移動市場競爭激烈，GPU應(yīng)用下一塊蛋糕在哪？
移動市場激烈競爭催生GPU格局變化
GPU的概念由英偉達(nVIDIA)最先提出，作為PC時代GPU的王者，與ATI(已被AMD收購)半分江山，而隨著移動市場的興起，GPU市場的玩家數(shù)量和格局又有了新的變化，移動市場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及國內(nèi)眾多手機芯片廠商(TI、瑞薩及原STE等已基本退出智能手機市場，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: 市場調(diào)研機構(gòu)JPR(Jon Peddie Research)
在成功收購MIPS之前，Imagination已經(jīng)連續(xù)六年是全球第三大設(shè)計IP供應(yīng)商(前2位分別是ARM和Synopsys)，Imagination是目前移動GPU IP授權(quán)的領(lǐng)頭羊，根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)JPR(Jon Peddie Research)2012年初發(fā)布的嵌入式圖形市場研究報告顯示，Imagination Technologies在移動市場GPU供應(yīng)商中占據(jù)50%的市場份額，而高通排第二，占據(jù)33%。蘋果是Imagination的主要授權(quán)客戶，iPhone和iPad為其貢獻大筆營收，同時三星、Intel和MTK等也是其重要客戶，所以排名第一實至名歸。高通連續(xù)幾年坐擁移動芯片出貨量的頭把交椅，市值超過Intel，33%的份額確實厲害。倒是排名第三的Vivante，市場上很少見，客戶主要是Marvell以及華為海思，增長速度驚人。DMP、Takumi及Ziilabs三家授權(quán)產(chǎn)品則不覆蓋移動市場。
移動市場主要GPU供應(yīng)商
現(xiàn)在來看，Imagination、高通和ARM將是移動GPU的主要玩家，高通的Adreno系列自產(chǎn)自銷，頗有點蘋果風范，市場份額與自身產(chǎn)品定位關(guān)聯(lián)度較高，今年份額預(yù)計將會有所下降。
Imagination首席執(zhí)行官Hossein Yassaie
Imagination在收購MIPS后豐富了CPU產(chǎn)品組合，會相應(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表示：“Imagination今后一段時間的主要目標是將CPU IP市占率提升到25%，成為IP供應(yīng)商界的‘百事可樂’，提供ARM之外的重要可選方案。”但整個移動市場的玩家數(shù)正在減少，包括TI、瑞薩等大玩家的退出，對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，Imagination也是頗感壓力，需要守住現(xiàn)有份額并積極開拓新應(yīng)用市場。
ARM Mali GPU去年全年出貨1.5億套，而在今年前7個月Mali出貨量已經(jīng)超過去年全年，達到1.8億的出貨規(guī)模。ARM CEO Simon Segars在公司財報會議上表示：“對于ARM來說，下半年通常會帶來更高的出貨量與營收，尤其是智能手機、平板電腦與電視等以消費IC為主的市場帶動。因此，2013年ARM Mali出貨量將超過3億，且上看4億套?！?/P>
ARM多媒體處理器部市場開發(fā)總監(jiān) Dennis Laudick
還有一個因素也將幫助提升Mali系列出貨量，業(yè)界普遍預(yù)計下半年高端移動市場增長乏力，而中低端和入門級市場將快速增長，而這恰是ARM Mali的核心市場。
不過，在GPU IP授權(quán)市場又多了一個變數(shù)，在今年6月，nVIDIA突然宣布將把開普勒架構(gòu)的GPU IP授權(quán)給第三方廠商使用，并表示今后會堅持這種開放的授權(quán)策略，將更多GPU IP提供給其它廠商，比如未來的麥克斯韋架構(gòu)。nVIDIA CEO黃仁勛表示：“對外授權(quán)GPU技術(shù)將幫助nVIDIA更好地利用蓬勃發(fā)展的智能手機和平板機市場，并進入一些單憑自產(chǎn)自銷自家芯片無法滲透的市場?！焙芏嗳穗y以理解這一策略，認為這會不會影響該公司的業(yè)績，但是當天的股價似乎給了一個很好的答案。不過，成效如何還有待一段時間的市場驗證。
