移動(dòng)終端裝備競(jìng)賽越演越烈，去年底以四核大戰(zhàn)收尾，今年三星又推雙四核Exynos5410及MTK推八A7核MTK6592，核戰(zhàn)似乎又要重新點(diǎn)燃。而隨著移動(dòng)設(shè)備對(duì)高畫(huà)質(zhì)影音與 3D 游戲的體驗(yàn)需求提升，高性能 GPU在圖像處理和減輕CPU負(fù)擔(dān)方面起了重要作用。廠商也逐漸意識(shí)到單純?cè)黾覥PU核數(shù)并不是提升性能的最佳辦法，GPU在競(jìng)爭(zhēng)中的作用開(kāi)始越來(lái)越關(guān)鍵。

移動(dòng)市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)催生GPU格局變化

GPU的概念由英偉達(dá)(nVIDIA)最先提出，作為PC時(shí)代GPU的王者，與ATI(已被AMD收購(gòu))半分江山，而隨著移動(dòng)市場(chǎng)的興起，GPU市場(chǎng)的玩家數(shù)量和格局又有了新的變化，移動(dòng)市場(chǎng)CPU與GPU逐漸以SoC的形式呈現(xiàn)，主要玩家包括：高通、三星、MTK、博通、Intel、nVIDIA、Marvell及國(guó)內(nèi)眾多手機(jī)芯片廠商(TI、瑞薩及原STE等已基本退出智能手機(jī)市場(chǎng)，這里就不提及)，其中高通和nVIDIA有自己的CPU和GPU產(chǎn)品，自給自足。其它廠商主要從Imagination、ARM及Vivante三家中獲取GPU IP授權(quán)。

各GPU供應(yīng)商的市占率
Source: 市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)JPR(Jon Peddie Research)

在成功收購(gòu)MIPS之前，Imagination已經(jīng)連續(xù)六年是全球第三大設(shè)計(jì)IP供應(yīng)商(前2位分別是ARM和Synopsys)，Imagination是目前移動(dòng)GPU IP授權(quán)的領(lǐng)頭羊，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)JPR(Jon Peddie Research)2012年初發(fā)布的嵌入式圖形市場(chǎng)研究報(bào)告顯示，Imagination Technologies在移動(dòng)市場(chǎng)GPU供應(yīng)商中占據(jù)50%的市場(chǎng)份額，而高通排第二，占據(jù)33%。蘋(píng)果是Imagination的主要授權(quán)客戶(hù)，iPhone和iPad為其貢獻(xiàn)大筆營(yíng)收，同時(shí)三星、Intel和MTK等也是其重要客戶(hù)，所以排名第一實(shí)至名歸。高通連續(xù)幾年坐擁移動(dòng)芯片出貨量的頭把交椅，市值超過(guò)Intel，33%的份額確實(shí)厲害。倒是排名第三的Vivante，市場(chǎng)上很少見(jiàn)，客戶(hù)主要是Marvell以及華為海思，增長(zhǎng)速度驚人。DMP、Takumi及Ziilabs三家授權(quán)產(chǎn)品則不覆蓋移動(dòng)市場(chǎng)。

移動(dòng)市場(chǎng)主要GPU供應(yīng)商

現(xiàn)在來(lái)看，Imagination、高通和ARM將是移動(dòng)GPU的主要玩家，高通的Adreno系列自產(chǎn)自銷(xiāo)，頗有點(diǎn)蘋(píng)果風(fēng)范，市場(chǎng)份額與自身產(chǎn)品定位關(guān)聯(lián)度較高，今年份額預(yù)計(jì)將會(huì)有所下降。

Imagination首席執(zhí)行官Hossein Yassaie

Imagination在收購(gòu)MIPS后豐富了CPU產(chǎn)品組合，會(huì)相應(yīng)推出新的方案。該公司首席執(zhí)行官Hossein Yassaie在近期接受本刊采訪時(shí)表示：“Imagination今后一段時(shí)間的主要目標(biāo)是將CPU IP市占率提升到25%，成為IP供應(yīng)商界的‘百事可樂(lè)’，提供ARM之外的重要可選方案?！钡麄€(gè)移動(dòng)市場(chǎng)的玩家數(shù)正在減少，包括TI、瑞薩等大玩家的退出，對(duì)Imagination的業(yè)務(wù)產(chǎn)生一定影響。加之，ARM的Mali系列最近出貨量快速增長(zhǎng)，Imagination也是頗感壓力，需要守住現(xiàn)有份額并積極開(kāi)拓新應(yīng)用市場(chǎng)。

