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华为要拳打Intel脚踢NVIDIA?真相来了

        【五分时时彩】

  摘要:近年来,随着以智能大发排列3为代表的移动市场竞争的进一步升级,为了提升自身大发排列3产品的竞争力,三星、苹果、华为等头部的智能大发排列3厂商继打造自己的大发排列3SoC之后,纷纷加码投入自研CPU、GPU、NPU及基带芯片等核心器件当中。

  目前在桌面级的CPU市场,是英特尔和AMD两家的天下。而在桌面级的GPU,特别是独立显卡市场,则是被Nvidia和AMD两家垄断。数据显示,Nvidia占据了66.3%的独立显卡市场,AMD的份额则为33.7%。虽然英特尔正准备推出自研的独立显卡,但是想要与Nvidia和AMD竞争却并不容易。

  而在移动CPU市场,Arm的Cortex系列CPU一家独大,其他的例如MIPS、RISC-V、x86架构都难以与其抗衡。但是,在移动GPU市场,Arm的Mali系列GPU的老大地位却并不稳固。

  虽然,自从2017年苹果宣布将在两年内弃用Imagination Technologies的GPU技术之后,Arm的Mali系列GPU便开始少了一个强有力的竞争对手。而且近年来采用Arm Mali系列GPU的华为大发排列3芯片的出货猛增,也帮助Arm提升在移动GPU市场的地位。但是,高通自研的Adreno GPU仍占据了相当一大部分的市场份额(高通的Adreno GPU源自ATI的imageon,AMD收购ATI后,将移动设备资产出售给了高通)。

  来自unity的数据显示,截止至2016年7月,移动GPU市场(包括安卓,iOS,WP设备)市场排名为:Arm(35.9%)、高通(32.4%),苹果(16.0%),Imagination(11.2%),Vivante(1.9%),Broadcom (1.1%)、NVIDIA(0.7%)、Intel:(0.4%)。

  近年来,随着以智能大发排列3为代表的移动市场竞争的进一步升级,为了提升自身大发排列3产品的竞争力,三星、苹果、华为等头部的智能大发排列3厂商继打造自己的大发排列3SoC之后,纷纷加码投入自研CPU、GPU、NPU及基带芯片等核心器件当中。

  今年6月,三星与AMD达成合作协议,三星将可采用AMD的RDNA架构GPU自行设计大发排列3GPU核心。另外,自“中兴事件”、美国制裁华为之后,华为便开始进一步加大了对于自研核心芯片的投入。近日有传闻称,华为除了自研的CPU之外,还在研发自主的GPU芯片。而这无疑将对Arm在移动GPU市场的地位产生威胁。

  苹果:CPU/GPU/基带即将全面实现自研

  iPhone 4是苹果大发排列3发展历程当中的非常重要的一款产品,因为苹果自iPhone 4开始,采用了自己的A系列处理器。而在此之前,都采用的是第三方的处理器。第一代的苹果A系列处理器是基于Arm的公版Coretx-A8内核,随后的几代产品也依然是基于Arm的Cortex内核。直到2013年9月,苹果发布了自行研发的基于64位ARM v8双核心的处理器——苹果A7,这也是全球64位的处理器。在此之后,苹果的A系列处理器便开始一直采用自研的CPU。

  在GPU方面,自苹果A系列处理器推出之后,一直采用的都是Imagination公司的PowerVR系列GPU,成为了Imagination公司的客户。直到2017年4月,苹果公司宣布将在两年内放弃使用Imagination的一切技术,包括专利、知产、保密信息等等。而苹果之所以会做出这样的决定,是因为其自研的GPU获得了突破。

  其实,早在2013年的时候,苹果就已经开始在研发自主GPU。苹果当时召集了许多GPU人才组建团队自主设计GPU,AMD前图形设计首席技术官Raja Koduri也在其中。但是,当时苹果在自主GPU的研发上并不顺利,这点从Raja Koduri随后重返AMD就可以看出。所以,苹果在2014年仍然与Imagination续签了为期多年的授权协议,涵盖了Imagination公司当时全部的和未来几年的PowerVR图形和视频技术专利。不过苹果并未放弃自主GPU的研发。