對于提升用戶體驗，GPU比CPU更為關(guān)鍵？
在討論這個話題之前，先探討下GPU與CPU工作原理的差異：CPU一般負責控制程序的有序運行以及數(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。部分人認為GPU與CPU一樣，也是核數(shù)越多，性能越強大，這里有一個誤區(qū)，移動市場CPU大都采用ARM架構(gòu)，可以在統(tǒng)一的平臺上進行比較，核數(shù)越多，性能越好，而對于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)達到最優(yōu)，在功耗和性能達到合理的平衡，單純從一方面入手都是不太明智的方法。ARM認為隨著目前移動設(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)計的重要性將會更加明顯。ARM在2011年發(fā)布big.LITTLE(大小核)技術(shù)，根據(jù)不同性能需求，使用不同級別處理能力的核心，從而達到調(diào)節(jié)功耗的目的。
ARM多媒體處理器部市場開發(fā)總監(jiān)Dennis Laudick介紹：“在協(xié)同使用big.LITTLE技術(shù)與GPU計算時，CPU的部分工作負載可以轉(zhuǎn)至GPU中，即CPU以LITTLE(小核)模式運行，而同時GPU以更少功耗，更快速度處理更多的數(shù)學運算任務(wù)。這一模式成倍地提高了能效。內(nèi)存帶寬的使用是移動設(shè)備中最主要的功耗來源之一，因此任何能夠降低這一功耗的設(shè)計都能夠提供巨大的好處。與big.LITTLE和GPU計算共同工作的系統(tǒng)內(nèi)存設(shè)計能夠釋放性能、降低功耗并促成全面的系統(tǒng)提升?！盵!--empirenews.page--]
收購MIPS后，Imagination下一步也將加強CPU與GPU的協(xié)同設(shè)計能力，最近推出MIPS Series5 “Warrior”(勇士)CPU系列豐富產(chǎn)品線。Imagination高級市場總監(jiān)David Harold介紹：“我們在MIPS CPU開發(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也帶來一些新硬件特性，包括對標量處理的改進，以及三重壓縮技術(shù)的引進。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來達到這一目的?！薄?/P>
美國高通技術(shù)公司產(chǎn)品市場總監(jiān)鮑山泉
美國高通技術(shù)公司產(chǎn)品市場總監(jiān)鮑山泉則認為：“隨著智能手機應(yīng)用更加豐富，GPU的優(yōu)勢更加明顯，比如拍照、導(dǎo)航地圖的合成、UI圖標、圖像框、照片的后處理等都需要GPU來完成。”他以蘋果為例，“蘋果并沒有參與硬件競賽，而是挖掘CPU與GPU的潛能，達到性能與功耗的最佳平衡。”他還強調(diào)，“真正手機的用戶體驗由GPU決定，GPU越強用戶體驗越好。”鮑山泉說這句話用意是想強調(diào)GPU在用戶體驗中的重要性，正如高通經(jīng)常宣傳：核數(shù)多并不代表體驗好。
所以對于目前市面上八核CPU競爭，一些業(yè)內(nèi)人士認為還是應(yīng)該花點時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、軟件優(yōu)化等方面，以此提升用戶體驗，至于八核的宣傳效果和戰(zhàn)略意義就不過多評論了。
移動市場GPU的設(shè)計和需求趨勢
GPU的整體設(shè)計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，除了這些，還有以下幾個方面的設(shè)計或需求趨勢：
趨勢一、帶寬需求。ARM的Laudick解釋：“隨著分辨率與內(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)的實現(xiàn)性能突破。”
