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Arm Mali GPU的噩梦:三星、华为纷纷转向自研!

2019-08-12 09:01
来源: 芯智讯

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目前在桌面级的CPU市场,是英特尔和AMD两家的天下。而在桌面级的GPU,特别是独立显卡市场,则是被Nvidia和AMD两家垄断。数据显示,Nvidia占据了66.3%的独立显卡市场,AMD的份额则为33.7%。虽然英特尔正准备推出自研的独立显卡,但是想要与Nvidia和AMD竞争却并不容易。

而在移动CPU市场,Arm的Cortex系列CPU一家独大,其他的例如MIPS、RISC-V、x86架构都难以与其抗衡。但是,在移动GPU市场,Arm的Mali系列GPU的老大地位却并不稳固。

虽然,自从2017年苹果宣布将在两年内弃用Imagination Technologies的GPU技术之后,Arm的Mali系列GPU便开始少了一个强有力的竞争对手。而且近年来采用Arm Mali系列GPU的华为手机芯片的出货猛增,也帮助Arm提升在移动GPU市场的地位。但是,高通自研的Adreno GPU仍占据了相当一大部分的市场份额(高通的Adreno GPU源自ATI的imageon,AMD收购ATI后,将移动设备资产出售给了高通)。

来自unity的数据显示,截止至2016年7月,移动GPU市场(包括安卓,iOS,WP设备)市场排名为:Arm(35.9%)、高通(32.4%),苹果(16.0%),Imagination(11.2%),Vivante(1.9%),Broadcom (1.1%)、NVIDIA(0.7%)、Intel:(0.4%)。

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近年来,随着以智能手机为代表的移动市场竞争的进一步升级,为了提升自身手机产品的竞争力,三星、苹果、华为等头部的智能手机厂商继打造自己的手机SoC之后,纷纷加码投入自研CPU、GPU、NPU及基带芯片等核心器件当中。

今年6月,三星与AMD达成合作协议,三星将可采用AMD最新的RDNA架构GPU自行设计手机GPU核心。另外,自“中兴事件”、美国制裁华为之后,华为便开始进一步加大了对于自研核心芯片的投入。近日有传闻称,华为除了自研的CPU之外,还在研发自主的GPU芯片。而这无疑将对Arm在移动GPU市场的地位产生威胁。

苹果:CPU/GPU/基带即将全面实现自研

iPhone 4是苹果手机发展历程当中的非常重要的一款产品,因为苹果自iPhone 4开始,首次采用了自己的A系列处理器。而在此之前,都采用的是第三方的处理器。第一代的苹果A系列处理器是基于Arm的公版Coretx-A8内核,随后的几代产品也依然是基于Arm的Cortex内核。直到2013年9月,苹果发布了首款自行研发的基于64位ARM v8双核心的处理器——苹果A7,这也是全球首款64位的处理器。在此之后,苹果的A系列处理器便开始一直采用自研的CPU。

在GPU方面,自苹果A系列处理器推出之后,一直采用的都是Imagination公司的PowerVR系列GPU,成为了Imagination公司的最大客户。直到2017年4月,苹果公司宣布将在两年内放弃使用Imagination的一切技术,包括专利、知产、保密信息等等。而苹果之所以会做出这样的决定,是因为其自研的GPU获得了突破。

其实,早在2013年的时候,苹果就已经开始在研发自主GPU。苹果当时召集了许多GPU高级人才组建团队自主设计GPU,AMD前图形设计首席技术官Raja Koduri也在其中。但是,当时苹果在自主GPU的研发上并不顺利,这点从Raja Koduri随后重返AMD就可以看出。所以,苹果在2014年仍然与Imagination续签了为期多年的授权协议,涵盖了Imagination公司当时全部的和未来几年的PowerVR图形和视频技术专利。不过苹果并未放弃自主GPU的研发。

2016年上半年,苹果进一步扩大了其GPU研发部门,四处招揽GPU研发人才。同时还不断从合作伙伴Imagination那里挖人。或许由于苹果是其最大的客户,所以对于苹果的挖角,Imagination似乎是有些“敢怒而不敢言”。

虽然2017年9月苹果推出的A11就有媒体称其集成的GPU是苹果自研的,但是实际上,其似乎仍然是基于Imagination的IP定制的。因为它的内核设计与之前Imagination的Rogue非常相似。值得一提的是,苹果在A11处理器上还首次集成了自研的NPU内核。

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图片来源:TechInsights Apple A12 Die Shot,ChipRebel Apple A11 Die Shot

随后苹果在2018年推出的A12的GPU仍支持PVRTC(PowerVR纹理压缩),这是一种专有格式,意味着其GPU仍有可能与Imagination的IP相关联。

结合苹果在2017年时所宣布的,“将在未来两年内放弃使用Imagination的一切技术”来看,苹果应该会在今年9月发布的A13处理器上采用自研的GPU。

另外需要指出的是,苹果近几年一直在研发自己的基带芯片,特别是在今年斥资10亿收购了英特尔基带芯片业务之后,预计苹果自研的手机基带芯片的研发进程将会进一步加速,预计在未来两年内就将会商用。

三星:结盟AMD,预计两年内推出自研GPU

2015年,三星在韩国发布了14nm FinFET 工艺的Exynos 8890八核处理器,而这款处理器的特别之处在于,其CPU采用四个基于Arm v8指令集自研的“猫鼬”架构的大核,以及四个Arm Cortex-A53的小核。而在此之后,三星的旗舰处理器便开始了对于自研的“猫鼬”CPU架构的持续升级。

经过几年的时间的演讲,目前三星的自研CPU架构已经到了第四代。2018年,三星推出的Exynos 9820处理器,采用了两颗第四代自研大核心,两颗Cortex-A75和四颗Cortex-A55组合而成,同时还首次加入了自研的NPU。

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值得一提的是,在2018年8月,三星还正式发布了首款自研的5G基带芯片Exynos Modem 5100。而在今年年初发布的三星Galaxy S10 5G版的韩国版本则采用了Exynos Modem 5100基带。

而在三星自研CPU、NPU、基带芯片的全面崛起的同时,三星也早已开始了自研GPU的开发。早在2017年之时,业内就有消息称三星正在开发自研的GPU。2018年,三星挖来了Nvidia老将、GPU技术专家吕坚平(Chien-Ping Lu)博士,他将负责领导GPU研发团队。

资料显示,吕坚平曾在英伟达参与了集成GPU的 nForce芯片组研发,IGP集成显卡芯片组也是他主导的。值得一提的是,在NVIDIA之后,吕坚平博士加入了联发科,主导联发科的自研GPU计划,不过这款自研GPU后来由于各种原因被取消了。

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