ARM Mali GPU去年全年出貨1.5億套，而在今年前7個(gè)月Mali出貨量已經(jīng)超過(guò)去年全年，達(dá)到1.8億的出貨規(guī)模。ARM CEO Simon Segars在公司財(cái)報(bào)會(huì)議上表示：“對(duì)于ARM來(lái)說(shuō)，下半年通常會(huì)帶來(lái)更高的出貨量與營(yíng)收，尤其是智能手機(jī)、平板電腦與電視等以消費(fèi)IC為主的市場(chǎng)帶動(dòng)。因此，2013年ARM Mali出貨量將超過(guò)3億，且上看4億套?！?/P>

ARM多媒體處理器部市場(chǎng)開(kāi)發(fā)總監(jiān) Dennis Laudick

還有一個(gè)因素也將幫助提升Mali系列出貨量，業(yè)界普遍預(yù)計(jì)下半年高端移動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)乏力，而中低端和入門(mén)級(jí)市場(chǎng)將快速增長(zhǎng)，而這恰是ARM Mali的核心市場(chǎng)。

不過(guò)，在GPU IP授權(quán)市場(chǎng)又多了一個(gè)變數(shù)，在今年6月，nVIDIA突然宣布將把開(kāi)普勒架構(gòu)的GPU IP授權(quán)給第三方廠商使用，并表示今后會(huì)堅(jiān)持這種開(kāi)放的授權(quán)策略，將更多GPU IP提供給其它廠商，比如未來(lái)的麥克斯韋架構(gòu)。nVIDIA CEO黃仁勛表示：“對(duì)外授權(quán)GPU技術(shù)將幫助nVIDIA更好地利用蓬勃發(fā)展的智能手機(jī)和平板機(jī)市場(chǎng)，并進(jìn)入一些單憑自產(chǎn)自銷(xiāo)自家芯片無(wú)法滲透的市場(chǎng)。”很多人難以理解這一策略，認(rèn)為這會(huì)不會(huì)影響該公司的業(yè)績(jī)，但是當(dāng)天的股價(jià)似乎給了一個(gè)很好的答案。不過(guò)，成效如何還有待一段時(shí)間的市場(chǎng)驗(yàn)證。

對(duì)于提升用戶(hù)體驗(yàn)，GPU比CPU更為關(guān)鍵？

在討論這個(gè)話(huà)題之前，先探討下GPU與CPU工作原理的差異：CPU一般負(fù)責(zé)控制程序的有序運(yùn)行以及數(shù)據(jù)處理調(diào)用，而GPU則偏重圖像并行紋理映射和多邊形渲染。部分人認(rèn)為GPU與CPU一樣，也是核數(shù)越多，性能越強(qiáng)大，這里有一個(gè)誤區(qū)，移動(dòng)市場(chǎng)CPU大都采用ARM架構(gòu)，可以在統(tǒng)一的平臺(tái)上進(jìn)行比較，核數(shù)越多，性能越好，而對(duì)于GPU，不同的廠商采用的架構(gòu)不太一樣，指令集和微架構(gòu)都不一樣，很難用核數(shù)來(lái)定義性能。

那么，如何配置設(shè)備的CPU與GPU，使得系統(tǒng)表現(xiàn)達(dá)到最優(yōu)，在功耗和性能達(dá)到合理的平衡，單純從一方面入手都是不太明智的方法。ARM認(rèn)為隨著目前移動(dòng)設(shè)備中CPU與GPU之間的協(xié)同處理操作愈加頻繁，二者協(xié)同設(shè)計(jì)的重要性將會(huì)更加明顯。ARM在2011年發(fā)布big.LITTLE(大小核)技術(shù)，根據(jù)不同性能需求，使用不同級(jí)別處理能力的核心，從而達(dá)到調(diào)節(jié)功耗的目的。

ARM多媒體處理器部市場(chǎng)開(kāi)發(fā)總監(jiān)Dennis Laudick介紹：“在協(xié)同使用big.LITTLE技術(shù)與GPU計(jì)算時(shí)，CPU的部分工作負(fù)載可以轉(zhuǎn)至GPU中，即CPU以LITTLE(小核)模式運(yùn)行，而同時(shí)GPU以更少功耗，更快速度處理更多的數(shù)學(xué)運(yùn)算任務(wù)。這一模式成倍地提高了能效。內(nèi)存帶寬的使用是移動(dòng)設(shè)備中最主要的功耗來(lái)源之一，因此任何能夠降低這一功耗的設(shè)計(jì)都能夠提供巨大的好處。與big.LITTLE和GPU計(jì)算共同工作的系統(tǒng)內(nèi)存設(shè)計(jì)能夠釋放性能、降低功耗并促成全面的系統(tǒng)提升?！盵!--empirenews.page--]

