日前美國政府宣布,將允許英偉達向中國和其他地區的“獲準客戶”銷售其H200人工智能芯片,條件是美國政府將獲得英偉達在這些地區H200銷售額的 25% 的分成。GPU計算再度受到關注。
就在前幾天,黃仁勛在一場公開活動上的發言又引起了不小的關注,他表示自己不確定CPU在未來以加速計算和人工智能為主導的智能時代中,是否還有存在的必要性。這句話的言外之意,其實就是CPU或許將在未來被GPU徹底取代,也是黃仁勛一直以來堅持的“加速計算”理念所指向的未來。
在過去的幾年里,隨著AI大模型的興起,無論是大模型訓練、AI推理,還是自動駕駛與云計算基礎設施,這些場景的計算架構都以GPU為核心進行設計,原本的核心CPU地位被顯著弱化。
英偉達可以說是在這個浪潮中受益最多的公司,其GPU在數據中心端的收入從2023年的150億美元,暴漲到1152億美元(2025財年),而在明年1月份公布的2026財年財報里,我們或許還將看到這個數字再一次飆升。
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圖源:英偉達
另一方面,國內領先的通用GPU公司摩爾線程,在上市首日股價就從114.28元漲到約650元,這一表現也徹底點燃了中國市場的GPU熱潮。老實說,小雷此前在關注摩爾線程時,想過他們日后肯定會火,卻依然低估了資本對于GPU企業的熱情。在成功上市后,摩爾線程趁熱打鐵,在12月9日宣布將于首屆MUSA開發者大會上發布以MUSA為核心的全棧發展戰略與未來愿景,并重磅發布新一代GPU架構。
問題來了:在大模型訓練需求爆發的當下,GPU的角色確實正在變得前所未有地重要,但是CPU真的會被GPU取代嗎?以下是雷科技的思考。
GPU徹底取代CPU?很難!
在傳統概念里,CPU一直都是通用計算的核心,因為CPU的單線程性能更強、指令體系成熟且生態完善,可以執行操作系統和應用程序的復雜任務。正是這些特性,使得CPU幾乎成為一切智能設備的大腦,事實上,無論是PC還是手機,亦或是大型服務器,不管擁有多少算力,最終也都還是需要CPU進行調度。
而GPU的優勢則是極端的并行計算,GPU陣列可以輕松讓幾千甚至上萬個核心同時運行,使其在深度學習訓練、圖像渲染、科學計算這類“重復且矩陣化”的任務中不管是效率還是速度都完全碾壓CPU。
不過,正是這種對并行計算的極致強化所帶來的設計,使得GPU在處理復雜的任務時反而力不從心,無法憑借強大的單核能力對任務進行快速的邏輯判斷和拆解執行。可以這么說,GPU就像是車間里的熟練工人,單個線程能力有限,只能按計劃批量處理重復的工作,而CPU則是管理人員,可以根據生產計劃安排任務和管理車間事務。
所以,不管是在PC還是在服務器中,CPU依然是不可或缺的硬件,運行數據庫、進行系統調度,這些仍是CPU的主場,而模型訓練、并行推理、批量向量計算則完全屬于GPU的強項。
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圖源:英特爾
在小雷看來,二者并不是零和關系,不是說用了GPU就不能用CPU,兩者本質上是協同關系,不過隨著大模型成為數據中心的主要任務,GPU的權重確實快速提升。所以黃仁勛所說的“取代”,其實更多是一種比喻,是指GPU在新計算時代逐步成為核心驅動力,而非字面意義的替代。
那么問題來了,GPU有可能完全取代CPU嗎?只能說理論上是有可能的,但是想要達成這個目標,必須設計出專精于通用任務處理的核心架構,并且加大核心緩存并設計更復雜的控制單元。同時還要對現有的指令集和系統架構進行全面更新,使其適應以GPU為主的計算環境。
簡單來說,相當于將現有的計算體系完全推翻重構,先不說英特爾與AMD是否愿意配合,即使英偉達真的以一己之力推動計劃,所面臨的阻力也并不只是來自他的對手,全球互聯網數十年的積累就足以讓整個計劃難以推進。
咳咳,扯遠了,不過話又說回來,GPU在云計算行業成為主導確實已經是事實了。從AIGC到企業級大模型訓練需求,為了滿足這些暴增的并行計算需求,云端基礎設施正在發生根本性的改變,GPU集群已成為各大云廠商的首選(當然也可以看做是在“補課”,畢竟以前的計算集群大多以CPU為主)。
科技巨頭自研GPU,英偉達難吃獨食
可以看到,國內外的主要互聯網及科技企業,都在加速部署新的GPU集群,以阿里云為例,不僅自研了含光芯片,同時也在加速引入由英偉達等第三方GPU核心組成的新一代GPU集群,為大模型提供算力底座。
此外,百度昆侖團隊開發的自研芯片,也針對AI算力場景進行深度優化,與飛槳生態結合形成一體化方案。借助成體系的AI軟硬件方案,百度可以幫助企業快速完成本地AI大模型的部署和應用,對于需要更高安全性和可靠性的企業(如化工生產等)來說是比云服務器更優的選擇。日前百度已放出消息稱,擬拆分昆侖芯片獨立上市,看樣子是想分享這一波GPU驅動的AI計算的紅利。
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圖源:昆侖
