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紧跟苹果 知情人士爆料三星也将自主设计GPU

来源:威锋网 时间:2018-07-31 09:39:15

前段时间,一直有消息称韩国电子巨头三星即将自主设计 GPU 图形处理单元,为此不仅有招聘信息侧面证明,更有不少熟知内情的人士爆料了诸多项目的细节。 如果这是事实,说明未来三星将有望推出一款性能芯片完全自主操刀的智能手机,就像苹果 iPhone 目前所采用的 A 系列芯片一样。

目前三星的自主 GPU 是什么情况呢?

有的分析认为,多年之前三星可能就一直酝酿 GPU开发项目了,并且可能已经开发到一定的程度,只差一个严肃而庄重的亮相时刻而已。不过,根据最近一份来自 EE Times 的报道判断,三星开发自主 GPU 目前还处于规划阶段,也就是绘制蓝图阶段,还未有非常实质性的进展。

当时这篇报道称,三星自主开发的 GPU 将采用全新的架构,而且将会是 10 年以来颠覆行业级别的新架构。负责新架构设计的领导者是前 Nvidia 的工程师 Chien-Ping Lu,曾开发过 nForce IGP,也在联发科呆过。关键是,新架构将让三星 GPU 可以与苹果抗衡,并且由于架构提供超出色的能效比,每瓦性能最高,对高通而言又非常具有超强破坏性。

不仅如此,三星的 GPU 架构适用范围广泛,手机、汽车、超级计算机都可以用。很明显,这些看起来夸张的宣传,一般都基于未亲自验证过成品初步分析,所以说这些可能只是三星目标而已。而且报道还表示,明年年中这个时间点,三星就能发布自主 GPU 了,这点更让人怀疑。

不管怎样,三星肯定有自己的目标和时间表,而在看到成品之前,现在我们更关心的问题是,三星自主设计和研发 GPU 是为什么?

立下与ARM的谈判筹码 在花钱多与少之间权衡

三星自主设计 GPU 的念头可能早在 2015 年就萌芽了,当时 3 月底有消息称三星正考虑收购传统芯片设计厂商 AMD,而且兴趣浓厚,目的是拿下 GPU IP(知识产权),增加机遇自研 GPU 让自己处于更有利的位置。毕竟自从 AMD 陷入困境之后的那些年,各大巨头包括苹果、高通等都开始从 AMD 挖走人才。

不过,到了 2015 年 6 月,三星收购 AMD 研发 GPU 的传闻不攻自破,因为三星与 ARM 签署了一项有关 GPU 的长期技术合作协议,明确所有三星自家的 Exynos 芯片长期都会采用来自 ARM 的 Mali GPU 产品,包括从 Midgard 到最新的 Bifrost 架构和 Mali-G 系列 GPU。

当然了,所谓“长期”协议,外界并不知道多少年,也许 5 年的期限是一个合理的期限。如果这个期限不假,这意味着该协议可能将在 2020 年年中到期。基于此,如果三星选择续期,那么在与 ARM 进行新一轮授权谈判之前,三星可能只是在故作姿态。但是也不排除三星不签了,毕竟有一个后备计划相当重要,任何协议在之前双方都不清楚是不是自己想要的协议。

除了争取与 ARM 谈判授权协议更有利之外,省成本应该是另一大因素。三星半导体业务已成为整个集团盈利的重要组成部分。因此,随着智能手机出货量逐渐放缓以及利润率的不断下滑,如果三星能够自主生产包括显示屏幕、内存、闪存和性能芯片在内的所有组件,那么三星的智能手机业务仍有望保持非常高的利润率。

不过,由于任何一家大企业对公司内部的支出都会有严格的审核,三星对半导体业务的支出也不例外。所以,三星必然会在自主研发、授权许可和专利费用这些方面进行权衡,因为不少手机内部组件研发设计并不便宜,尤其是从头开始。如果三星内部认为自主研发 GPU 从长远来看效益更高,那么三星必然会在 ARM 协议到期后坚持这条路。

或许性能是王道

正如前述,由于智能手机市场的利润率不断下降,能否自主研发关键组件越来越关键。对于三星而言,Exynos 芯片必然在公司盈利能力中扮演越来越重要的角色。不仅如此,有了自主研发的芯片,三星同样会获得更高的声誉,至少可以证明三星也是十分出色的半导体设计者,有能力与高通和苹果等公司形成直接竞争。

因此,拿出一款能够与竞争对手一较高下的高端产品至关重要,毕竟如今移动设备对性能的需求越来越高了,不只是手机游戏,还包括行业普遍看好的移动 VR 虚拟现实和 AR 增强现实。但目前三星旗舰的 GPU 性能还不够强大,至少从 GFXBench 记录的跑分数据来看,ARM 的 Mali GPU 表现平平。