趨勢二、GPU計算。GPU將支持更多的功能，不僅限于創(chuàng)建圖像。比如圖像處理、計算攝影、手勢識別等。更多創(chuàng)新的功能將被實現(xiàn)，這將為消費者開拓一個全新的移動設(shè)備視覺體驗。
趨勢三、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)計都采用業(yè)界通用標準，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標準，一方面增加GPU在系統(tǒng)中的使用程度，另一方面，統(tǒng)一接口標準，只要GPU廠商遵循這個接口標準，游戲和應(yīng)用開發(fā)者就可以通過接口調(diào)用GPU數(shù)據(jù)，降低開發(fā)難度。此外，業(yè)界標準OpenCL及Andriod Renderscript API也是致力于通過開放的接口和通用編程語言來實現(xiàn)CPU，GPU及DSP等處理器之間的協(xié)同工作。
高通鮑山泉先生認為：“在未來的移動設(shè)備中，通過Open CL或者是Renderscript，可以讓CPU、GPU、DSP更好地融合工作，實現(xiàn)混合計算，CPU大部分的工作都會由GPU和DSP來分擔。如果CPU、DSP、GPU都由自家設(shè)計，那么實現(xiàn)起來相對容易，而如果都是外購，要實現(xiàn)起來就有難度?！?BR>
毫無疑問，以手機和平板為主的移動市場占據(jù)了GPU產(chǎn)品主要的營收，成為目前市場發(fā)展的巨大推力。與此同時，移動計算也在不斷地快速發(fā)展，逐漸改變著市場以及人們與互聯(lián)網(wǎng)交互的方式。
除此之外，還有哪些市場蘊藏了發(fā)展?jié)摿Γ?BR>
博通認為在傳統(tǒng)機頂盒和IP機頂盒市場對GPU仍然有著更高的需求趨勢，需要更高級的圖像處理技術(shù)來把高質(zhì)量高清畫面?zhèn)鬟f到大屏幕上。博通在這一市場有較高的市場占有率，未來將繼續(xù)強化這一優(yōu)勢。
GPU應(yīng)用潛力市場還有哪些？
除了機頂盒、IP機頂盒應(yīng)用，ARM認為還有更多的應(yīng)用領(lǐng)域，如數(shù)字電視（市場上70%的智能電視采用了Mali系列GPU），“我們生活在一個可視化的時代，消費者越來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，GPU將被應(yīng)用在諸如汽車、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Γ斎灰舶ㄇ懊嫣岬降闹悄茈娨曇约爸悄芎凶赢a(chǎn)品。鮑山泉透露：“已經(jīng)有廠商采用高通產(chǎn)品開發(fā)盒子產(chǎn)品，今年可以上市?！?/P>
Imagination將PowerVR Rogue架構(gòu)與光線跟蹤技術(shù)相結(jié)合，打造出一個混合渲染、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。
Imagination也正在關(guān)注一些新興市場，包括可穿戴電子以及智能廚房家用電器等。該公司CEO Yassaie同時也闡述了Imagination未來一段時間的市場策略：
1.積極開拓移動市場。Yassaie表示，這是一個開放并極其活躍的市場，非常重要并且與Imagination/MIPS具有高關(guān)聯(lián)性，擁有開放式的操作系統(tǒng)。隨著生態(tài)系統(tǒng)問題的解決，該領(lǐng)域會取得快速發(fā)展。
2. MIPS現(xiàn)有技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)、存儲、家庭應(yīng)用等市場的布局已經(jīng)相當成熟，擁有包括博通、MTK等重要客戶。今后，Imagination將穩(wěn)定并擴大其在這部分市場的優(yōu)勢地位。
3.重視物聯(lián)網(wǎng)市場。Yassaie看好這一市場在未來的發(fā)展?jié)摿?。未來，Imagination將利用Flow技術(shù)平臺幫助實現(xiàn)一切互聯(lián)，覆蓋包括能源、醫(yī)療保健、自動化、安防等應(yīng)用市場，帶動公司取得更大進步。
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