緊跟蘋果 三星也自主設計GPU是為什麽呢？

前段時間，一直有消息稱韓國電子巨頭三星即將自主設計 GPU 圖形處理單元，為此不僅有招聘資訊側面證明，更有不少熟知內情的人士爆料了諸多項目的細節。如果這是事實，說明未來三星將有望推出一款性能芯片完全自主操刀的智能手機，就像蘋果 iPhone 目前所採用的 A 系列芯片一樣。

目前三星的自主 GPU 是什麽情況呢？

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 的報導判斷，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。

當時這篇報導稱，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。負責新架構設計的長官者是前 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、超級電腦都可以用。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。而且報導還表示，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 是為什麽？

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芯片設計廠商 AMD，而且興趣濃厚，目的是拿下 GPU IP（知識產權），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 的長期技術合作協定，明確所有三星自家的 Exynos 芯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”協定，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，這意味著該協定可能將在 2020 年年中到期。基於此，如果三星選擇續期，那麽在與 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，畢竟有一個備份計劃相當重要，任何協定在之前雙方都不清楚是不是自己想要的協定。

除了爭取與 ARM 談判授權協定更有利之外，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螢幕、記憶體、閃存和性能芯片在內的所有組件，那麽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，那麽三星必然會在 ARM 協定到期後堅持這條路。

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 芯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，有了自主研發的芯片，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 擴增實境。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 分辨率的 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 集成的 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 系芯片的 GPU 較量，更不如高通的 Adreno GPU。要知道，驍龍 845 集成的 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芯片的好處，目前三星最重要的 Exynos 芯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 公版架構的芯片，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 性能達到想要的水準，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集成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式和指令。

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 簽署的長期技術協定，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。如果協定到期三星不繼續與 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。

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