目前三星的自主GPU是什麼情況呢?
有的分析認為, 多年之前三星可能就一直醞釀GPU開發項目了, 並且可能已經開發到一定的程度, 只差一個嚴肅而莊重的亮相時刻而已. 不過, 根據最近一份來自EE Times的報道判斷, 三星開發自主GPU目前還處於規劃階段, 也就是繪製藍圖階段, 還未有非常實質性的進展.
當時這篇報道稱, 三星自主開發的GPU將採用全新的架構, 而且將會是10年以來顛覆行業級別的新架構. 負責新架構設計的領導者是前Nvidia的工程師Chien-Ping Lu, 曾開發過nForce IGP, 也在聯發科呆過. 關鍵是, 新架構將讓三星GPU可以與蘋果抗衡, 並且由於架構提供超出色的能效比, 每瓦性能最高, 對高通而言又非常具有超強破壞性.
不僅如此, 三星的GPU架構適用範圍廣泛, 手機, 汽車, 超級計算機都可以用. 很明顯, 這些看起來誇張的宣傳, 一般都基於未親自驗證過成品初步分析, 所以說這些可能只是三星目標而已. 而且報道還表示, 明年年中這個時間點, 三星就能發布自主GPU了, 這點更讓人懷疑.
不管怎樣, 三星肯定有自己的目標和時間表, 而在看到成品之前, 現在我們更關心的問題是, 三星自主設計和研發GPU是為什麼?
立下與ARM的談判籌碼在花錢多與少之間權衡
三星自主設計GPU的念頭可能早在2015年就萌芽了, 當時3月底有消息稱三星正考慮收購傳統晶片設計廠商AMD, 而且興趣濃厚, 目的是拿下GPU IP (智慧財產權) , 增加機遇自研GPU讓自己處於更有利的位置. 畢竟自從AMD陷入困境之後的那些年, 各大巨頭包括蘋果, 高通等都開始從AMD挖走人才.
不過, 到了2015年6月, 三星收購AMD研發GPU的傳聞不攻自破, 因為三星與ARM簽署了一項有關GPU的長期技術合作協議, 明確所有三星自家的Exynos晶片長期都會採用來自ARM的Mali GPU產品, 包括從Midgard到最新的Bifrost架構和Mali-G系列GPU.
當然了, 所謂 '長期' 協議, 外界並不知道多少年, 也許5年的期限是一個合理的期限. 如果這個期限不假, 這意味著該協議可能將在2020年年中到期. 基於此, 如果三星選擇續期, 那麼在與ARM進行新一輪授權談判之前, 三星可能只是在故作姿態. 但是也不排除三星不簽了, 畢竟有一個後備計劃相當重要, 任何協議在之前雙方都不清楚是不是自己想要的協議.
除了爭取與ARM談判授權協議更有利之外, 省成本應該是另一大因素. 三星半導體業務已成為整個集團盈利的重要組成部分. 因此, 隨著智能手機出貨量逐漸放緩以及利潤率的不斷下滑, 如果三星能夠自主生產包括顯示屏幕, 記憶體, 快閃記憶體和性能晶片在內的所有組件, 那麼三星的智能手機業務仍有望保持非常高的利潤率.
不過, 由於任何一家大企業對公司內部的支出都會有嚴格的審核, 三星對半導體業務的支出也不例外. 所以, 三星必然會在自主研發, 授權許可和專利費用這些方面進行權衡, 因為不少手機內部組件研發設計並不便宜, 尤其是從頭開始. 如果三星內部認為自主研發GPU從長遠來看效益更高, 那麼三星必然會在ARM協議到期後堅持這條路.
或許性能是王道
正如前述, 由於智能手機市場的利潤率不斷下降, 能否自主研發關鍵組件越來越關鍵. 對於三星而言, Exynos晶片必然在公司盈利能力中扮演越來越重要的角色. 不僅如此, 有了自主研發的晶片, 三星同樣會獲得更高的聲譽, 至少可以證明三星也是十分出色的半導體設計者, 有能力與高通和蘋果等公司形成直接競爭.
因此, 拿出一款能夠與競爭對手一較高下的高端產品至關重要, 畢竟如今移動設備對性能的需求越來越高了, 不只是手機遊戲, 還包括行業普遍看好的移動VR虛擬現實和AR增強現實. 但目前三星旗艦的GPU性能還不夠強大, 至少從GFXBench記錄的跑分數據來看, ARM的Mali GPU表現平平.
