重視游戲發展對AI算力的傳導作用,以高端游戲創新應用帶動硬件需求增長,繼而推動算力技術迭代創新,不僅能夠加快游戲產業發展,也可能成為中美科技博弈中突破算力困境、促進AI發展的可行路徑之一
長期以來,由于游戲產業強大的娛樂屬性,致使公眾幾乎完全忽視了其科技屬性,更無人預見其催生的GPU顯卡技術有朝一日會被用于AI和科學計算。游戲產業對GPU等高性能硬件產品的需求,推動了硬件技術創新方面不斷投入,不僅提升了顯卡等硬件產品性能,也形成了游戲和AI算力互促共進的良好生態。而重視游戲發展對AI算力的傳導作用,以高端游戲創新應用帶動硬件需求增長,繼而推動算力技術迭代創新,不僅能夠加快游戲產業發展,也可能成為中美科技博弈中突破算力困境、促進AI發展的可行路徑之一。
游戲產業發展與算力技術進步的關系
游戲對硬件性能的要求不斷提高
游戲產業對高性能技術的需求,不僅驅動了芯片產業發展,而且作為研究AI發展的基石,有力推動了計算能力、圖形處理、實時互動、虛擬現實等領域創新。而這些正是AI算法、計算機視覺、自然語言處理和機器學習等AI技術發展的基礎。
例如,游戲中的對話系統、語音識別和生成等技術,促進了自然語言處理(NLP)的發展。游戲中的NPC(Non—Player Character,非玩家角色)核心技術包括路徑規劃、狀態機、情感模型、行為學習、目標規劃、決策樹、感知模型和群體智能等。這些技術的應用使得NPC角色更加智能化、復雜化和自適應化,提高了游戲的可玩性和趣味性。
據中科院測算,游戲產業規模每增長1%,人工智能上市企業合計營業收入大約平均增加1.42億元。預計到2030年,游戲產業對AI產業的拉動規模將增加到1038.1億元,年均增速約16%。
游戲品質持續提升推動顯卡等硬件性能進步
隨著游戲技術進步和玩家對游戲體驗的不斷追求,游戲的體量和復雜度持續提升。20世紀末,《最終幻想VII》《古墓麗影》等3D游戲開始出現并成為主流。進入21世紀,3D游戲變得更加真實和復雜,物理模擬、光線追蹤、高動態范圍成像(HDR)等先進圖形技術應用越來越廣。為了滿足3D游戲對硬件性能的要求,第一批消費級3D顯卡及游戲引擎開始出現,隨后廣泛應用于個人計算機(PC)。1999年英偉達發布了GeForce 256,集成了硬件3D加速單元,奠定了GPU顯卡的基礎,ATI(后被AMD收購)、S3 Graphics等企業也不斷推出更高性能的顯卡。與此同時,對顯卡要求更高的游戲也不斷推出,并在有些情形下倒逼上游顯卡廠商持續技術創新,表現出明顯的“安迪—比爾效應”。
以高成本、高質量、高體量著稱的3A游戲往往追求更高的畫面質量和更優質的游戲體驗,對顯卡芯片的要求更高,往往兩三年就會更新一代,能夠運行3A游戲的高端PC顯卡動輒要花幾千到上萬元。例如,《黑神話﹕悟空》的圖形處理器的最低推薦配置市場參考價一般在2000多元,而具有全景光線追蹤功能的高端配置市場參考價則高達近萬元。游戲用戶為獲得更好的游戲體驗,不惜花費數萬元購買高性能的PC硬件。京東數據顯示,《黑神話﹕悟空》上線當日,配備GeForce RTX 40系顯卡的游戲筆記本成交金額同比增長達100%,整個電腦組件品類的銷售同比增長120%,其中顯卡品類的成交金額同比增長200%。
同時,制作高質量游戲需要的成本也越來越高,尤其是3A游戲開發成本往往在數百萬到數千萬美元之間,有的甚至達上億美元。例如,《荒野大鏢客救贖2》的開發成本估計高達1億美元;《黑神話﹕悟空》每小時開發成本約為1500萬元至2000萬元,總體開發成本至少達3億—4億元。而高端游戲用戶是對算力需求最旺盛、對顯示技術最敏感、付費意愿也最強的消費群體之一。這種需求和購買力有助于分攤游戲及芯片研發的高昂成本,形成產業鏈供需互促的良性循環,激發出明顯的“飛輪效應”。據中科院測算,游戲技術對我國芯片產業技術進步貢獻率約為14.9%。
此外,隨著市場的發展和新技術的應用,手機游戲對芯片提出了更高要求。例如,為了解決手游在高畫質下運行時的發熱和功耗問題,芯片企業研發了基于AI的移動端游戲超分技術(如聯發科的Game AI—SR)。通過GPU與APU(加速處理單元)的協同工作,在保證畫質的同時降低功耗。超分技術還能讓開發者以較低分辨率渲染游戲而不損失畫質,在降低手機負載的同時讓開發者有更多的空間做更好的效果,從而開發出更多3A品質的手機游戲。
