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?
无论如何, 商场如战场, 企业的生存几乎以利益为先, 在三星官方未证实自研GPU之前, 我们只要以平常心来看待即可.