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2017

听过CPU没见过GPU?一文了解图形处理器专利申请发展状况

发布时间:2017-10-16  来源:徐步陆 中国知识产权报  作者:徐步陆 中国知识产权报   浏览:1227



   图形处理器(GPU)是中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)之外的另一种高端通用处理器,近年来,由于GPU采用了数量众多的计算单元,具有大规模并行计算能力,其在机器视觉和深度学习等人工神经网络、人工智能领域得到了广泛应用。笔者通过专利检索,对全球和中国的GPU专利申请发展状况和主要厂商进行了分析,以期对产业发展提供参考。


   专利申请数量快速增长


   GPU的主要功能就是把CPU计算好的数据转换为显示像素,并产生对应的同步模拟信号到显示器上。目前,全球有约10家公司推出了商用GPU,产品如独立显卡、集成显卡、核芯显卡、嵌入式SOC,以及GPU架构授权等。目前GPU的芯片提供商主要有英特尔、AMD公司、英伟达、高通、日本DMP公司等。


   笔者在法国科思特尔公司(Questel)的Orbit系统中对全球和中国的GPU相关专利进行了检索,检索时间截至2016年9月,专利申请类型包括发明专利和实用新型专利。


   从专利申请年度变化趋势来看,全球GPU专利经历了三轮增长,特别是2010年以来增长迅猛,复合增长率高达12%。自2013年开始,全球GPU每年公开的专利族数量均超过500个。近3年来,我国该领域的专利公开数量较多,每年公开数量都超过200个专利族。


   从全球专利公开国(地区)来看,GPU专利申请的全球布局重心在美国,其中,超过总数80%的5000多个专利族包含美国专利。从各国公开趋势来看,美国、中国和韩国在GPU方面的专利布局比重呈逐年上升趋势。


   从技术趋势来看,全球GPU领域专利IPC排名前三的分别是G06T15/00(三维图像的加工)、G06T1/20(通用图像数据处理的处理器结构;处理器配置,如流水线)和G09G5/00(阴极射线管指示器及其他目标指示器通用的目视指示器的控制装置或电路),并且全球GPU专利申请在IPC总数排名靠前的两个领域比重有显著增加。


   在专利权人方面,全球GPU专利数量排名前20的企业拥有全球70%的GPU专利,技术相对集中。排名靠前的公司以美国公司居多,其次是英国公司。日本游戏公司索尼电脑娱乐公司和任天堂公司也有少量GPU专利。GPU全球专利族持有数量排名前三的分别是英伟达、英特尔和AMD公司。其中,英伟达最早提出了GPU定义,其拥有的相关专利数量占全球总量的近20%。微软的多媒体编程接口DirectX被GPU普遍支持,微软持有的GPU专利也有200余件,大部分专利为架构、渲染流程以及软硬件接口和资源映射类。需要注意的是,我国专利权人拥有的GPU专利族数量较少,如长沙景嘉微电子公司拥有11个专利族,上海兆芯公司拥有7个专利族。


   加强研发寻求突破


   通过以上专利检索不难发现,全球GPU专利数量持续快速增长,美、英、日、韩的专利权人成为GPU技术的主要来源,并且已在全球开展了专利布局。全球GPU专利集中度较高,专利数量排名前7的公司拥有超过全球50%的GPU专利申请,排名前20的公司拥有全球70%的GPU专利。而我国原生GPU企业成长历史较短,专利储备较少且布局多在国内。那么,我国GPU企业该从哪些方面着手进行技术研发、开拓市场呢?


   首先,相关企业要把握好人工智能等新兴产业对高性能并行计算需求的新机遇,充分利用国内既有的游戏软件、手机、计算机等产业优势,创新GPU技术应用相关的新算法、新方案,同步开展专利布局。人工智能中算法运算、大型网络游戏中渲染图形、工业设计软件三维图像生成等是GPU应用的主要市场。笔者认为,国内外开发者服务好网易、腾讯等大型游戏公司和诸多本地手机、计算机终端厂商,特别是现有的大数据企业,将是一个在本领域实现技术突破、储备高价值专利申请、参与国际竞争的良机。


   其次,相关企业应充分利用国际资源,重视GPU生态环境建设,积极利用全球人才、技术、资金和市场,加快知识产权积累。在人才方面,企业要利用好国际上GPU领域华人科学家比例相对较高的优势,开展知识产权合作。在技术方面,企业要抓住GPU IP在系统芯片中的集成、应用程序编程接口(API)等各类函数库等关键环节进行技术开发。在资金方面,企业要充分利用国内外产业基金进行投资组合。在市场方面,企业要抓住安防、医疗等领域图像识别、机器学习等人工智能应用机会推出产品。


   最后,企业可以积极参与国际企业并购和专利收购,快速提升自身GPU技术水平,拓展客户渠道来源,降低知识产权风险。并购和收购是加速我国相关企业发展的一种选择。比如,日前,英国芯片设计商Imagination Technologies正式宣布,同意由有中国基金参股的Canyon Bridge提出的5.5亿英镑(约合49亿元人民币)收购要约。此前我国上海的两家GPU公司也得益于并购,快速积蓄了一定的GPU开发能力并应用于下一代产品开发。毫无疑问,这些收购大大加强了相关企业的专利申请储备,提升了企业知识产权竞争优势。




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