蘋果的A11在自主研發GPU的情況下, 2K解析度的Manhattan場景可以跑出38.5fps, 1080p為67.4fps. 而三星Exynos版Galaxy S9的Mali-G72在同一場景下, 2K僅為26.3fps, 1080p也只有46.8fps. 其實這與上一代Galaxy S8相比差距不大, 因為S8整合的Mali-G71 GPU在2K下也跑出了25.7fps, 1080p甚至為更高的48.7fps.
很顯然, 三星所採用的ARM GPU在性能上還很難與蘋果A系晶片的GPU較量, 更不如高通的Adreno GPU. 要知道, 驍龍845整合的Adreno 630 GPU提升顯著, 並且在很多方面比蘋果為針對iPhone設計的GPU更強. 另外, 由於三星旗艦通常有高通和Exynos兩個版本, 因此不同的GPU也造成了旗艦性能不一致的情況.
ARM在公布新一代Mali-G76 GPU時承諾, 將會帶來30%的能效提升, 但在能能效提升的情況下, 性能卻只會帶來大約1.5倍的提升而已. 但即便如此, 等到三星下一代旗艦用上Mali-G76, 那也只能與iPhone X的GPU性能縮小差距而已, 真正全面超越還談不上. 但如果三星拿出自主GPU, 並能在高端市場更上一層樓, 相信誰都會對其刮目相看.
三星不是沒有嘗到自主設計晶片的好處, 目前三星最重要的Exynos晶片中就有自主定製的Mongoose CPU核心, 該CPU內核性能的提升顯著, 領先於各路採用ARM公版架構的晶片, 雖然實際領先不多, 但跑分卻高不少. 但是, GPU方面三星仍只能依賴於ARM的產品線, 所以在ARM落後的情況下, 三星也沒有其他選擇. 所以, 要想GPU性能達到想要的水平, 自主設計GPU必然是最佳選擇.
不只手機需要GPU
智能手機市場會是三星自主GPU最合理的切入點, 但這並不意味著手機是三星唯一考慮的市場, 開頭爆料也提到了, 三星這枚GPU適用於多平台. 考慮到三星是一個大集團, 旗下消費電子產品數不勝數, 包括智能冰箱, 智能洗衣機還有頂級的OLED電視機等等. 這些產品只要對圖形處理有需求, 就一定有自主GPU可以發揮的地方.
很多傳聞認為, 三星自主GPU可能會從低端產品開市場始, 如果這點沒錯的話, 三星首先瞄準的應該是物聯網和智能家居領域, 將GPU與這些市場的產品緊密結合到一起. 同時, 三星也有智能手錶產品線, 自主研發的GPU肯定也會對該產品線起到重要作用.
此外, 在對象檢測和機器學習等新興領域, GPU的處理性能已變得越來越重要, 因為GPU能夠比CPU以更快地速度並行處理數據, 這對於三星而言也可以是一個更長遠的目標. 而在汽車和家庭安全領域, 目前也有越來越多的細分市場, 自主定製GPU同樣可以讓三星從中獲利.
再回到對智能手機的方向上來, 我們都知道, 迄今為止三星的旗艦智能手機都未整合專用機器學習處理單元, 而是依靠GPU和視覺處理單元來處理這項任務. 所以, 自主定製的GPU除了可以提升圖形性能外, 還能夠幫助三星更有效地在手機的機器學習方面發揮關鍵作用, 包括加速特定的應用程序和指令.
平常心看待三星自主設計GPU這件事
總之, 三星設計自主GPU可以有很多理由, 並且大多利大於弊, 有助於三星保證利潤率, 削減授權許可費用的支出, 大大縮減成本, 甚至有助於三星開拓新領域的市場等等. 同時, 當有越來越多的自主GPU出現在市場上相互競爭, 也有利於整個行業的更快的成長.
然而, 自主GPU設計並非一朝一夕就能完成的事情, 通常需要多年技術積累和大量的研發投入, 特別是打造高端自主GPU, 自主GPU不是說做就能做成, 包括蘋果亦是如此. 所以, 三星自主定製GPU這件事情尚無任何定論, 可能三星早就已經開始做了, 開花結果仍言之尚早, 但也可能三星仍在規劃藍圖, 甚至不排除最終認為這是個虧本投資而放棄.
話說回來, 三星如何像蘋果那樣避開侵犯專利而自研GPU也是個問題. 回想2015年時三星之所以與ARM簽署的長期技術協議, 當時的背景就是三星和Nvidia正在打官司, 其中涉及很多圖形技術領域的專利, 這場官司直到2016年才達成了和解. 如果協議到期三星不繼續與ARM簽約, 而是推出自主GPU, ARM會不會反過來與三星打專利戰呢?
無論如何, 商場如戰場, 企業的生存幾乎以利益為先, 在三星官方未證實自研GPU之前, 我們只要以平常心來看待即可.