自主可控GPU的设计方法,方能在知识产权上做到自主可控,在国际竞争中取得主动地位。另外,通过自主可控GPU的设计,有利于我国锻造出一支有足够规模的、能真正掌握GPU设计技术的科技队伍,从而具有自主可控GPU的设计能力,从根本上摆脱GPU受制于人的局面,有利地保障我国信息安全体系的建设。

(3)人工智能的发展促使GPU需求持续上升

近年来,随着中国有条不紊地从工业经济转向消费经济,我国的人工智能也在不断崛起。根据Iresearch的研究,中国2020年的人工智能市场规模将由2015年的12亿元人民币增长到91亿元人民币。在2015年,有将近14亿元(年同比增长76%)的资金流入人工智能市场。

根据高盛2017年10月发布的中国人工智能报告,中国已经拥有仅次于美国的全球第二大人工智能生态系统。中国在人工智能领域的投资额,在2016年前两个季度达到26亿美元,另外中国拥有人工智能领域的专利15,700个,人工智能公司710家。

此外,高盛的报告中还指出,在人工智能创造价值的4个驱动力方面(人才、数据、基础设施和计算能力),无论是人才、数据还是基础设施层面,中国科技企业都已具备较强的竞争力并积累了一定的优势,百度、阿里巴巴和腾讯作为国内三巨头,基于中国庞大的市场,分别在搜索、交易和物流以及社交等领域拥有独特而庞大的数据集,利用技术、品牌和人才优势已经建立起核心技术实力。但是在计算能力方面,中国在芯片上还严重依赖国外厂商。

研发设计具有核心竞争力的高性能计算芯片是中国持久驱动人工智能发展、实现经济转型的重中之重,这也意味着国内面向人工智能的提高计算能力的GPU芯片市场需求将持续上升。

综上所述,本项目的建设是十分必要的。

3、项目可行性

(1)本项目投资符合国家和地区发展集成电路产业、弥补国内外设计技术差距的需要

经过多年的发展,中国集成电路产业链各环节实力都已得到显著提升并具备一定的发展水平。根据中国半导体行业协会统计,2017年中国集成电路产业销售额达到5,411.3亿元,同比增长24.8%。

然而,由于国内芯片设计行业企业实力分散,一定程度上与整机企业脱节;芯片设计与软件及应用开发、增值服务开发的产业链生态环境建设落后,导致产业发展质量难以提升。2017年,中国集成电路芯片设计业销售额为2,073.5亿元,与国外集成电路设计业的差距明显。

设计业作为集成电路产业的上游,是整个集成电路产业的重要组成部分,掌控着集成电路市场的命脉,牵引着下游制造和封测环节的发展。没有强大的集成电路设计业作为引导,就无法带动下游集成电路制造和封测产业的迅速健康发展,国内制造和封测产业只能被跨国集成电路巨头挤压、消亡或沦为其廉价的加工基地。发展中国集成电路产业,亟待需要培育本土高端集成电路设计企业的创新能力,调节市场杠杆,改变由跨国半导体企业垄断市场的局面,弥补国内外高性能图形处理器芯片设计技术的差距。

2014年,《国家集成电路产业发展推进纲要》正式发布。作为今后一段时期指导我国集成电路产业发展的行动纲领,《纲要》对加快产业发展具有重要意义,为我国未来集成电路产业发展指明了方向。同年,国家集成电路产业投资基金设立,长期困扰我国集成电路产业发展的资金难题得以有效解决,良好的产业环境正逐步形成。

在省级政府层面,2015年6月23日,湖南省发布了《湖南省集成电路产业发展规划》和《湖南省关于鼓励集成电路产业发展的若干政策》。根据规划,到2020年,湖南省集成电路产业年销售收入将达400亿元,逐步形成以设计业为龙头、特色制造业为核心、配套产业为支撑的产业格局,致力打造我国集成电路产业特色聚集区。湖南省集成电路产业迎来新一轮快速发展的大好时机。

本项目拟投入高性能图形处理芯片的研发及产业化建设,符合国家和地区发展自主知识产权集成电路产业的需要,有助于国产高性能图形处理芯片占领产业制高点,有利于打破国际厂商对GPU芯片的垄断,为产业链上下游争取到更多的话语权。IC设计引领着集成电路产业的发展,而自主技术又引领着本土IC设计和市场的发展方向。国家政策对高性能集成电路产业的推动,是高性能图形处理器芯片项目能够得到顺利实施的重要因素。

(2)公司现有芯片研发技术为提升GPU芯片性能打下扎实技术基础

公司主要进行高性能低功耗图形处理芯片的设计与研发,在芯片研发相关的基础技术储备和工艺流程上有一定的积累。公司具备模块化设计能力,在芯片设计和研发领域具有突出的技术优势,已拥有和掌握共用模块库、仿真验证平台、低功耗后端设计技术等一系列通用类芯片研发所需要的技术基础和设计工具。


高性能通用图形处理器研发及产业化项目可行性研究报告

图形显控模块是公司研发最早、积淀最深,也是目前最基础产品。公司在国内率先自主研发成功VxWorks嵌入式操作系统下Mobility Radeon 9000、MobilityRadeon E2400、Mobility Radeon E4690系列GPU芯片驱动程序,并在国内普及及推广基于这些GPU图形显示控制模块,从而奠定了公司该领域的市场地位。