苹果的 A11 在自主研发 GPU 的情况下,2K 分辨率的 Manhattan 场景可以跑出 38.5fps,1080p 为 67.4fps。而三星 Exynos 版 Galaxy S9 的 Mali-G72 在同一场景下,2K 仅为 26.3fps,1080p 也只有 46.8fps。其实这与上一代 Galaxy S8 相比差距不大,因为 S8 集成的 Mali-G71 GPU 在 2K 下也跑出了 25.7fps,1080p 甚至为更高的 48.7fps。

很显然,三星所采用的 ARM GPU 在性能上还很难与苹果 A 系芯片的 GPU 较量,更不如高通的 Adreno GPU。要知道,骁龙 845 集成的 Adreno 630 GPU 提升显著,并且在很多方面比苹果为针对iPhone设计的 GPU 更强。另外,由于三星旗舰通常有高通和 Exynos 两个版本,因此不同的 GPU 也造成了旗舰性能不一致的情况。

ARM 在公布新一代 Mali-G76 GPU 时承诺,将会带来 30% 的能效提升,但在能能效提升的情况下,性能却只会带来大约 1.5 倍的提升而已。但即便如此,等到三星下一代旗舰用上 Mali-G76,那也只能与 iPhone X 的 GPU 性能缩小差距而已,真正全面超越还谈不上。但如果三星拿出自主 GPU,并能在高端市场更上一层楼,相信谁都会对其刮目相看。

三星不是没有尝到自主设计芯片的好处,目前三星最重要的 Exynos 芯片中就有自主定制的 Mongoose CPU 核心,该 CPU 内核性能的提升显著,领先于各路采用 ARM 公版架构的芯片,虽然实际领先不多,但跑分却高不少。但是,GPU 方面三星仍只能依赖于 ARM 的产品线,所以在 ARM 落后的情况下,三星也没有其他选择。所以,要想 GPU 性能达到想要的水平,自主设计 GPU 必然是最佳选择。

不只手机需要GPU

智能手机市场会是三星自主 GPU 最合理的切入点,但这并不意味着手机是三星唯一考虑的市场,开头爆料也提到了,三星这枚 GPU 适用于多平台。考虑到三星是一个大集团,旗下消费电子产品数不胜数,包括智能冰箱、智能洗衣机还有顶级的 OLED 电视机等等。这些产品只要对图形处理有需求,就一定有自主 GPU 可以发挥的地方。

很多传闻认为,三星自主 GPU 可能会从低端产品开市场始,如果这点没错的话,三星首先瞄准的应该是物联网和智能家居领域,将 GPU 与这些市场的产品紧密结合到一起。同时,三星也有智能手表产品线,自主研发的 GPU 肯定也会对该产品线起到重要作用。

此外,在对象检测和机器学习等新兴领域, GPU 的处理性能已变得越来越重要,因为 GPU 能够比 CPU 以更快地速度并行处理数据,这对于三星而言也可以是一个更长远的目标。而在汽车和家庭安全领域,目前也有越来越多的细分市场,自主定制 GPU 同样可以让三星从中获利。

再回到对智能手机的方向上来,我们都知道,迄今为止三星的旗舰智能手机都未集成专用机器学习处理单元,而是依靠 GPU 和视觉处理单元来处理这项任务。所以,自主定制的 GPU 除了可以提升图形性能外,还能够帮助三星更有效地在手机的机器学习方面发挥关键作用,包括加速特定的应用程序和指令。

平常心看待三星自主设计GPU这件事

总之,三星设计自主 GPU 可以有很多理由,并且大多利大于弊,有助于三星保证利润率,削减授权许可费用的支出,大大缩减成本,甚至有助于三星开拓新领域的市场等等。同时,当有越来越多的自主 GPU 出现在市场上相互竞争,也有利于整个行业的更快的成长。

然而,自主 GPU 设计并非一朝一夕就能完成的事情,通常需要多年技术积累和大量的研发投入,特别是打造高端自主 GPU,自主 GPU 不是说做就能做成,包括苹果亦是如此。所以,三星自主定制 GPU 这件事情尚无任何定论,可能三星早就已经开始做了,开花结果仍言之尚早,但也可能三星仍在规划蓝图,甚至不排除最终认为这是个亏本投资而放弃。

话说回来,三星如何像苹果那样避开侵犯专利而自研 GPU 也是个问题。回想 2015 年时三星之所以与 ARM 签署的长期技术协议,当时的背景就是三星和 Nvidia 正在打官司,其中涉及很多图形技术领域的专利,这场官司直到 2016 年才达成了和解。如果协议到期三星不继续与 ARM 签约,而是推出自主 GPU,ARM 会不会反过来与三星打专利战呢?

  
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