收購(gòu)MIPS后，Imagination下一步也將加強(qiáng)CPU與GPU的協(xié)同設(shè)計(jì)能力，最近推出MIPS Series5 “Warrior”(勇士)CPU系列豐富產(chǎn)品線(xiàn)。Imagination高級(jí)市場(chǎng)總監(jiān)David Harold介紹：“我們?cè)贛IPS CPU開(kāi)發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)傾入了幾乎兩倍資源，并正為MIPS發(fā)展投入更多的投資，包括工具、編譯器、調(diào)試器、操作系統(tǒng)、軟件等。而Imagination新推的PowerVR Series6 GPU也帶來(lái)一些新硬件特性，包括對(duì)標(biāo)量處理的改進(jìn)，以及三重壓縮技術(shù)的引進(jìn)。我們更關(guān)注CPU和GPU二者不同的使用情況，并根據(jù)不同的情況使其性能發(fā)揮最佳，此外還提供VPU(視頻處理單元)和RPU(射頻處理單元)IP來(lái)達(dá)到這一目的?！薄?/P>

美國(guó)高通技術(shù)公司產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)鮑山泉

美國(guó)高通技術(shù)公司產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)鮑山泉?jiǎng)t認(rèn)為：“隨著智能手機(jī)應(yīng)用更加豐富，GPU的優(yōu)勢(shì)更加明顯，比如拍照、導(dǎo)航地圖的合成、UI圖標(biāo)、圖像框、照片的后處理等都需要GPU來(lái)完成?！彼蕴O(píng)果為例，“蘋(píng)果并沒(méi)有參與硬件競(jìng)賽，而是挖掘CPU與GPU的潛能，達(dá)到性能與功耗的最佳平衡?！彼€強(qiáng)調(diào)，“真正手機(jī)的用戶(hù)體驗(yàn)由GPU決定，GPU越強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)越好?！滨U山泉說(shuō)這句話(huà)用意是想強(qiáng)調(diào)GPU在用戶(hù)體驗(yàn)中的重要性，正如高通經(jīng)常宣傳：核數(shù)多并不代表體驗(yàn)好。

所以對(duì)于目前市面上八核CPU競(jìng)爭(zhēng)，一些業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為還是應(yīng)該花點(diǎn)時(shí)間和精力去提升其它方面的綜合性能，比如GPU、電源管理、UI設(shè)計(jì)、軟件優(yōu)化等方面，以此提升用戶(hù)體驗(yàn)，至于八核的宣傳效果和戰(zhàn)略意義就不過(guò)多評(píng)論了。

移動(dòng)市場(chǎng)GPU的設(shè)計(jì)和需求趨勢(shì)

GPU的整體設(shè)計(jì)方向一定是單位面積尺寸上性能更高、功耗更低以及兼容性更強(qiáng)，除了這些，還有以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)或需求趨勢(shì)：

趨勢(shì)一、帶寬需求。ARM的Laudick解釋?zhuān)骸半S著分辨率與內(nèi)容復(fù)雜度不斷增加，其發(fā)展速度已經(jīng)超出了基礎(chǔ)內(nèi)存技術(shù)與內(nèi)存子系統(tǒng)功耗的發(fā)展速度。這將要求GPU設(shè)計(jì)中必需提供更多的創(chuàng)新，以幫助半導(dǎo)體生產(chǎn)商持續(xù)的實(shí)現(xiàn)性能突破?！?BR>
趨勢(shì)二、GPU計(jì)算。GPU將支持更多的功能，不僅限于創(chuàng)建圖像。比如圖像處理、計(jì)算攝影、手勢(shì)識(shí)別等。更多創(chuàng)新的功能將被實(shí)現(xiàn)，這將為消費(fèi)者開(kāi)拓一個(gè)全新的移動(dòng)設(shè)備視覺(jué)體驗(yàn)。

趨勢(shì)三、GPU將與CPU及其它處理器在系統(tǒng)中協(xié)作更為緊密。前提條件是設(shè)計(jì)都采用業(yè)界通用標(biāo)準(zhǔn)，CPU基本上都采用ARM內(nèi)核，而不同廠商之間GPU兼容則比較困難。這也是為什么谷歌在Android 4.3力推OPEN GL ES 3.0標(biāo)準(zhǔn)，一方面增加GPU在系統(tǒng)中的使用程度，另一方面，統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)，只要GPU廠商遵循這個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)，游戲和應(yīng)用開(kāi)發(fā)者就可以通過(guò)接口調(diào)用GPU數(shù)據(jù)，降低開(kāi)發(fā)難度。此外，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)OpenCL及Andriod Renderscript API也是致力于通過(guò)開(kāi)放的接口和通用編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)CPU，GPU及DSP等處理器之間的協(xié)同工作。