隨著手游和主機、PC間跨端游戲的興起,手機芯片需要支持更高的圖形和性能標準,這促使芯片制造商采用更先進的制程工藝,優化芯片架構、提升CPU和GPU等硬件性能,以支持無縫銜接的跨端游戲體驗。
源自游戲顯卡的GPU成為AI算力核心
AI算力的硬件基礎包括各種處理器和芯片,如中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)以及張量處理單元(TPU)等。理論上,所有能由GPU完成的計算任務,都能由CPU完成,但CPU并不擅長游戲渲染、大模型訓練等并行計算任務。以大語言模型GPT為例,如果僅使用CPU,其訓練時間將長達數百年;而GPU則專為多任務而生,展現出并行計算的強大優勢。
CPU和GPU的主要區別之一在于架構,一般CPU核心從2核、4核到8核及幾十個核心不等,而GPU則可能會有成百上千核,非常適合基于海量數據的AI大模型訓練。這就使得GPU的應用范圍超越了最初的游戲圖形處理,擴展到了人工智能和機器學習等通用計算領域,成為支撐AI算力最成熟和應用最廣泛的通用芯片之一。
隨著游戲復雜性的增加,需要更強大顯卡來處理復雜的圖形渲染和物理模擬,有力推動了CPU和GPU技術創新,進而提高了算力芯片處理數據的速度和效率。從結果來看,從游戲到顯卡再到AI芯片,其產業鏈傳導效應非常明顯。
全球游戲大國的算力發展情況
美國
美國是公認的游戲強國,誕生了動視暴雪、藝電、Roblox、Take—Two、Unity等游戲巨頭,蘋果、谷歌、微軟等科技企業也爭相布局游戲產業,客觀上鞏固了AI芯片的強勢地位。例如,微軟以25億美元收購《我的世界》游戲開發商Mojang,以75億美元收購ZeniMax,又以687億美元的價格收購動視暴雪,成為全球排名僅次于騰訊、索尼的游戲公司。
英偉達、AMD等芯片企業則為圖形處理、深度學習、數據中心等提供高性能計算(HPC)支持。尤其是英偉達堅守和深耕游戲產業30多年,不斷研發性能更強、效能更高的芯片,并及時搶抓AI發展機遇,推動GPU從游戲顯卡轉變為AI計算加速處理器,在該領域樹立了絕對優勢,目前在全球獨立顯卡市場占有率高達80%。2024年6月,英偉達市值一度飆升到3.5萬億美元,相比2022年底暴漲了10倍,超過蘋果和微軟,成為全球市值排名第一的企業。2023年僅GPU加速服務器就占據了國內加速服務器92%的市場份額。
日本
20世紀80年代,日本已成為游戲和半導體產業“雙強國”,其游戲主機芯片基本實現“自主可控”。而1986年開始的兩次《日美半導體協議》對日本芯片產業造成巨大打擊,1988年日本市占率為50.3%,到2019年僅剩10.0%,此后日本游戲機雖繼續引領全球,但大都搭載了“美國芯”。
同時,一些游戲企業采用封閉的游戲主機模式,通過開發專用的游戲主機和相應的游戲,構建了一個相對封閉的生態系統,導致下游硬件廠商更重視游戲機和專用處理器研發,基本拋棄以PC游戲為主的GPU技術路線。不過,憑借以往的技術積累,日本在硅晶圓、光刻膠、掩膜版、芯片制造設備等產業鏈中仍有較強優勢。例如,芯片制造前端工序主要涉及19種關鍵材料,其中14種關鍵材料由日本企業主導,在其余幾種材料的龍頭企業中也不乏日本企業身影。
韓國
韓國游戲產業規模位居全球前列,擁有Nexon、Krafton等領軍企業。2007年韓國出臺《游戲產業振興法》,2020年更名為《游戲商業法》。一方面,規范游戲市場,保護游戲玩家權益,防止游戲成癮;另一方面,以游戲分級限制、新增“數字稅”的方式,限制“出海”到韓國的外國游戲企業,保護國內游戲企業,加強知識產權保護力度,協助國內企業順利出海,為游戲產業發展壯大提供法律保障。
高質量游戲拉動了對高速、大容量存儲解決方案的需求,韓國作為存儲芯片的主要生產國,從這一趨勢中獲益匪淺。三星電子、SK海力士等生產的SSD(固態硬盤)和HBM(高帶寬內存)已成為游戲機、電腦等不可或缺的組成部分。據WSTS的數據顯示,截至2024年第二季度,三星成為全球半導體營收規模排行第二的公司(排名不包含臺積電、中芯國際等純代工企業),僅次于英偉達,領先英特爾。韓國通過游戲立法為游戲產業規范化和高質量發展提供了保障,而游戲產業發展又帶動了芯片技術的創新,兩者相互促進,共同推動了韓國科技實力提升和經濟增長。