  2016年上半年,苹果进一步扩大了其GPU研发部门,四处招揽GPU研发人才。同时还不断从合作伙伴Imagination那里挖人。或许由于苹果是其的客户,所以对于苹果的挖角,Imagination似乎是有些“敢怒而不敢言”。

  虽然2017年9月苹果推出的A11就有媒体称其集成的GPU是苹果自研的,但是实际上,其似乎仍然是基于Imagination的IP定制的。因为它的内核设计与之前Imagination的Rogue非常相似。值得一提的是,苹果在A11处理器上还集成了自研的NPU内核。

  图片来源:TechInsights Apple A12 Die Shot,ChipRebel Apple A11 Die Shot

  随后苹果在2018年推出的A12的GPU仍支持PVRTC(PowerVR纹理压缩),这是一种专有格式,意味着其GPU仍有可能与Imagination的IP相关联。

  结合苹果在2017年时所宣布的,“将在未来两年内放弃使用Imagination的一切技术”来看,苹果应该会在今年9月发布的A13处理器上采用自研的GPU。

  另外需要指出的是,苹果近几年一直在研发自己的基带芯片,特别是在今年斥资10亿收购了英特尔基带芯片业务之后,预计苹果自研的大发排列3基带芯片的研发进程将会进一步加速,预计在未来两年内就将会商用。

  三星:结盟AMD,预计两年内推出自研GPU

  2015年,三星在韩国发布了14nm FinFET 工艺的Exynos 8890八核处理器,而这款处理器的特别之处在于,其CPU采用四个基于Arm v8指令集自研的“猫鼬”架构的大核,以及四个Arm Cortex-A53的小核。而在此之后,三星的旗舰处理器便开始了对于自研的“猫鼬”CPU架构的持续升级。

  经过几年的时间的演讲,目前三星的自研CPU架构已经到了第四代。2018年,三星推出的Exynos 9820处理器,采用了两颗第四代自研大核心,两颗Cortex-A75和四颗Cortex-A55组合而成,同时还加入了自研的NPU。

  值得一提的是,在2018年8月,三星还正式发布了自研的5G基带芯片Exynos Modem 5100。而在今年年初发布的三星Galaxy S10 5G版的韩国版本则采用了Exynos Modem 5100基带。

  而在三星自研CPU、NPU、基带芯片的全面崛起的同时,三星也早已开始了自研GPU的开发。早在2017年之时,业内就有消息称三星正在开发自研的GPU。2018年,三星挖来了Nvidia老将、GPU技术专家吕坚平(Chien-Ping Lu)博士,他将负责领导GPU研发团队。

  资料显示,吕坚平曾在英伟达参与了集成GPU的 nForce芯片组研发,IGP集成显卡芯片组也是他主导的。值得一提的是,在NVIDIA之后,吕坚平博士加入了联发科,主导联发科的自研GPU计划,不过这款自研GPU后来由于各种原因被取消了。

  或许是自研GPU的开发上遭遇了挫折,毕竟GPU市场已经相当成熟,完全独立开发的话,就需要避开其他GPU厂商的专利,这并不容易。于是,三星开始寻求GPU大厂AMD进行合作。今年6月,三星正式宣布与AMD达成合作协议,AMD将的RDNA架构GPU授权给了三星,让三星可以自行设计相应的GPU核心。值得注意的是,在双方达成合作之前一个月,吕坚平便从三星离职了。

  根据外界预计,三星将会在未来两年内推出集成AMD Radeon图形处理技术的移动GPU,而新的移动GPU将有望大幅提升三星大发排列3图形处理能力。

  华为:除了自研的大发排列3SoC/基带/NPU,自研CPU/GPU也在进行中 ?

  一直以来,华为在很多核心器件上都坚持自主研发,除了华为近期曝光的针对高清智能电视的“鸿鹄”处理器之外,华为海思芯片家族已有麒麟、巴龙、鲲鹏、昇腾、天罡、凌霄等产品系列。

  早在2004年,华为就成立了海思半导体,从事相关大发排列3芯片的研发。到2009年华为的大发排列3处理器K3V1才正式发布,不过这款芯片主要是面向中低端市场,在当时也并未获得成功。而随后华为在2012年推出的四核Coretex-A9处理器K3V2,则在当时的市场上获得较高的关注,华为还在当时的旗舰Ascend D上搭载这款处理器,并取得了一定的成绩。不过,此后近两年的时间,华为未推出新的芯片,一直是靠K3V2打市场,因此也备受外界吐槽“万年K3V2”。

