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緊跟蘋果：三星也自主設計GPU，是為什么？
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，為此不僅有招聘信息側面證明，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目前所采用的A系列芯片一樣。
目前三星的自主GPU是什么情況呢？
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，并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的報道判斷，三星開發自主GPU目前還處于規劃階段，也就是繪制藍圖階段，還未有非常實質性的進展。
當時這篇報道稱，三星自主開發的GPU將采用全新的架構，而且將會是10年以來顛覆行業級別的新架構。負責新架構設計的領導者是前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，并且由于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架構適用范圍廣泛，手機、汽車、超級計算機都可以用。很明顯，這些看起來夸張的宣傳，一般都基于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。而且報道還表示，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是為什么？
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讓自己處于更有利的位置。畢竟自從AMD陷入困境之后的那些年，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的長期技術合作協議，明確所有三星自家的Exynos芯片長期都會采用來自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”協議，外界并不知道多少年，也許5年的期限是一個合理的期限。如果這個期限不假，這意味著該協議可能將在2020年年中到期。基于此，如果三星選擇續期，那么在與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，畢竟有一個后備計劃相當重要，任何協議在之前雙方都不清楚是不是自己想要的協議。
除了爭取與ARM談判授權協議更有利之外，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屏幕、內存、閃存和性能芯片在內的所有組件，那么三星的智能手機業務仍有望保持非常高的利潤率。
不過，由于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并不便宜，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，那么三星必然會在ARM協議到期后堅持這條路。
或許性能是王道
正如前述，由于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。對于三星而言，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，不只是手機游戲，還包括行業普遍看好的移動VR虛擬現實和AR增強現實。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，三星所采用的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，并且在很多方面比蘋果為針對iPhone設計的GPU更強。另外，由于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，并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芯片中就有自主定制的Mongoose CPU核心，該CPU內核性能的提升顯著，領先于各路采用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于ARM的產品線，所以在ARM落后的情況下，三星也沒有其他選擇。所以，要想GPU性能達到想要的水平，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，但這并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適用于多平臺。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，三星也有智能手表產品線，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以更快地速度并行處理數據，這對于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，自主定制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，自主定制的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序和指令。
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，并且大多利大于弊，有助于三星保證利潤率，削減授權許可費用的支出，大大縮減成本，甚至有助于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，也有利于整個行業的更快的成長。
然而，自主GPU設計并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，三星自主定制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簽署的長期技術協議，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。如果協議到期三星不繼續與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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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，為此不僅有招聘信息側面證明，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目前所采用的A系列芯片一樣。
目前三星的自主GPU是什么情況呢？
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，并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的報道判斷，三星開發自主GPU目前還處于規劃階段，也就是繪制藍圖階段，還未有非常實質性的進展。
當時這篇報道稱，三星自主開發的GPU將采用全新的架構，而且將會是10年以來顛覆行業級別的新架構。負責新架構設計的領導者是前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，并且由于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架構適用范圍廣泛，手機、汽車、超級計算機都可以用。很明顯，這些看起來夸張的宣傳，一般都基于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。而且報道還表示，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是為什么？
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讓自己處于更有利的位置。畢竟自從AMD陷入困境之后的那些年，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的長期技術合作協議，明確所有三星自家的Exynos芯片長期都會采用來自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”協議，外界并不知道多少年，也許5年的期限是一個合理的期限。如果這個期限不假，這意味著該協議可能將在2020年年中到期。基于此，如果三星選擇續期，那么在與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，畢竟有一個后備計劃相當重要，任何協議在之前雙方都不清楚是不是自己想要的協議。
除了爭取與ARM談判授權協議更有利之外，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屏幕、內存、閃存和性能芯片在內的所有組件，那么三星的智能手機業務仍有望保持非常高的利潤率。
不過，由于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并不便宜，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，那么三星必然會在ARM協議到期后堅持這條路。
或許性能是王道
正如前述，由于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。對于三星而言，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，不只是手機游戲，還包括行業普遍看好的移動VR虛擬現實和AR增強現實。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，三星所采用的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，并且在很多方面比蘋果為針對iPhone設計的GPU更強。另外，由于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，并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芯片中就有自主定制的Mongoose CPU核心，該CPU內核性能的提升顯著，領先于各路采用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于ARM的產品線，所以在ARM落后的情況下，三星也沒有其他選擇。所以，要想GPU性能達到想要的水平，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，但這并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適用于多平臺。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，三星也有智能手表產品線，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以更快地速度并行處理數據，這對于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，自主定制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，自主定制的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序和指令。
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，并且大多利大于弊，有助于三星保證利潤率，削減授權許可費用的支出，大大縮減成本，甚至有助于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，也有利于整個行業的更快的成長。
然而，自主GPU設計并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，三星自主定制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簽署的長期技術協議，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。如果協議到期三星不繼續與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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