Arm Mali GPU的噩梦:三星、华为纷纷转向自研!

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来源:核心情报

Arm Mali GPU的噩梦:三星和华为都转向自我研究!

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目前在台式机CPU市场中,英特尔和AMD是两个世界。台式机GPU,尤其是独立显卡市场,由Nvidia和AMD主导。数据显示,Nvidia占独立显卡市场的66.3%,而AMD的份额为33.7%。虽然英特尔正准备推出自主研发的独立显卡,但与Nvidia和AMD竞争并不容易。

在移动CPU市场中,Arm的Cortex系列CPU是独一无二的,其他MIPS,RISC-V和x86架构难以与之竞争。然而,在移动GPU市场,Arm的Mali系列GPU的地位并不稳定。

尽管苹果在2017年宣布将在两年内放弃Imagination Technologies的GPU技术,但Arm的Mali系列GPU开始失去强大的竞争对手。此外,近年来使用Arm Mali系列GPU的华为手机芯片出货量的快速增长也帮助Arm提升了其在移动GPU市场的地位。然而,高通公司的Adreno GPU仍占据市场份额的很大一部分(高通公司的Adreno GPU源自ATI的形象,而AMD收购ATI已将移动设备资产出售给高通公司)。

来自Unity的数据显示,截至2016年7月,移动GPU市场(包括Android,iOS,WP设备)市场排名为:Arm(35.9%),Qualcomm(32.4%),Apple(16.0%),Imagination(11.2)% ),Vivante(1.9%),Broadcom(1.1%),NVIDIA(0.7%),Intel:(0.4%)。

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近年来,随着以智能手机为代表的移动市场竞争的进一步升级,为了提升其手机产品的竞争力,三星,苹果,华为等头戴式智能手机厂商在建设后增加了投资。自己的手机SoC。自主开发的CPU,GPU,NPU和基带芯片等核心器件。

今年6月,三星与AMD达成合作协议,三星将采用AMD最新的RDNA架构GPU来设计自己的移动GPU核心。此外,自“中兴事件”和美国对华为的制裁以来,华为开始进一步加大对自主研发核心芯片的投入。最近,有传言说华为正在开发独立的GPU芯片以及自主开发的CPU。毫无疑问,这将对Arm在移动GPU市场中的地位构成威胁。

Apple:CPU/GPU /基带将完全自行开发

iPhone 4是Apple手机开发中非常重要的产品,因为Apple自iPhone 4以来首次采用了自己的A系列处理器。在此之前,所有第三方处理器都被使用。第一代Apple A系列处理器基于Arm的Coretx-A8核心公版,后续版本仍然基于Arm-based Cortex核心。直到2013年9月,Apple发布了第一款自主开发的64位ARM v8双核处理器 - Apple A7,这是世界上第一款64位处理器。之后,Apple的A系列处理器一直在使用自主研发的CPU。

在GPU方面,自推出Apple的A系列处理器以来,Imagination的PowerVR系列GPU已经被使用,成为Imagination的最大客户。直到2017年4月,Apple宣布将在两年内放弃Imagination的所有技术,包括专利,知识产权,机密信息等。 Apple之所以做出这样的决定,是因为其自主研发的GPU取得了突破性进展。

事实上,早在2013年,Apple就已经开始开发独立的GPU。随后苹果公司召集了一批GPU高级人才,组建了一支设计GPU的团队,AMD的前平面设计首席技术官Raja Koduri就是其中之一。然而,当时,Apple在自己的GPU开发方面表现不佳。从Raja Koduri随后重返AMD后可以看出这一点。因此,Apple于2014年与Imagination续签了多年的许可协议,涵盖了Imagination当时和未来几年的PowerVR图形和视频技术专利。但是,Apple并没有放弃自己开发的GPU。

在2016年上半年,Apple进一步扩展了其GPU研发部门,并招募了GPU研发人才。与此同时,它正在不断地从合作伙伴Imagination挖掘人。也许是因为苹果公司是其最大的客户,Imagination似乎对苹果公司的挖掘有些“大胆而且害怕说话”。

