全球七大芯片巨头,靠移动GPU“一决高下”

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相比其他手机芯片设计厂商,苹果和高通长期以来处于手机GPU领域的领先地位。很大程度上,这要归功于自研GPU架构带来的好处,不仅让苹果和高通打造一系列专属的特性和功能,形成差异化优势,也可以自行规划GPU的发展方向,掌控产品的更新节奏。

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图片来源@视觉中国

本文来自钛媒体,文|雷科技leitech。

去年11月,联发科和高通接连发布了新一代旗舰芯片——天玑9200和骁龙8 Gen 2,除了性能上的提升,两场发布会上最大的功能亮点都是对移动光追技术的支持。光追对画面显示效果的提升,早已被桌面玩家认可,但同时,外界也对两款手机芯片的光追性能以及能效保留了疑问——先不说能效表现,在实际游戏中,手机GPU能跑多久?

不知道。包括号称首发移动光追开放平台的一加11,也根本没准备好正式迎接手游光追。即使在目前手游比较普遍的720P清晰度下,光追对手机GPU的性能和功耗压力依然很大,如果说高通那边还可能依靠自研GPU架构再挤一管「牙膏」,联发科这边最好的选择就是:

摇人。

据DidiTimes援引芯片设计人士报道称,正在冲击高端市场的联发科将与英伟达进行合作,预计最快将在2024年联发科的旗舰芯片上搭载英伟达GPU,强化联发科芯片的AI和游戏性能。

而除了联发科,其他几家手机芯片厂商也在加强GPU方面的性能,以应对移动光追以及AI等方面的性能需求。三星携手AMD早在去年就推出了支持光追的芯片,高通也将继续发力自研GPU架构,苹果原计划在A16上的采用新一代支持光追的GPU架构也即将到来。

未来几年,随着各家对移动光追的落地,我们很可能将看到苹果、高通、联发科、三星、英伟达、AMD以及Arm——七家全球半导体巨头在手机GPU领域的对决盛景。

手机GPU大战在即

理想情况下,联发科可以借由英伟达在GPU上的理解和技术实力,一举拉近与骁龙旗舰芯片、苹果A系列在GPU方面的差距,甚至是超越,进而联发科也有望抢到更多的高端手机芯片市场份额。

当然,实际层面还是有太多可能因素影响。

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图/三星

去年年初,三星发布的旗舰芯片Exynos 2200,其中就搭载了基于AMD RDNA2架构开发的GPU,首发支持移动光追和可变速率着色等高级图形处理功能。

但从后面Exynos 2200的表现来看,三星和AMD的首次携手显然谈不上成功,能效远低于外界预期。在今年最新一代旗舰手机S23系列上,三星甚至在全球范围内转向高通骁龙平台,Exynos平台则转而服务三星自家的中端或入门级产品。

不过,三星和AMD并没有因为第一次的失败而放弃继续合作。至少三星明确表态将继续在Exynos上与AMD合作,基于RDNA架构开发GPU。此外,还有消息指出三星成立了一个名为「梦之队」的研发小组,目标是在2025年开发出具有竞争力的移动处理器,最终计划在Galaxy S25系列上搭载。

另一边,AMD入局手机GPU市场,英伟达更是在Tegra之后再度重返,一是看到了未来ARM架构在高性能芯片市场的可能带来的变局,二是智能手机作为全球最大的游戏平台的巨大利益,完全可能弥补PC市场萎缩留下的巨大缺口。

上周,英伟达公布了2022年第四季度及全年业绩报告,游戏和数据中心依然是英伟达最核心的两大业务。全年来看,数据中心(含AI)业务营收达到了150.1亿美元,同比增长41%;游戏业务营收90.7亿美元,同比下滑27%。

不仅是财报亮眼,最近两个月火爆全球的ChatGPT,也让主导AI GPU市场的英伟达的市值从年初至今涨了近2000亿美元。也怪不得过去两年英伟达创始人兼CEO黄仁勋多次在公开场合表示,「英伟达不是一家游戏公司,而是一家AI公司」。

