龙头企业强强联手，手机GPU市场竞争升级

    近期，三星AMD续签授权协议，采用AMD定制的GPU图形核心打造新一代旗舰芯片；联发科（MediaTek）正在和英伟达（Nvidia）合作，在前者旗舰 SoC 上整合 Nvidia AI GPU……这些“梦幻联动”无一不是针对自研手机GPU，即尝试将AMD、英伟达这两大家的桌面GPU产品，在进行改良后集成在手机SoC芯片中。一时间，沉寂多时的手机GPU领域又开始热闹起来。业界专家认为，随着企业强强合作，手机 GPU竞争恐进一步升级。
    企业强强联手为GPU而来
    长期以来，手机GPU往往采用通用版的形式，直到高通、苹果等手机芯片大厂开启自研GPU模式并“尝到甜头”后，使得不少厂商意识到，自研内核可使芯片厂商在进行处理器开发时，减少对公版设计的依赖，能够拥有更大的自主性和差异化。因此，不少企业也开始纷纷效仿，甚至催生出了终端芯片厂商与GPU领先龙头企业的“梦幻联动”，试图通过“强强联手”来打造更强大的GPU。
    2022年全球智能手机应用处理器市场收益增长率高通、苹果、联发科排前三

 

    数据来源：TechInsights
    近期，三星与AMD宣布双方又续签了授权协议，并表示，二者共同打造的下一代产品Exynos2500将采用基于AMD技术的定制GPU图形核心，并采用三星最新的第二代3nm GAA工艺制造，预计2024年下半年量产。
    可以看出，无论是三星还是AMD，二者此次都拿出了 “看家本领”来打造下一代GPU芯片。而这或许是由于不久前，二者有过一次“失败”的合作经历。三星在2019年与AMD宣布合作，双方共同研发并在2022年推出了首个基于AMD RDNA2架构的移动GPU三星Xclipse，这款GPU率先为移动平台带来了光线追踪技术、可变速率着色器等功能，并将其集成在三星自家的Exynos 2200SoC上。但从实际结果来看，Exynos 2200的性能并没有达到预期，以至于三星在Galaxy S23 系列中，全面中止使用Exynos2200芯片。因此，此次二者共同打造的下一代产品Exynos 2500，可谓是孤注一掷。
    就在三星和AMD宣布进行二度合作之时，冲击高端手机市场的联发科，表示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。
    在此之前，两家公司就基于 Arm 的 Chromebook 处理器与 GeForce GPU 进行了合作。业内专家表示，此次合作，联发科希望借助英伟达在GPU上的技术实力，一举逼近甚至超越骁龙旗舰芯片、苹果A系列芯片，进而使联发科抢到更多的高端手机芯片市场份额。
    AI战火蔓延手机GPU
    此前，在手机SoC芯片中，CPU一直是竞争的关键。在SoC芯片中，GPU并不是一个独立运行的计算平台，需要通过PCIe总线与CPU连接在一起来协同工作。因此，长期以来，业内仅仅将GPU视为CPU的协作处理器，而CPU才是手机SoC芯片的核心竞争力所在。
    然而，随着AI浪潮的来袭，自研GPU成为了能够在手机SoC的“红海”市场中“杀出一条血路”的关键。
    CINNO Research半导体事业部总经理 Elvis Hsu向《中国电子报》记者表示，近几年来，集成电路产业正面临智能手机波动周期以及PC市场成长有限的挑战，芯片设计厂商无不绞尽脑汁寻求新的半导体产业的驱动力。而近期爆火的ChatGPT大大带动了AI的市场需求，而AI中所采用的关键芯片即为GPU,这也是近日三星携手AMD、联发科携手英伟达开启“梦幻联动”的主要原因。
    AMD RNAD架构GPU
    “GPU比CPU更擅长于高强度的多核并行计算，拥有更高的浮点运算能力，特别是在大规模数据处理领域中。此外，GPU不同于仅有数个或数十个内核的CPU，它是一种特殊类型的处理器，具有数百或数千个内核。经过优化，可同时进行运行大量计算、深度学习或机器学习等，强大的算力远超过CPU。因此，GPU成为了手机SoC芯片中最强大的运算单元之一，未来更高分辨率屏幕手机对移动光追性能、AI与3D图形渲染技术的要求越来越高，而GPU无疑是决定市场竞争力的关键因素。”Elvis Hsu说。
    此外，AI不仅“带火”了手机GPU，也成为了企业自研GPU竞争的焦点所在。
    业界专家表示，三星和联发科分别选择与AMD和英伟达合作，除了看中在硬件层面的研发合作以外，还有可能看中了这两家在桌面端的核心“杀手锏”—— DLSS和FSR技术，这两项技术可以利用AI算法实现超分辨率，从而可以大幅度降低移动端GPU硬件算力的需求，这对移动端在未来实现高清显示具有重要作用。虽然，当前这两项技术只在桌面端进行应用，但是未来随着移动端GPU性能需求不断增长，这两项技术极有可能会改进优化并应用到移动端GPU中。可见，三星和联发科未来均有可能将AI技术视为GPU竞争的创新焦点。
    手机处理器研发竞争更加内卷
    “三星+AMD”与“联发科+Nvidia”的“梦幻联动”，分别从手机厂商自研和第三方厂商研发两个角度，加剧了手机处理器研发的“内卷”。
    据了解，三星与AMD联手研发GPU，首要目的是摆脱对第三方手机处理器厂商的依赖。往年，三星Galaxy S23系列手机采用高通骁龙和自家Exynos双处理器版本。由于此前与AMD合作研发的下一代GPU芯片效果不佳，今年2月发布的Galaxy S23系列全线搭载了高通最新采用台积电4nm工艺的第二代骁龙8。
    近年来，苹果一直是三星在全球手机市场份额上的头号竞争对手。Canalys针对全球智能手机市场份额的最新报告显示，今年第一季度，三星以22%的市场份额夺得第一，苹果以21%的市场份额紧随其后。而苹果手机的性能优势正是建立在“自研芯片+自研操作系统”的闭环生态上，市场份额排名第三、第四的小米、OPPO也在围绕手机影像处理、电源管理推出自研芯片，并将自研手机处理器提上日程。三星自然不希望在自研处理器的竞争中落后，继续与AMD研发下一代GPU，能够让三星在旗舰市场的竞争中掌握主动权。
    第三方处理器厂商围绕移动GPU的争夺也同样激烈。与英伟达携手研发GPU的联发科，是高通在高端手机处理器市场的首要“追兵”之一。此前，高通通过收购AMD的移动GPU Imageon系列，开启了自研GPU之路。如今联发科或许想“复制”这一操作。据了解，联发科与英伟达除了在GPU上展开合作，还将共同探索和提升AI性能，期待在手机SoC市场中追赶甚至超越高通，帮助联发科竞逐高端手机市场。
    不过，自研手机GPU是一场“持久战”。Elvis Hsu表示，高通在自研GPU领域中的技术储备并非一朝一夕便可超越。“高通2008年便收购了AMD的Imageon系列业务，开始自研手机GPU,如今其自研的Adreno 740 GPU 在多项指标领先苹果。凭藉强大的自研芯片设计能力，短期内高通在手机GPU芯片市场中的领先地位仍然难以动摇。”Elvis Hsu说。