目前在桌面級(jí)的CPU市場(chǎng),，是英特爾和AMD兩家的天下,。而在桌面級(jí)的GPU,，特別是獨(dú)立顯卡市場(chǎng)，則是被Nvidia和AMD兩家壟斷,。數(shù)據(jù)顯示,，Nvidia占據(jù)了66．3％的獨(dú)立顯卡市場(chǎng)，AMD的份額則為33．7％,。雖然英特爾正準(zhǔn)備推出自研的獨(dú)立顯卡,，但是想要與Nvidia和AMD競(jìng)爭(zhēng)卻并不容易。
而在移動(dòng)CPU市場(chǎng),，Arm的Cortex系列CPU一家獨(dú)大,，其他的例如MIPS、RISC－V,、x86架構(gòu)都難以與其抗衡,。但是，在移動(dòng)GPU市場(chǎng),，Arm的Mali系列GPU的老大地位卻并不穩(wěn)固,。
雖然，自從2017年蘋果宣布將在兩年內(nèi)棄用Imagination Technologies的GPU技術(shù)之后,，Arm的Mali系列GPU便開始少了一個(gè)強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。而且近年來(lái)采用Arm Mali系列GPU的華為手機(jī)芯片的出貨猛增,，也幫助Arm提升在移動(dòng)GPU市場(chǎng)的地位,。但是，高通自研的Adreno GPU仍占據(jù)了相當(dāng)一大部分的市場(chǎng)份額（高通的Adreno GPU源自ATI的imageon,，AMD收購(gòu)ATI后,，將移動(dòng)設(shè)備資產(chǎn)出售給了高通）。
來(lái)自u(píng)nity的數(shù)據(jù)顯示,，截止至2016年7月,，移動(dòng)GPU市場(chǎng)（包括安卓，iOS,，WP設(shè)備）市場(chǎng)排名為：Arm（35．9％）,、高通（32．4％），蘋果（16．0％）,，Imagination（11．2％）,，Vivante（1．9％），Broadcom （1．1％）,、NVIDIA（0．7％）,、Intel：（0．4％）。
近年來(lái),，隨著以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的進(jìn)一步升級(jí),，為了提升自身手機(jī)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,，三星、蘋果,、華為等頭部的智能手機(jī)廠商繼打造自己的手機(jī)SoC之后,，紛紛加碼投入自研CPU、GPU,、NPU及基帶芯片等核心器件當(dāng)中,。
今年6月，三星與AMD達(dá)成合作協(xié)議,，三星將可采用AMD最新的RDNA架構(gòu)GPU自行設(shè)計(jì)手機(jī)GPU核心,。另外，自“中興事件”,、美國(guó)制裁華為之后,，華為便開始進(jìn)一步加大了對(duì)于自研核心芯片的投入。近日有傳聞稱,，華為除了自研的CPU之外,，還在研發(fā)自主的GPU芯片。而這無(wú)疑將對(duì)Arm在移動(dòng)GPU市場(chǎng)的地位產(chǎn)生威脅,。
蘋果：CPU／GPU／基帶即將全面實(shí)現(xiàn)自研
iPhone 4是蘋果手機(jī)發(fā)展歷程當(dāng)中的非常重要的一款產(chǎn)品,，因?yàn)樘O果自iPhone 4開始，首次采用了自己的A系列處理器,。而在此之前,，都采用的是第三方的處理器。第一代的蘋果A系列處理器是基于Arm的公版Coretx－A8內(nèi)核,，隨后的幾代產(chǎn)品也依然是基于Arm的Cortex內(nèi)核,。直到2013年9月，蘋果發(fā)布了首款自行研發(fā)的基于64位ARM v8雙核心的處理器——蘋果A7,，這也是全球首款64位的處理器,。在此之后，蘋果的A系列處理器便開始一直采用自研的CPU,。