就在最新的财报电话会议上,英伟达也是满口都是AI,一位网友做了粗略的统计:5分钟内,英伟达提了23次「AI」。

与此同时,全球PC市场的继续萎缩对于AMD和英伟达的游戏业务始终都是一个压力。去年前三个季度,英伟达游戏业务收入就经历了过山车一般的下滑。与联发科的合作,有可能将英伟达带向一个远大于PC市场的智能手机市场。

但留给英伟达和AMD的问题是,他们必须证明自己的价值——帮助联发科和三星在GPU性能和能效方面,追上甚至超越拥有自研GPU的高通和苹果。

高通和苹果:两座大山

相比其他手机芯片设计厂商,苹果和高通长期以来处于手机GPU领域的领先地位。很大程度上,这要归功于自研GPU架构带来的好处,不仅让苹果和高通打造一系列专属的特性和功能,形成差异化优势,也可以自行规划GPU的发展方向,掌控产品的更新节奏。

比如高通从2018年的骁龙845开始就推出了异构计算的人工智能引擎AI Engine,通过CPU、GPU和DSP三方协同的方式实现顶尖的AI处理功能。

而从高通骁龙865旗舰芯片开始,骁龙Elite Gaming特性开始包括Adreno GPU驱动更新。这让手游也可以像桌面游戏一样,可以由玩家自行掌控图形驱动更新和GPU设置,享受最新的游戏特性体验。

但Adreno GPU也不是凭空而生的,高通Adreno技术其实来源于ATI Imageon系列低功耗GPU。2006年,AMD收购了处在低谷的ATI公司。然而当时的AMD资金并不充裕,因此在收购之后也陷入了困境。为了解决问题,AMD在2008年将与移动设备和技术有关的ATI业务打包出售给了高通。

也正是在ATI Imageon产品线的基础上,高通骁龙Adreno GPU应运而生,这也使得高通成为了Android生态中唯一一家能够独立自行研发移动GPU架构而无需购买Arm公版授权的厂商。

在最新的苹果A16芯片上,CPU和GPU提升寥寥,官方用来体现CPU性能提升的对比产品还是三年前的A13,GPU方面更是被高通最新一代Adreno反超一大截。

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图/极客湾

极客湾的测试结果显示,搭载骁龙8 Gen 2的小米13在绝大部分频率的能效都明显优于搭载A16的iPhone 14 Pro,以及搭载A15的iPhone 13 Pro。在上一代的GPU竞争中,A15还能占据一定优势,到了A16这代几乎完败给了高通Adreno 740 GPU。

而据The Information报道,苹果原计划是对A16芯片的GPU进行重大升级,引入光追等技术。但在开发过程中,苹果发现存在设计缺陷,会导致严重影响手机续航和发热的问题,最终不得不直接使用A15上的GPU设计,这也是为什么A16 GPU完全没有进步的原因。

也是因为光追。

写在最后

毫无疑问,芯片在智能手机中扮演了至关重要的角色,其性能更是会全面影响甚至决定手机的使用体验。作为手机芯片中的重要组成部分,GPU对于手机图形处理的速度和渲染能力同样也是至关重要。

移动光追的趋势,更是让手机GPU性能的提升变得紧迫。苹果想在A16上就支持支持移动光追等功能,以提升游戏体验,但最终却在在芯片设计放下错误,不得不挪用上一代的GPU架构。

但另一方面,苹果的错误也反映了在智能手机上实现光追的难度,流畅度、清晰度、发热功耗都是芯片和手机厂商必须考虑的问题。高通、联发科、三星和AMD虽然都已经支持了移动光追技术,但落地到实际应用的表现还是有待观察。

不过,苹果、高通、联发科、三星、英伟达、AMD以及Arm——七家全球半导体巨头在手机GPU领域的对决,也意味着更大的竞争强度,更加不容许「挤牙膏」的行为,或许也会快速推高手机GPU的性能,这是我们所乐见的。

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