而亞馬遜則是以Graviton、Trainium、Inferentia等不同系列的芯片構筑了一個用ARM CPU、GPU和NPU搭建的全自研AI算力集群,通過異構計算,適配從推理到訓練的不同需求。
至于另一家巨頭谷歌,自研的Tensor Processing Unit更是以出色的能效比和算力而著稱,同時也推出了面向通用計算的Axion CPU。目前,谷歌的云計算中心除了采購英偉達的GPU用于訓練集群外,推理集群已經逐漸轉向自研芯片為主的服務器。
不難發現,幾乎所有頭部廠商在采購第三方GPU的同時,都在推動自研芯片計劃,其根本目的并不是為了擺脫英偉達,而是為了避免算力供應完全受制于人。尤其在大模型推理成為未來主流應用的背景下,能效比與成本控制對云廠商來說比峰值算力更重要,而自研芯片恰好能在這些長期投入上形成不可替代的優勢。
所以,即使日后計算集群的重心徹底轉向GPU,英偉達也很難做到獨占整個市場,畢竟大家也都有著自己的小心思。
計算核心轉移,GPU成兵家必爭之地
云端算力的重構只是一部分,終端側也在同步發生變化,而且這部分變化更具代表性,因為它直接揭示了未來十年的計算架構走向,我們可以看到從PC到手機再到汽車,越來越多的AI任務開始在本地執行,而不是全部依賴云端。
大模型推理、智能助手、AI建議、實時生成圖片/文字應用,都需要終端設備具備足夠的高并行算力,這種趨勢必然削弱傳統CPU架構的重要性。以手機為例,目前幾乎所有旗艦SoC都在強化AI算力,特別是集成GPU與NPU的加速能力,高通、聯發科的旗艦移動平臺都能實現幾十TOPS甚至上百TOPS的AI算力,蘋果M系列也持續提升GPU的可編程能力。
越來越多的系統級AI功能,如離線語音識別、實時圖像增強、原生AI助手,其底層都已從CPU遷移到GPU或NPU執行,這也是為什么“AI手機”會成為新一代旗艦機的核心賣點。因為以前的手機并沒有如此強大的GPU和NPU,所以在AI算力方面是遠無法與新旗艦相比的,也無法提供后者所具備的AI功能。
在PC行業也是一樣,自從AI PC提出后,整機最關鍵的指標不再是CPU主頻,而是“端側AI算力”,這其中GPU承擔了大部分重任。無論是英特爾的Arc集顯體系,還是AMD的RDNA架構,亦或是高通的Adreno GPU,它們都在承擔起越來越多高密度矩陣計算任務。
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圖源:高通
雖然很多AI PC芯片都在強調自己的NPU非常強大,有更高的能效,但是也無法完全取代GPU在圖形渲染、模型并行計算上的能力,因此GPU在PC領域的重要性反而比過去更高,最近一年以來各大廠商投入到核顯上的研發經費估計都增加了許多。
不過,最典型的例子其實還是自動駕駛,無論是感知模型、傳感器融合還是路徑規劃,都需要瞬時處理數以百億計的數據,這類任務天然依賴GPU的高并行優勢。地平線的征程系列、特斯拉FSD芯片、英偉達Orin和下一代Thor平臺,全部采用圍繞GPU構建的異構架構,特別是在L3甚至L4等級自動駕駛中,實時性要求極高,GPU幾乎不可替代。
你會發現,以前很多不需要配備GPU的設備,現在都用上了GPU,為的就是解決AI推理時所需要的算力問題。所以,屬于GPU的時代確實來了,它將統治的領域也不只是服務器,在終端側也將掀起一陣新的戰火,整個行業正在迎接一次少見的重塑。
CPU廠商集體反擊,AI計算生態成關鍵
小雷并不覺得英特爾與AMD會坐以待斃,先不說CPU還遠沒到退場的時候,整個AI生態的參與者也都不想看到英偉達“一家獨大”。
英偉達的優勢在于生態,而不是硬件本身。CUDA 經過十幾年的沉淀,已成為事實標準,讓其他硬件廠商難以撼動,如果沒有足夠的生態遷移能力,即使芯片性能相當,也很難得到開發者的支持。
因此,想挑戰英偉達首先就需要建立自己的AI生態,AMD的選擇是力推ROCm,不僅比CUDA更開放,而且更新更頻繁,目前已經在MI300系列上獲得了不少廠商的認可。
而英特爾則是選擇兩步走,一方面依靠Gaudi加速器沖擊訓練與推理市場,另一方面在CPU領域打造更強大的AI處理器,借助自己的PC生態領導地位直接在終端側進行布局。
可以說,整個半導體行業都在發生劇烈的變化,以GPU為主的新格局正在形成,雖然英偉達仍將是GPU領域的王者,但CPU廠商不會退場,它們會通過異構算力、軟件生態整合以及在本地部署場景中的優勢繼續穩固自己的角色。
在小雷看來,計算領域的真正競爭并不是說誰消滅誰,而是看誰能在算力結構、軟件生態和系統架構等方面掌握更高的話語權。而在這一點上,華為其實有著不小的優勢,從昇騰系列芯片到昇思MindSpore和CANN,再配合鴻蒙系統生態,華為已經集齊了從底層硬件、AI框架到操作系統的完整鏈條。
在全球進入“AI原生時代”的背景下,誰能構建起完整的AI生態,誰就能在下一輪計算浪潮中占據主動。
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