在GPU方面,，自蘋果A系列處理器推出之后，一直采用的都是Imagination公司的PowerVR系列GPU,，成為了Imagination公司的最大客戶,。直到2017年4月，蘋果公司宣布將在兩年內(nèi)放棄使用Imagination的一切技術(shù),，包括專利,、知產(chǎn)、保密信息等等,。而蘋果之所以會(huì)做出這樣的決定,，是因?yàn)槠渥匝械腉PU獲得了突破,。
其實(shí)，早在2013年的時(shí)候,，蘋果就已經(jīng)開始在研發(fā)自主GPU,。蘋果當(dāng)時(shí)召集了許多GPU高級(jí)人才組建團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)GPU，AMD前圖形設(shè)計(jì)首席技術(shù)官Raja Koduri也在其中,。但是,，當(dāng)時(shí)蘋果在自主GPU的研發(fā)上并不順利，這點(diǎn)從Raja Koduri隨后重返A(chǔ)MD就可以看出,。所以,，蘋果在2014年仍然與Imagination續(xù)簽了為期多年的授權(quán)協(xié)議，涵蓋了Imagination公司當(dāng)時(shí)全部的和未來(lái)幾年的PowerVR圖形和視頻技術(shù)專利,。不過蘋果并未放棄自主GPU的研發(fā),。
2016年上半年，蘋果進(jìn)一步擴(kuò)大了其GPU研發(fā)部門,，四處招攬GPU研發(fā)人才,。同時(shí)還不斷從合作伙伴Imagination那里挖人?；蛟S由于蘋果是其最大的客戶,，所以對(duì)于蘋果的挖角，Imagination似乎是有些“敢怒而不敢言”,。
雖然2017年9月蘋果推出的A11就有媒體稱其集成的GPU是蘋果自研的,，但是實(shí)際上，其似乎仍然是基于Imagination的IP定制的,。因?yàn)樗膬?nèi)核設(shè)計(jì)與之前Imagination的Rogue非常相似。值得一提的是,，蘋果在A11處理器上還首次集成了自研的NPU內(nèi)核,。
圖片來(lái)源：TechInsights Apple A12 Die Shot，ChipRebel Apple A11 Die Shot
隨后蘋果在2018年推出的A12的GPU仍支持PVRTC（PowerVR紋理壓縮）,，這是一種專有格式,，意味著其GPU仍有可能與Imagination的IP相關(guān)聯(lián)。
結(jié)合蘋果在2017年時(shí)所宣布的,，“將在未來(lái)兩年內(nèi)放棄使用Imagination的一切技術(shù)”來(lái)看,，蘋果應(yīng)該會(huì)在今年9月發(fā)布的A13處理器上采用自研的GPU。
另外需要指出的是,，蘋果近幾年一直在研發(fā)自己的基帶芯片,，特別是在今年斥資10億收購(gòu)了英特爾基帶芯片業(yè)務(wù)之后，預(yù)計(jì)蘋果自研的手機(jī)基帶芯片的研發(fā)進(jìn)程將會(huì)進(jìn)一步加速,，預(yù)計(jì)在未來(lái)兩年內(nèi)就將會(huì)商用,。
三星：結(jié)盟AMD,，預(yù)計(jì)兩年內(nèi)推出自研GPU
2015年，三星在韓國(guó)發(fā)布了14nm FinFET 工藝的Exynos 8890八核處理器,，而這款處理器的特別之處在于,，其CPU采用四個(gè)基于Arm v8指令集自研的“貓鼬”架構(gòu)的大核，以及四個(gè)Arm Cortex－A53的小核,。而在此之后,，三星的旗艦處理器便開始了對(duì)于自研的“貓鼬”CPU架構(gòu)的持續(xù)升級(jí)。
經(jīng)過幾年的時(shí)間的演講,，目前三星的自研CPU架構(gòu)已經(jīng)到了第四代,。2018年，三星推出的Exynos 9820處理器,，采用了兩顆第四代自研大核心,，兩顆Cortex－A75和四顆Cortex－A55組合而成，同時(shí)還首次加入了自研的NPU,。