高通鮑山泉先生認(rèn)為：“在未來(lái)的移動(dòng)設(shè)備中，通過(guò)Open CL或者是Renderscript，可以讓CPU、GPU、DSP更好地融合工作，實(shí)現(xiàn)混合計(jì)算，CPU大部分的工作都會(huì)由GPU和DSP來(lái)分擔(dān)。如果CPU、DSP、GPU都由自家設(shè)計(jì)，那么實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)容易，而如果都是外購(gòu)，要實(shí)現(xiàn)起來(lái)就有難度?！?BR>
毫無(wú)疑問(wèn)，以手機(jī)和平板為主的移動(dòng)市場(chǎng)占據(jù)了GPU產(chǎn)品主要的營(yíng)收，成為目前市場(chǎng)發(fā)展的巨大推力。與此同時(shí)，移動(dòng)計(jì)算也在不斷地快速發(fā)展，逐漸改變著市場(chǎng)以及人們與互聯(lián)網(wǎng)交互的方式。

除此之外，還有哪些市場(chǎng)蘊(yùn)藏了發(fā)展?jié)摿Γ?BR>
博通認(rèn)為在傳統(tǒng)機(jī)頂盒和IP機(jī)頂盒市場(chǎng)對(duì)GPU仍然有著更高的需求趨勢(shì)，需要更高級(jí)的圖像處理技術(shù)來(lái)把高質(zhì)量高清畫(huà)面?zhèn)鬟f到大屏幕上。博通在這一市場(chǎng)有較高的市場(chǎng)占有率，未來(lái)將繼續(xù)強(qiáng)化這一優(yōu)勢(shì)。

GPU應(yīng)用潛力市場(chǎng)還有哪些？

除了機(jī)頂盒、IP機(jī)頂盒應(yīng)用，ARM認(rèn)為還有更多的應(yīng)用領(lǐng)域，如數(shù)字電視（市場(chǎng)上70%的智能電視采用了Mali系列GPU），“我們生活在一個(gè)可視化的時(shí)代，消費(fèi)者越來(lái)越希望所有的電子設(shè)備都能擁有可視化的界面?！盇RM的Laudick預(yù)計(jì)，GPU將被應(yīng)用在諸如汽車(chē)、醫(yī)藥、工業(yè)、打印設(shè)備甚至是家用電器等各種全新的市場(chǎng)中。

高通則比較看好GPU在物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控等領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿?，?dāng)然也包括前面提到的智能電視以及智能盒子產(chǎn)品。鮑山泉透露：“已經(jīng)有廠商采用高通產(chǎn)品開(kāi)發(fā)盒子產(chǎn)品，今年可以上市?！?/P>

Imagination將PowerVR Rogue架構(gòu)與光線(xiàn)跟蹤技術(shù)相結(jié)合，打造出一個(gè)混合渲染、高性能GPU解決方案。

博通VideoCore技術(shù)可支持高質(zhì)量3D游戲體驗(yàn)。

Imagination也正在關(guān)注一些新興市場(chǎng)，包括可穿戴電子以及智能廚房家用電器等。該公司CEO Yassaie同時(shí)也闡述了Imagination未來(lái)一段時(shí)間的市場(chǎng)策略：

1.積極開(kāi)拓移動(dòng)市場(chǎng)。Yassaie表示，這是一個(gè)開(kāi)放并極其活躍的市場(chǎng)，非常重要并且與Imagination/MIPS具有高關(guān)聯(lián)性，擁有開(kāi)放式的操作系統(tǒng)。隨著生態(tài)系統(tǒng)問(wèn)題的解決，該領(lǐng)域會(huì)取得快速發(fā)展。

2. MIPS現(xiàn)有技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、家庭應(yīng)用等市場(chǎng)的布局已經(jīng)相當(dāng)成熟，擁有包括博通、MTK等重要客戶(hù)。今后，Imagination將穩(wěn)定并擴(kuò)大其在這部分市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)地位。

3.重視物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。Yassaie看好這一市場(chǎng)在未來(lái)的發(fā)展?jié)摿?。未?lái)，Imagination將利用Flow技術(shù)平臺(tái)幫助實(shí)現(xiàn)一切互聯(lián)，覆蓋包括能源、醫(yī)療保健、自動(dòng)化、安防等應(yīng)用市場(chǎng)，帶動(dòng)公司取得更大進(jìn)步。