尽管Apple于2017年9月推出了A11,但媒体称其集成GPU是Apple自主开发的,但事实上,它似乎仍然基于Imagination的IP定制。因为它的内核设计与之前的Imagination Rogue非常相似。值得一提的是,Apple还首次在A11处理器上集成了自主研发的NPU核心。

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TechInsights Apple A12 Die Shot,ChipRebel Apple A11 Die Shot

然后,Apple于2018年推出的A12 GPU仍然支持PVRTC(PowerVR纹理压缩),这是一种专有格式,这意味着它的GPU可能仍然与Imagination的IP相关联。

与Apple于2017年宣布“未来两年将放弃所有Imagination技术”相结合,Apple应该在今年9月发布的A13处理器上采用自主开发的GPU。

此外,应该指出的是,Apple近年来一直在开发自己的基带芯片。特别是在今年斥资10亿元收购英特尔基带芯片业务后,预计苹果自主研发的手机基带芯片的研发流程将进一步加速。它将在未来两年内上市。

三星:联盟AMD,预计将在两年内推出自主开发的GPU

2015年,三星在韩国发布了采用14nm FinFET技术的Exynos 8890八核处理器。该处理器的特殊之处在于其CPU使用基于Arm v8指令集的四种“猫”架构。核心和Arm Cortex-A53的四个小核心。之后,三星的旗舰处理器开始不断升级自主开发的“猫”CPU架构。

经过几年的演讲,三星自主研发的CPU架构已经达到第四代。在2018年,三星的Exynos 9820处理器由两个第四代自开发内核,两个Cortex-A75和四个Cortex-A55组成。它还首次添加了自主研发的NPU。

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值得一提的是,在2018年8月,三星还正式发布了首款自主研发的5G基带芯片Exynos Modem 5100.今年早些时候发布的韩版三星Galaxy S10 5G版采用了Exynos Modem 5100基带。

在三星自主研发的CPU,NPU和基带芯片全面崛起的同时,三星已经开始开发自主研发的GPU。早在2017年,业界就有消息称三星正在开发自主开发的GPU。在2018年,三星挖掘了Nvidia资深人士,GPU技术专家陆建平博士,他将领导GPU研发团队。

根据数据,陆建平参与了NVIDIA与GPU集成的nForce芯片组的开发,而IGP集成显卡芯片组也是他的领先者。值得一提的是,在NVIDIA之后,陆建平博士加入联发科领导联发科自主开发的GPU程序,但这种自主开发的GPU后来因各种原因被取消。

也许自主开发的GPU的发展遭受了挫折。毕竟,GPU市场已经非常成熟。如果您完全独立,则需要避免使用其他GPU供应商的专利。这并不容易。结果,三星开始寻求与GPU制造商AMD的合作。今年6月,三星正式宣布与AMD达成合作协议。 AMD向三星授权最新的RDNA架构GPU,允许三星设计自己的GPU核心。值得注意的是,在双方达成合作前一个月,陆建平从三星离开。

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据外界估计,三星将在未来两年内推出集成了AMD Radeon图形处理技术的移动GPU,而新款移动GPU将有望显着提升三星手机的图形处理能力。

华为:除了自主研发的手机SoC /基带/NPU外,自主研发的CPU/GPU还在进行中吗?

华为一直坚持在众多核心设备上进行自主研发。除华为近期接触高清电视外,华为HiSilicon芯片系列还有麒麟,巴龙,鲲鹏,Nteng和天竺。凌昊等产品系列。

早在2004年,华为就成立了HiSilicon,从事相关手机芯片的研发。到2009年,华为首款手机处理器K3V1正式发布,但该芯片主要面向低端市场,当时并未取得成功。华为在2012年推出了四核Coretex-A9处理器K3V2,当时市场备受关注。华为当时还在旗舰产品Ascend D上搭载了这款处理器并取得了一定成效。然而,在过去的两年里,华为还没有推出新芯片,而且一直依靠K3V2进入市场。因此,外界也传言“K3V2”。