值得一提的是,，在2018年8月，三星還正式發(fā)布了首款自研的5G基帶芯片Exynos Modem 5100,。而在今年年初發(fā)布的三星Galaxy S10 5G版的韓國(guó)版本則采用了Exynos Modem 5100基帶,。
而在三星自研CPU、NPU,、基帶芯片的全面崛起的同時(shí),，三星也早已開始了自研GPU的開發(fā)。早在2017年之時(shí),，業(yè)內(nèi)就有消息稱三星正在開發(fā)自研的GPU,。2018年，三星挖來(lái)了Nvidia老將,、GPU技術(shù)專家呂堅(jiān)平（Chien－Ping Lu）博士,，他將負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)GPU研發(fā)團(tuán)隊(duì)。
資料顯示,，呂堅(jiān)平曾在英偉達(dá)參與了集成GPU的 nForce芯片組研發(fā),，IGP集成顯卡芯片組也是他主導(dǎo)的。值得一提的是,，在NVIDIA之后,，呂堅(jiān)平博士加入了聯(lián)發(fā)科，主導(dǎo)聯(lián)發(fā)科的自研GPU計(jì)劃,，不過這款自研GPU后來(lái)由于各種原因被取消了,。
或許是自研GPU的開發(fā)上遭遇了挫折，畢竟GPU市場(chǎng)已經(jīng)相當(dāng)成熟，完全獨(dú)立開發(fā)的話,，就需要避開其他GPU廠商的專利,，這并不容易。于是,，三星開始尋求GPU大廠AMD進(jìn)行合作,。今年6月，三星正式宣布與AMD達(dá)成合作協(xié)議,，AMD將最新的RDNA架構(gòu)GPU授權(quán)給了三星,，讓三星可以自行設(shè)計(jì)相應(yīng)的GPU核心。值得注意的是,，在雙方達(dá)成合作之前一個(gè)月,，呂堅(jiān)平便從三星離職了。
根據(jù)外界預(yù)計(jì),，三星將會(huì)在未來(lái)兩年內(nèi)推出集成AMD Radeon圖形處理技術(shù)的移動(dòng)GPU,，而新的移動(dòng)GPU將有望大幅提升三星手機(jī)圖形處理能力。
華為：除了自研的手機(jī)SoC／基帶／NPU,，自研CPU／GPU也在進(jìn)行中 ,？
一直以來(lái)，華為在很多核心器件上都堅(jiān)持自主研發(fā),，除了華為近期曝光的針對(duì)高清智能電視的“鴻鵠”處理器之外,，華為海思芯片家族已有麒麟、巴龍,、鯤鵬,、昇騰、天罡,、凌霄等產(chǎn)品系列,。
早在2004年，華為就成立了海思半導(dǎo)體,，從事相關(guān)手機(jī)芯片的研發(fā),。到2009年華為的首款手機(jī)處理器K3V1才正式發(fā)布，不過這款芯片主要是面向中低端市場(chǎng),，在當(dāng)時(shí)也并未獲得成功。而隨后華為在2012年推出的四核Coretex－A9處理器K3V2,，則在當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)上獲得較高的關(guān)注,，華為還在當(dāng)時(shí)的旗艦Ascend D上搭載這款處理器，并取得了一定的成績(jī),。不過,，此后近兩年的時(shí)間，華為未推出新的芯片，一直是靠K3V2打市場(chǎng),，因此也備受外界吐槽“萬(wàn)年K3V2”,。
實(shí)際上，華為這段時(shí)間是在針對(duì)K3V2上所出現(xiàn)的問題進(jìn)行深度的改進(jìn),，2014年,，首款“麒麟”處理器——麒麟910成功面世。雖然麒麟910只是K3V2的升級(jí)版,，但是其解決此前K3V2的一些列問題,，同時(shí)還首次集成了自研的巴龍（Balong） 710 LTE多模基帶芯片,。而在此之前,，華為手機(jī)芯片都是外掛基帶。