  实际上,华为这段时间是在针对K3V2上所出现的问题进行深度的改进,2014年,“麒麟”处理器——麒麟910成功面世。虽然麒麟910只是K3V2的升级版,但是其解决此前K3V2的一些列问题,同时还集成了自研的巴龙(Balong) 710 LTE多模基带芯片。而在此之前,华为大发排列3芯片都是外挂基带。

  其实在华为开始研发大发排列3处理器的同时,华为也同步开始了基带芯片的研发。2008年9月,华为正式成立LTE UE开发部门,启动LTE芯片的开发。2010年初,华为就成功推出了业内支持LTE FDD和TD-LTE双模的Balong 700芯片。2012年,华为发布了业界支持LTE Cat.4的多模LTE终端芯片巴龙710,并成功整合在麒麟910系列处理器中。

  此后数年,随着智能大发排列3市场的快速爆发,华为在麒麟处理器和巴龙基带芯片上也是快速的升级迭代。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一个里程碑,其整体的水平达到了与高通骁龙旗舰处理器一样的高度,甚至在多方面更具优势。比如,麒麟970集成了NPU内核,同时其集成的巴龙基带可支持LET Cat.18(4.5G,Pre 5G),支持5载波聚合,4 x 4 MIMO以及256QAM,能够将数据的传输效率化,超过了高通骁龙835搭载的千兆级基带芯片骁龙X16,达到了与当时高通才发布不久的骁龙X20一样的1.2Gbps的下载速率。

  随后在2018年2月,华为又率先发布了旗下5G商用芯片——巴龙5G01(Balong 5G01)和5G商用终端——华为5G CPE。今年年初,华为又抢先高通发布了SA/NSA双模5G基带芯片巴龙5000。

  另外值得一提的是,华为麒麟970和麒麟980集成的NPU都是基于寒武纪科技的NPU的IP,而今年7月,华为发布的麒麟810处理器,则集成了华为自研的全新达芬奇架构的NPU,而其强悍的AI性能让麒麟810一发布便登顶了权威机构AI-Benchmark的排行榜。

  可以说,目前华为设计的麒麟处理器,自研的NPU、巴龙基带芯片都已经达到了全球的水平。但是,需要指出的是华为的麒麟处理器当中的CPU内核和GPU内核都是来自于Arm。而在今年5月,美国将华为列入出口管制“实体名单”之后,Arm便中断了与华为的合作,这也意味着华为未来新的移动芯片的开发,可能将由于无法获取Arm的IP授权许可,将会遭遇困难。

  所幸的是,华为此前已经获得了ARMv8架构的授权,也就是说,华为不需要Arm提供的已经设计完成的IP核,而是直接获取设计这些IP核的指令集授权,这样华为可以对IP核进行大幅度的改造,甚至可以对Arm指令集进行扩展或缩减。而目前的主流的Arm大发排列3处理器CPU核心基本都是基于ARMv8指令集设计。

  因此,华为完全可以基于ARMv8指令集自主设计处理器,并且拥有完整知识产权,不受美国禁令制约。比如苹果的A系列处理器、高通的部分高端旗舰处理器、三星的基于猫鼬核心的CPU都是基于Arm指令集授权进行自主设计的。另外,今年1月,华为发布的高性能服务器处理器——鲲鹏920就是华为基于ARMv8指令集自主研发的。

  所以,芯智讯(ID:icsmart)判断,华为接下来必然会基于ARMv8指令集设计自主的大发排列3CPU内核。虽然,华为也可以选择开源的RISC-V架构来设计自主的CPU内核,但是,在性能RISC-V架构可能还无法与Arm在大发排列3市场抗衡,并且在软件兼容性上可能也会有问题,其更适用于物联网市场。因此,华为大概率会基于ARMv8指令集设计自主的大发排列3CPU内核。

  而近日,据台湾媒体报道,相关供应链人士指出,“海思目前正在开发设计多种芯片,从移动设备使用的一系列芯片,到多媒体显示芯片及电脑使用的 CPU、GPU。而且,海思芯片使用的技术全部集中在台积电 7nm 以下先进制程技术,同时顺势包下台湾后段封测厂及下游 PCB 行业的产能”。