可以看出,在積極的政策導向和開放包容的環境下,游戲產業客觀上有利于帶動芯片產業發展,但是這種傳導作用也受到技術路線、產業政策等其他因素影響。
我國游戲產業與算力產業間的需求傳導效應尚未形成
經過40余年發展,我國已成為全球最大的游戲市場。2023年,國內游戲市場收入3029.64億元,用戶規模6.68億人。其中,國產游戲占國內游戲總收入的85%,國產手機游戲收入占比約75%,手機小程序游戲收入同比增長300%,中國不僅擁有了騰訊、網易等全球領先的游戲巨頭,還涌現出米哈游、游戲科學等優秀的游戲創作企業。
然而,受輿論環境和市場壓力的影響,國內一些游戲企業更多地關注短期收益,以可快速盈利、小體量、技術含量低的手游為主,擁有自主知識產權的高端游戲少有突破;部分游戲企業則傾向選擇代理國外成熟游戲,或者出海尋找市場,產品同質化較嚴重。同時,我國AI芯片基礎相對薄弱,多種因素疊加,大大降低了通過游戲產業點亮AI算力“科技樹”的可能性。
客觀來看,我國算力產業雖然快速增長,但整體還處于起步階段,很大程度上受制于英偉達、AMD等國外企業,需要更多的技術創新和市場培育。而游戲產業作為AI算力的重要應用場景之一,高端游戲領域取得突破有利于形成完善的AI算力產業鏈,實現“以應用為導向推動技術進步”。我國高端游戲已經實現高起點發展,由此催生出的顯卡需求不僅有望拉動國內顯卡消費市場,而且能夠成為GPU研發的重要驅動力之一。
以游戲產業創新支持算力發展的對策建議
通過支持高端游戲產業發展來提供技術和人才儲備,帶動算力進步,或可為中美科技博弈中培育應用生態、突破算力困境提供新的思路。
推動游戲產業和算力產業的協同聯動
布局AI算力產業,探索游戲產業與AI算力深度融合與協同發展的政策思路。充分發揮游戲市場規模優勢,促進游戲開發商與硬件制造商上下游企業間溝通與協作,建立緊密合作的生態體系,實現信息共享和技術協同,支持中小游戲企業和AI初創公司發展,形成有效的產業鏈傳導機制和良性循環,以游戲對算力的極致需求激發產業鏈傳導效應,倒逼上游GPU、APU等硬件技術進步,彌補AI算力短板。
支持高端游戲產業發展
支持高端游戲企業技術創新,加大游戲引擎、顯卡芯片等技術研發和AI、AR/VR等應用,開發面向PC、移動設備、游戲主機的跨端游戲。拓展高端游戲技術在教育、文化、醫療等行業應用場景,探索服務型游戲(GaaS)等新商業模式。建設高端游戲產業集聚區,吸引游戲開發企業、上下游產業鏈企業入駐,形成產業生態圈。支持企業國際合作和海外擴張。簡化游戲審批流程,加快高端游戲產品上市速度,加強版權保護,打擊侵權盜版行為。在高等教育和職業教育中設置相關課程,培養游戲開發和AI技術融合型人才。
重視新興主體對數字文化的多樣化需求
1990年以后出生的“Z世代”已經成為新的消費主體,對前沿科技產品和服務具有強烈的好奇心,熱衷二次元、游戲電競、國潮、短視頻與直播、社交網絡等活動。可根據新消費群體的特征制定靈活的政策框架,傳播積極向上的社會主義核心價值觀,提高消費者數字素養和消費智慧。支持AI、大數據、AR/VR、5G等新技術研發和應用,提升數字文化產品的互動性和體驗感,為用戶提供更豐富的體驗。以高質量游戲、動漫等數字文化產品滿足新興消費者多樣化、健康積極的娛樂需求,為硬件技術和產業提供持續驅動力。
實施包容審慎的有效監管
當前,電子游戲發展伴隨著諸多爭議。要鼓勵市場試錯,在支持游戲產業創新和控制風險之間找到平衡點,建立風險防控機制,對游戲產業進行風險評估,通過包容審慎監管確保產業發展帶來的效應最大化。同時,注重分析系列政策的疊加效應,強化政策協調和工作協同,防范“合成謬誤”,在守正創新中不斷探索新技術、新應用、新業態的治理路徑,將潛在的負面影響降到最低。
要想準確高效地點亮“科技樹”,以更高的成功率來培育未來技術、未來產業,占據新一輪科技革命和產業變革的制高點,必須堅持高水平科技自立自強,依靠創新驅動發展。AI等前沿技術領域需要長時間的技術探索和市場培育才能進入高質量發展階段,需要高度重視游戲技術與AI之間的強關聯屬性,堅持包容審慎監管的原則,通過鼓勵企業積極開發高端PC、主機游戲或跨端游戲,擴大顯卡等硬件需求,為我國AI算力發展提供充足的技術、人才和市場需求。
(作者杜娟單位:中國信息通信研究院,作者郭利單位:國家工業信息安全發展研究中心)