其實(shí)在華為開始研發(fā)手機(jī)處理器的同時(shí),，華為也同步開始了基帶芯片的研發(fā),。2008年9月，華為正式成立LTE UE開發(fā)部門,，啟動(dòng)LTE芯片的開發(fā),。2010年初，華為就成功推出了業(yè)內(nèi)首款支持LTE FDD和TD－LTE雙模的Balong 700芯片,。2012年,，華為發(fā)布了業(yè)界首款支持LTE Cat．4的多模LTE終端芯片巴龍710，并成功整合在麒麟910系列處理器中,。
此后數(shù)年,，隨著智能手機(jī)市場(chǎng)的快速爆發(fā)，華為在麒麟處理器和巴龍基帶芯片上也是快速的升級(jí)迭代,。2017年9月,，基于10nm工藝的麒麟970的成功發(fā)布可以說(shuō)是麒麟芯片一個(gè)里程碑，其整體的水平首次達(dá)到了與高通驍龍旗艦處理器一樣的高度,，甚至在多方面更具優(yōu)勢(shì),。比如，麒麟970首次集成了NPU內(nèi)核,，同時(shí)其集成的巴龍基帶可支持LET Cat．18（4．5G,，Pre 5G），支持5載波聚合,，4×4 MIMO以及256QAM,，能夠?qū)?shù)據(jù)的傳輸效率最大化，超過了高通驍龍835搭載的千兆級(jí)基帶芯片驍龍X16,，達(dá)到了與當(dāng)時(shí)高通才發(fā)布不久的驍龍X20一樣的1．2Gbps的下載速率,。
隨后在2018年2月，華為又率先發(fā)布了旗下首款5G商用芯片——巴龍5G01（Balong 5G01）和5G商用終端——華為5G CPE。今年年初,，華為又搶先高通發(fā)布了首款SA／NSA雙模5G基帶芯片巴龍5000,。
另外值得一提的是，華為麒麟970和麒麟980集成的NPU都是基于寒武紀(jì)科技的NPU的IP,，而今年7月,，華為發(fā)布的麒麟810處理器，則首次集成了華為自研的全新達(dá)芬奇架構(gòu)的NPU,，而其強(qiáng)悍的AI性能讓麒麟810一發(fā)布便登頂了權(quán)威機(jī)構(gòu)AI－Benchmark的排行榜,。
可以說(shuō)，目前華為設(shè)計(jì)的麒麟處理器,，自研的NPU,、巴龍基帶芯片都已經(jīng)達(dá)到了全球頂級(jí)的水平。但是,，需要指出的是華為的麒麟處理器當(dāng)中的CPU內(nèi)核和GPU內(nèi)核都是來(lái)自于Arm,。而在今年5月，美國(guó)將華為列入出口管制“實(shí)體名單”之后,，Arm便中斷了與華為的合作,，這也意味著華為未來(lái)新的移動(dòng)芯片的開發(fā)，可能將由于無(wú)法獲取Arm最新的IP授權(quán)許可,，將會(huì)遭遇困難,。
所幸的是，華為此前已經(jīng)獲得了ARMv8架構(gòu)的永久授權(quán),，也就是說(shuō),，華為不需要Arm提供的已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的IP核，而是直接獲取設(shè)計(jì)這些IP核的指令集授權(quán),，這樣華為可以對(duì)IP核進(jìn)行大幅度的改造,，甚至可以對(duì)Arm指令集進(jìn)行擴(kuò)展或縮減。而目前的主流的Arm手機(jī)處理器CPU核心基本都是基于ARMv8指令集設(shè)計(jì),。
因此,，華為完全可以基于ARMv8指令集自主設(shè)計(jì)處理器，并且擁有完整知識(shí)產(chǎn)權(quán),，不受美國(guó)禁令制約,。比如蘋果的A系列處理器、高通的部分高端旗艦處理器,、三星的基于貓鼬核心的CPU都是基于Arm指令集授權(quán)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)的,。另外，今年1月,，華為發(fā)布的高性能服務(wù)器處理器——鯤鵬920就是華為基于ARMv8指令集自主研發(fā)的。