事实上,在这段时间内,华为对K3V2上出现的问题进行了深入的改进。 2014年,首款“麒麟”处理器麒麟910成功上市。虽然Kirin 910只是K3V2的升级版本,但它解决了之前K3V2的一些问题,并且还首次集成了自主研发的Balong 710 LTE多模基带芯片。在此之前,华为的手机芯片都是外部基带。

事实上,在华为开始开发手机处理器的同时,华为也开始开发基带芯片。 2008年9月,华为正式成立LTE UE开发部门,开展LTE芯片的开发。 2010年初,华为成功推出业界首款支持LTE FDD和TD-LTE双模的Balong 700芯片。 2012年,华为发布了业界首款支持LTE Cat.4的多模LTE终端芯片Baron 710,后者已成功集成到麒麟910系列处理器中。

在接下来的几年里,随着智能手机市场的迅速爆发,华为也是麒麟处理器和Baron基带芯片的快速升级版本。 2017年9月,基于10nm工艺的麒麟970的成功发布可以说是麒麟芯片的里程碑。其整体水平首次达到了高通骁龙旗舰处理器的水平,甚至在很多方面都具有优势。例如,麒麟970首次集成了NPU核心,其集成的Baron基带支持LET Cat.18(4.5G,Pre 5G),支持5载波聚合,4×4 MIMO和256QAM,并且可以最大化数据传输效率。它超越了配备Qualcomm Snapdragon 835的千兆基带芯片Snapdragon X16,与当时高通公司发布的Snapdragon X20相比,其下载速率达到了1.2 Gbps。

然后在2018年2月,华为首次发布了其首款5G商用芯片--Barong 5G01(Balong 5G01)和5G商用终端 - 华为5G CPE。今年年初,华为还抢先推出首款SA/NSA双模5G基带芯片Baron 5000.

值得一提的是,华为麒麟970和麒麟980集成的NPU基于寒武纪技术NPU的IP。今年7月,华为发布的麒麟810处理器是第一款整合华为自主开发的处理器。达芬奇建筑的NPU及其强大的人工智能性能使得麒麟810在权威AI-Benchmark排名中名列前茅。

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可以说,华为设计的麒麟处理器,自主研发的NPU和Baron基带芯片已达到世界顶级水平。但是,需要指出的是华为Kirin处理器的CPU核心和GPU核心来自Arm。今年5月,在美国将华为列为“出口管制实体名单”之后,Arm停止与华为合作。这也意味着未来华为新移动芯片的开发可能无法从Arm获得最新的IP。许可将遇到困难。

幸运的是,华为此前已获得ARMv8架构的永久许可。也就是说,华为不需要Arm设计的IP核,而是直接获取设计这些IP核的指令集授权,以便华为可以IP。内核经历了一次重大转变,甚至可以扩展或缩小Arm指令集。目前主流的ARM手机处理器CPU核心基本上都是基于ARMv8指令集设计的。

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因此,华为可以根据ARMv8指令集设计自己的处理器,并拥有完整的知识产权,不受美国禁令的约束。例如,Apple的A系列处理器,高通的一些高端旗舰处理器,以及三星的基于猫鼬的CPU都是基于Arm指令集独立设计的。此外,今年1月,华为发布了高性能服务器处理器 - 鲲鹏920是华为基于ARMv8指令集的自主研发。

因此,Core Intelligence(ID:icsmart)判断华为将不可避免地根据ARMv8指令集设计自己的手机CPU核心。虽然华为也可以选择开源RISC-V架构来设计自主CPU内核,但性能RISC-V架构可能无法与手机市场中的Arm竞争,并且软件兼容性可能存在问题。更适合物联网市场。因此,华为将基于ARMv8指令集设计自主移动CPU核心。

最近,据台湾媒体报道,相关供应链消息人士指出,“他目前正在开发各种芯片,从用于移动设备的一系列芯片,到用于计算机的多媒体显示芯片和CPU以及GPU。芯片中使用的技术都集中在台积电7nm以下的先进工艺技术上,同时还包括台湾后端封装测试工厂和下游PCB工业的产能。