  对于这个消息,芯智讯(ID:icsmart)认为,华为除了会设计自主的大发排列3CPU之外,接下来确实可能会设计自己的GPU。因为,美国禁令的存在,华为接下来将无法使用Arm的新的Mali GPU。另外,对于智能大发排列3来说,GPU的性能直接影响到大发排列3的画面显示、画面流畅度,特别是在大型游戏、AR/VR方面的体验,甚至还会影响到大发排列3AI方面的能力(GPU的AI运算能力远高于CPU)。因此,要想进一步提升大发排列3处理器的竞争力,自研GPU也是必然。

  所以,我们可以看到,苹果、三星等一线的头部大发排列3品牌厂商都在开发自己的GPU内核。而高通的骁龙旗舰处理器备受大发排列3品牌厂商欢迎,其中一大关键因素就是其自研的Adreno GPU的出色性能表现。

  不过,要研发自己的GPU并不是一件易事。苹果自2013年开始研发以来,到目前尚未商用,虽然可能已接近成功,但是这也是基于其与Imagination长期合作,同时挖去了大量的GPU人才基础之上的。三星更是研发了数年,还遭遇挫折,最终选择与AMD合作。我们不难看出,GPU的研发的困难程度之高,同样华为想要推出自研GPU也绝非易事。

  不过,芯智讯倒是认为,华为其实可以先选择与Imagination合作,进行GPU联合定制入手。毕竟在2017年9月,移动GPU大厂Imagination 就已经成功被中国背景的私募基金Canyon Bridge以5.5亿英镑收购。目前Imagination已经算是一家中资企业,并且也正在大力开拓国内市场。

  此前Imagination中国区总经理刘国军在接受媒体采访时就曾表示,中国市场占Imagination的总营收约为10%,第一任务是要抓整个中国地区的市场份额。

  芯智讯认为,华为甚至可以考虑从Canyon Bridge手中直接把Imagination买下来。当然,现阶段不太可能,毕竟美国禁令存在,华为对Imagination的收购可能得不到美国监管机构的审查批准。

  另外,前面的消息说华为要设计电脑使用的CPU和GPU,这恐怕就是胡说了。谁都知道,目前电脑市场的CPU/GPU竞争已经是极度的成熟,剩下的几个玩家早已经垄断了市场好多年(文章开篇就有提及),生态也已经是非常的成熟,华为介入完全没有机会。当然,类似基于Arm架构的骁龙 Win10笔记本倒是有些机会(即推出基于ARM v8指令集的自研CPU以及自研GPU的麒麟处理器的Windows笔记本),但是目前骁龙Win10笔记本在市场上的反馈一般,而且目前微软也仅与高通一家芯片厂商在合作。

  小结:

  仅从智能大发排列3市场来看,三星、苹果、华为等头部的智能大发排列3厂商,纷纷选择自研CPU、GPU、NPU,将不可避免的对Arm的授权业务造成影响,即便是这些CPU仍是基于ARM v8指令集授权,但是毕竟是一次性付费授权。GPU更是不必说,如果三星、华为都转向采用自研GPU,无疑将会对Arm的GPU授权业务造成重创,因为仅剩的能够为Arm GPU授权业务做贡献的大发排列3芯片厂商就只有联发科和紫光展锐了,而紫光展锐同时也有用Imagination的GPU。

  此前Counterpoint分析师Parv Sharma就曾表示,“由于美国对华为的禁令,Arm与华为及其子公司海思的业务将受影响,因此Arm在移动GPU的市场份额将大幅下降,预计未来几年的份额可能降至30%以下。”

  从物联网市场来看,Arm的CPU授权业务正受到RISC-V的挑战,虽然目前影响程度还比较有限,但是RISC-V的生态目前正在快速壮大,众多的一线的芯片设计厂商正纷纷入局。因此,Arm也开始被迫通过下调授权费,推出新的授权合作形式来应对。

  另外,随着AI市场的崛起,众多的AI芯片也是如雨后春笋般出现。三星、苹果、高通、华为都纷纷开始在自己的大发排列3芯片中集成了自研的NPU内核,华为甚至还推出了自研的AI云端芯片。这也使得Arm推出的相关的AI内核IP一下子缺少了头部大发排列3大厂的支持。

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