所以，芯智訊判斷,，華為接下來(lái)必然會(huì)基于ARMv8指令集設(shè)計(jì)自主的手機(jī)CPU內(nèi)核,。雖然，華為也可以選擇開源的RISC－V架構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)自主的CPU內(nèi)核,，但是,，在性能RISC－V架構(gòu)可能還無(wú)法與Arm在手機(jī)市場(chǎng)抗衡，并且在軟件兼容性上可能也會(huì)有問題,，其更適用于物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng),。因此，華為大概率會(huì)基于ARMv8指令集設(shè)計(jì)自主的手機(jī)CPU內(nèi)核,。
而近日,，據(jù)臺(tái)灣媒體報(bào)道，相關(guān)供應(yīng)鏈人士指出,，“海思目前正在開發(fā)設(shè)計(jì)多種芯片,，從移動(dòng)設(shè)備使用的一系列芯片，到多媒體顯示芯片及電腦使用的 CPU,、GPU,。而且，海思芯片使用的技術(shù)全部集中在臺(tái)積電 7nm 以下先進(jìn)制程技術(shù),，同時(shí)順勢(shì)包下臺(tái)灣后段封測(cè)廠及下游 PCB 行業(yè)的產(chǎn)能”,。
對(duì)于這個(gè)消息，芯智訊認(rèn)為,，華為除了會(huì)設(shè)計(jì)自主的手機(jī)CPU之外,，接下來(lái)確實(shí)可能會(huì)設(shè)計(jì)自己的GPU。因?yàn)?，美?guó)禁令的存在,，華為接下來(lái)將無(wú)法使用Arm的新的Mali GPU。另外,，對(duì)于智能手機(jī)來(lái)說(shuō),，GPU的性能直接影響到手機(jī)的畫面顯示、畫面流暢度,，特別是在大型游戲,、AR／VR方面的體驗(yàn)，甚至還會(huì)影響到手機(jī)AI方面的能力（GPU的AI運(yùn)算能力遠(yuǎn)高于CPU）,。因此,，要想進(jìn)一步提升手機(jī)處理器的競(jìng)爭(zhēng)力，自研GPU也是必然,。
所以,，我們可以看到,，蘋果、三星等一線的頭部手機(jī)品牌廠商都在開發(fā)自己的GPU內(nèi)核,。而高通的驍龍旗艦處理器備受手機(jī)品牌廠商歡迎,，其中一大關(guān)鍵因素就是其自研的Adreno GPU的出色性能表現(xiàn)。
不過,，要研發(fā)自己的GPU并不是一件易事,。蘋果自2013年開始研發(fā)以來(lái)，到目前尚未商用,，雖然可能已接近成功,，但是這也是基于其與Imagination長(zhǎng)期合作，同時(shí)挖去了大量的GPU人才基礎(chǔ)之上的,。三星更是研發(fā)了數(shù)年,，還遭遇挫折，最終選擇與AMD合作,。我們不難看出,，GPU的研發(fā)的困難程度之高，同樣華為想要推出自研GPU也絕非易事,。
不過,，芯智訊倒是認(rèn)為，華為其實(shí)可以先選擇與Imagination合作,，進(jìn)行GPU聯(lián)合定制入手,。畢竟在2017年9月，移動(dòng)GPU大廠Imagination 就已經(jīng)成功被中國(guó)背景的私募基金Canyon Bridge以5．5億英鎊收購(gòu),。目前Imagination已經(jīng)算是一家中資企業(yè),，并且也正在大力開拓國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