对于这个消息,Core Intelligence(ID:icsmart)认为,除了设计自主移动CPU之外,华为可能确实设计了自己的GPU。由于美国禁令的存在,华为将无法使用Arm的新Mali GPU。此外,对于智能手机而言,GPU的性能直接影响手机的屏幕显示和画面流畅性,特别是在大型游戏,AR/VR体验中,甚至影响手机AI(GPU AI)的功能)。计算能力远高于CPU)。因此,为了进一步提升手机处理器的竞争力,自主研发的GPU也是不可避免的。

因此,我们可以看到Apple,三星等一线头戴式手机品牌正在开发自己的GPU核心。高通的旗舰处理器深受手机品牌的欢迎,其中一个关键因素是其自主研发的Adreno GPU的出色表现。

但是,开发自己的GPU并非易事。自2013年成立以来,Apple尚未上市。尽管它可能接近成功,但它的基础是与Imagination的长期合作以及大量GPU人才的聘用。三星已经开发了几年,并遭遇挫折。最后,它选择与AMD合作。不难看出GPU开发的难度很高。华为推出自主开发的GPU也不容易。

但是,Core Intelligence认为华为实际上可以选择与Imagination合作开始GPU联合定制。毕竟,2017年9月,移动GPU制造商Imagination被中国私募股权基金Canyon Bridge以5.5亿英镑成功收购。目前,Imagination被认为是一家中资公司,也在积极开拓国内市场。

Imagination China前总经理刘国军在接受媒体采访时表示,中国市场约占Imagination总收入的10%。第一项任务是占领整个中国地区的市场份额。

Core Intelligence认为,华为甚至可以考虑直接从Canyon Bridge购买Imagination。当然,这个阶段不太可能。毕竟,美国的禁令存在,华为收购Imagination可能不会被美国监管机构批准。

此外,之前的消息称华为想要设计计算机使用的CPU和GPU,这可能是胡说八道。大家都知道,目前计算机市场上的CPU/GPU竞争非常成熟。剩下的玩家多年来一直垄断市场(文章在开头提到),生态已经非常成熟。华为参与其中。根本没有机会。当然,类似于基于Arm架构的基于Arm的Win10笔记本,有一些机会(即基于ARM v8指令集的自开发CPU和基于unicorn处理器的Windows笔记本的推出GPU),但目前Snapdragon Win10笔记本电脑在市场上的反馈。总的来说,目前微软只与高通芯片制造商合作。

总结:

从智能手机市场来看,三星,苹果,华为等头端智能手机厂商都选择开发自己的CPU,GPU和NPU,这将不可避免地影响到Arm的授权业务,即使这些CPU仍然基于The ARM v8指令集已获得许可,但毕竟它是一次性付款授权。 GPU不用说,如果三星和华为转向自主研发的GPU,它们无疑将对Arm的GPU授权业务造成沉重打击,因为只有能够为Arm GPU授权业务做出贡献的其余手机芯片制造商才是联发科和紫色。展览很精彩,Violet Show也使用了Imagination GPU。

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对位

此前,Counterpoint分析师Parv Sharma表示,“由于美国禁止华为,Arm和华为及其子公司HiSilicon将受到影响,因此Arm的移动GPU市场份额将大幅下降,预计在未来几年内。该份额可能会下降低于30%。“

从物联网市场的角度来看,Arm的CPU许可业务正受到RISC-V的挑战。虽然目前的影响程度仍然有限,但RISC-V的生态目前正在迅速发展,许多一线芯片设计供应商正在进入。因此,Arm也开始被迫通过降低许可费用并启动新形式的授权合作来做出回应。

此外,随着人工智能市场的兴起,许多人工智能芯片如雨后春笋般涌现。三星,苹果,高通和华为都开始将自主研发的NPU核心集成到他们的手机芯片中。华为甚至推出了自主开发的AI云芯片。这也使得Arm的相关AI核心IP突然缺乏头戴式耳机制造商的支持。

作者:核心MI - Rogue Sword,查看更多

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