2014年公司成功研发第一代自主知识产权图形处理芯片——JM5400,JM5400芯片打破了外国芯片在我国高性能GPU领域的垄断,率先实现了军用GPU国产化。公司以此为起点,不断研发更为先进且适用更为广泛的一系列高性能低功耗图形处理芯片,下一款GPU研发工作正有序进行,并已于2017年年底按计划流片。通过自主研制上述两个型号的国产自主GPU,公司研发团队对固定管线GPU体系结构和GPU芯片的相关技术已有相当深厚的积累。

(3)国产化替换以及面向云计算和人工智能领域的市场潜力巨大

1)国产化替换市场需求巨大

“棱镜门”事件以来,国家和行业对信息安全的重视逐渐加强,信息安全对一个国家的很多领域都是牵一发而动全身。随着政府信息安全投入加大、企业安全意识增强以及工控、云计算、智能终端等新市场打开,信息安全国产化替代将加速,相关利好政策陆续落地。

2014年2月,中央网络安全和信息化领导小组成立,网络及信息安全上升至国家战略。5月,中央国家机关政府采购中心发布中央机关采购计算机禁止安装win8系统。8月,工信部下发了《加强电信和互联网行业网络安全工作的指导意见》,对网络基础设施和业务系统安全防护、推进安全可控关键软硬件应用、网络数据和用户个人信息保护等做出强调。9月,银监会印发《关于应用安全可控信息技术加强银行业网络安全和信息化建设的指导意见》,提出到2019年,安全可控信息技术在银行业总体达到75%左右的使用率。10月,中央军委印发《关于进一步加强军队信息安全工作的意见》。

2017年5月,国家互联网信息办公室颁布《网络产品和服务安全审查办法(试行)》,该办法指出关系国家安全和公共利益的信息系统使用的重要网络产品和服务应当经过网络安全审查,网络安全审查的重点在于审核安全性、可控性。

伴随着国家互联网办公室在全国范围内对关键信息基础设施网络安全检查后续工作的推进、《网络产品及服务安全审查办法(试行)》的实施及《中国制造2025》集成电路市场内需自制率目标的逐步实现,计算机设备国产化替代将加速落地,预计首先将从党政办公领域开始推广并逐渐扩展至金融、电信、能源、工业等国民经济基础行业。

此外,随着国家禁采win8等政策的提出,国产化电脑替代机会凸显,相匹配的高性能图形处理器芯片需求日益增加,国产图形处理芯片有望在政策扶持下加快发展,GPU国产化替代未来将有着巨大的发展空间。

2)人工智能和云计算市场前景广阔

2016年5月18日,发改委、科技部等四部门联合印发《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》。方案提出,到2018年,打造人工智能基础资源与创新平台,人工智能产业体系、创新服务体系、标准化体系基本建立,基础核心技术有所突破,总体技术和产业发展与国际同步,应用及系统级技术局部领先。在重点领域培育若干全球领先的人工智能骨干企业,初步建成基础坚实、创新活跃、开放协作、绿色安全的人工智能产业生态,形成千亿级的人工智能市场应用规模。

景嘉微多年来通过自主研发两款自主可控、安全可靠的高性能GPU芯片,对固定管线GPU体系结构和GPU芯片的相关技术已有相当深厚的积累,是我国目前唯一依靠完全自主研发,成功研制出GPU芯片产品并实现产业化的A股上市公司,在国产化替代和人工智能以及云计算相关产业迅速发展带动高性能图形处理芯片需求大幅提升的大背景下,景嘉微也将继续提升自主研发高性能GPU芯片性能,满足国产化替换的市场需求。

综上,本项目的投资将实现国产高性能GPU芯片的突破,符合国家和湖南省大力发展集成电路产业的发展战略,通过自身的技术积累,有利于弥补国内外高性能GPU芯片设计技术差距,对于打破国际厂商垄断、构建国产集成电路产业配套生态体系,具有重要的意义。因此,本项目无论在政策、技术和市场层面,均具有可行性。

4、项目实施主体

本项目的实施主体为景嘉微全资子公司长沙景美集成电路设计有限公司。

5、项目投资与经济效益概算

(1)项目投资计划

本项目总投资额115,195.00万元,其中建设投资104,526.00万元,铺底流动资金和预备费10,669.00万元。拟使用募集资金投入规模为88,000.00万元。

(2)项目经济效益估算

本项目实施达标达产后,预计最高年新增销售收入156,000.00万元,最高年新增净利润30,995.26万元。预计税后投资回收期约6.58年(含建设期),税后财务内部收益率为16.43%。

6、项目建设用地

本项目建设地点为公司正在建设的芯片设计办公大楼,该大楼位于长沙市湖南湘江新区梅溪湖国际新城,用地北临梅溪湖路,南侧为桃花岭风景区。

7、募集资金投资项目涉及报批事项情况

本项目已经完成项目环境影响登记备案(备案号:201743010400000152),同时取得长沙市发展和改革委员会出具的湖南湘江新区企业投资项目备案证(备案编号[2018]004号)。




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