此前Imagination中國(guó)區(qū)總經(jīng)理劉國(guó)軍在接受媒體采訪時(shí)就曾表示,，中國(guó)市場(chǎng)占Imagination的總營(yíng)收約為10％,，第一任務(wù)是要抓整個(gè)中國(guó)地區(qū)的市場(chǎng)份額。
芯智訊認(rèn)為,，華為甚至可以考慮從Canyon Bridge手中直接把Imagination買下來(lái),。當(dāng)然，現(xiàn)階段不太可能,，畢竟美國(guó)禁令存在,，華為對(duì)Imagination的收購(gòu)可能得不到美國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)的審查批準(zhǔn)。
另外,，前面的消息說(shuō)華為要設(shè)計(jì)電腦使用的CPU和GPU,，這恐怕就是胡說(shuō)了。誰(shuí)都知道,，目前電腦市場(chǎng)的CPU／GPU競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)是極度的成熟,，剩下的幾個(gè)玩家早已經(jīng)壟斷了市場(chǎng)好多年（文章開篇就有提及）,，生態(tài)也已經(jīng)是非常的成熟，華為介入完全沒有機(jī)會(huì),。當(dāng)然,，類似基于Arm架構(gòu)的驍龍 Win10筆記本倒是有些機(jī)會(huì)（即推出基于ARM v8指令集的自研CPU以及自研GPU的麒麟處理器的Windows筆記本），但是目前驍龍Win10筆記本在市場(chǎng)上的反饋一般,，而且目前微軟也僅與高通一家芯片廠商在合作。
小結(jié)：
僅從智能手機(jī)市場(chǎng)來(lái)看,，三星,、蘋果、華為等頭部的智能手機(jī)廠商,，紛紛選擇自研CPU,、GPU、NPU,，將不可避免的對(duì)Arm的授權(quán)業(yè)務(wù)造成影響,，即便是這些CPU仍是基于ARM v8指令集授權(quán)，但是畢竟是一次性付費(fèi)授權(quán),。GPU更是不必說(shuō),，如果三星、華為都轉(zhuǎn)向采用自研GPU,，無(wú)疑將會(huì)對(duì)Arm的GPU授權(quán)業(yè)務(wù)造成重創(chuàng),，因?yàn)閮H剩的能夠?yàn)锳rm GPU授權(quán)業(yè)務(wù)做貢獻(xiàn)的手機(jī)芯片廠商就只有聯(lián)發(fā)科和紫光展銳了，而紫光展銳同時(shí)也有用Imagination的GPU,。
圖片來(lái)源：Counterpoint
此前Counterpoint分析師Parv Sharma就曾表示,，“由于美國(guó)對(duì)華為的禁令，Arm與華為及其子公司海思的業(yè)務(wù)將受影響,，因此Arm在移動(dòng)GPU的市場(chǎng)份額將大幅下降,，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年的份額可能降至30％以下?！?/p>
從物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)來(lái)看,，Arm的CPU授權(quán)業(yè)務(wù)正受到RISC－V的挑戰(zhàn)，雖然目前影響程度還比較有限,，但是RISC－V的生態(tài)目前正在快速壯大,，眾多的一線的芯片設(shè)計(jì)廠商正紛紛入局。因此,，Arm也開始被迫通過下調(diào)授權(quán)費(fèi),，推出新的授權(quán)合作形式來(lái)應(yīng)對(duì)。
另外,，隨著AI市場(chǎng)的崛起,，眾多的AI芯片也是如雨后春筍般出現(xiàn),。三星、蘋果,、高通,、華為都紛紛開始在自己的手機(jī)芯片中集成了自研的NPU內(nèi)核，華為甚至還推出了自研的AI云端芯片,。這也使得Arm推出的相關(guān)的AI內(nèi)核IP一下子缺少了頭部手機(jī)大廠的支持,。