紧跟苹果：三星也自主设计GPU，是为什么？

前段时间，一直有消息称韩国电子巨头三星即将自主设计GPU图形处理单元，为此不仅有招聘信息侧面证明，更有不少熟知内情的人士爆料了诸多项目的细节。如果这是事实，说明未来三星将有望推出一款性能芯片完全自主操刀的智能手机，就像苹果iPhone目前所采用的A系列芯片一样。

目前三星的自主GPU是什么情况呢？

有的分析认为，多年之前三星可能就一直酝酿GPU开发项目了，并且可能已经开发到一定的程度，只差一个严肃而庄重的亮相时刻而已。不过，根据最近一份来自EE Times的报道判断，三星开发自主GPU目前还处于规划阶段，也就是绘制蓝图阶段，还未有非常实质性的进展。

当时这篇报道称，三星自主开发的GPU将采用全新的架构，而且将会是10年以来颠覆行业级别的新架构。负责新架构设计的领导者是前Nvidia的工程师Chien-Ping Lu，曾开发过nForce IGP，也在联发科呆过。关键是，新架构将让三星GPU可以与苹果抗衡，并且由于架构提供超出色的能效比，每瓦性能最高，对高通而言又非常具有超强破坏性。

不仅如此，三星的GPU架构适用范围广泛，手机、汽车、超级计算机都可以用。很明显，这些看起来夸张的宣传，一般都基于未亲自验证过成品初步分析，所以说这些可能只是三星目标而已。而且报道还表示，明年年中这个时间点，三星就能发布自主GPU了，这点更让人怀疑。

不管怎样，三星肯定有自己的目标和时间表，而在看到成品之前，现在我们更关心的问题是，三星自主设计和研发GPU是为什么？

立下与ARM的谈判筹码在花钱多与少之间权衡

三星自主设计GPU的念头可能早在2015年就萌芽了，当时3月底有消息称三星正考虑收购传统芯片设计厂商AMD，而且兴趣浓厚，目的是拿下GPU IP（知识产权），增加机遇自研GPU让自己处于更有利的位置。毕竟自从AMD陷入困境之后的那些年，各大巨头包括苹果、高通等都开始从AMD挖走人才。

不过，到了2015年6月，三星收购AMD研发GPU的传闻不攻自破，因为三星与ARM签署了一项有关GPU的长期技术合作协议，明确所有三星自家的Exynos芯片长期都会采用来自ARM的Mali GPU产品，包括从Midgard到最新的Bifrost架构和Mali-G系列GPU。

当然了，所谓“长期”协议，外界并不知道多少年，也许5年的期限是一个合理的期限。如果这个期限不假，这意味着该协议可能将在2020年年中到期。基于此，如果三星选择续期，那么在与ARM进行新一轮授权谈判之前，三星可能只是在故作姿态。但是也不排除三星不签了，毕竟有一个后备计划相当重要，任何协议在之前双方都不清楚是不是自己想要的协议。

除了争取与ARM谈判授权协议更有利之外，省成本应该是另一大因素。三星半导体业务已成为整个集团盈利的重要组成部分。因此，随着智能手机出货量逐渐放缓以及利润率的不断下滑，如果三星能够自主生产包括显示屏幕、内存、闪存和性能芯片在内的所有组件，那么三星的智能手机业务仍有望保持非常高的利润率。

不过，由于任何一家大企业对公司内部的支出都会有严格的审核，三星对半导体业务的支出也不例外。所以，三星必然会在自主研发、授权许可和专利费用这些方面进行权衡，因为不少手机内部组件研发设计并不便宜，尤其是从头开始。如果三星内部认为自主研发GPU从长远来看效益更高，那么三星必然会在ARM协议到期后坚持这条路。

或许性能是王道

正如前述，由于智能手机市场的利润率不断下降，能否自主研发关键组件越来越关键。对于三星而言，Exynos芯片必然在公司盈利能力中扮演越来越重要的角色。不仅如此，有了自主研发的芯片，三星同样会获得更高的声誉，至少可以证明三星也是十分出色的半导体设计者，有能力与高通和苹果等公司形成直接竞争。

因此，拿出一款能够与竞争对手一较高下的高端产品至关重要，毕竟如今移动设备对性能的需求越来越高了，不只是手机游戏，还包括行业普遍看好的移动VR虚拟现实和AR增强现实。但目前三星旗舰的GPU性能还不够强大，至少从GFXBench记录的跑分数据来看，ARM的Mali GPU表现平平。

苹果的A11在自主研发GPU的情况下，2K分辨率的Manhattan场景可以跑出38.5fps，1080p为67.4fps。而三星Exynos版Galaxy S9的Mali-G72在同一场景下，2K仅为26.3fps，1080p也只有46.8fps。其实这与上一代Galaxy S8相比差距不大，因为S8集成的Mali-G71 GPU在2K下也跑出了25.7fps，1080p甚至为更高的48.7fps。

很显然，三星所采用的ARM GPU在性能上还很难与苹果A系芯片的GPU较量，更不如高通的Adreno GPU。要知道，骁龙845集成的Adreno 630 GPU提升显著，并且在很多方面比苹果为针对iPhone设计的GPU更强。另外，由于三星旗舰通常有高通和Exynos两个版本，因此不同的GPU也造成了旗舰性能不一致的情况。

ARM在公布新一代Mali-G76 GPU时承诺，将会带来30%的能效提升，但在能能效提升的情况下，性能却只会带来大约1.5倍的提升而已。但即便如此，等到三星下一代旗舰用上Mali-G76，那也只能与iPhone X的GPU性能缩小差距而已，真正全面超越还谈不上。但如果三星拿出自主GPU，并能在高端市场更上一层楼，相信谁都会对其刮目相看。

三星不是没有尝到自主设计芯片的好处，目前三星最重要的Exynos芯片中就有自主定制的Mongoose CPU核心，该CPU内核性能的提升显著，领先于各路采用ARM公版架构的芯片，虽然实际领先不多，但跑分却高不少。但是，GPU方面三星仍只能依赖于ARM的产品线，所以在ARM落后的情况下，三星也没有其他选择。所以，要想GPU性能达到想要的水平，自主设计GPU必然是最佳选择。

不只手机需要GPU

智能手机市场会是三星自主GPU最合理的切入点，但这并不意味着手机是三星唯一考虑的市场，开头爆料也提到了，三星这枚GPU适用于多平台。考虑到三星是一个大集团，旗下消费电子产品数不胜数，包括智能冰箱、智能洗衣机还有顶级的OLED电视机等等。这些产品只要对图形处理有需求，就一定有自主GPU可以发挥的地方。

很多传闻认为，三星自主GPU可能会从低端产品开市场始，如果这点没错的话，三星首先瞄准的应该是物联网和智能家居领域，将GPU与这些市场的产品紧密结合到一起。同时，三星也有智能手表产品线，自主研发的GPU肯定也会对该产品线起到重要作用。

此外，在对象检测和机器学习等新兴领域，GPU的处理性能已变得越来越重要，因为GPU能够比CPU以更快地速度并行处理数据，这对于三星而言也可以是一个更长远的目标。而在汽车和家庭安全领域，目前也有越来越多的细分市场，自主定制GPU同样可以让三星从中获利。

再回到对智能手机的方向上来，我们都知道，迄今为止三星的旗舰智能手机都未集成专用机器学习处理单元，而是依靠GPU和视觉处理单元来处理这项任务。所以，自主定制的GPU除了可以提升图形性能外，还能够帮助三星更有效地在手机的机器学习方面发挥关键作用，包括加速特定的应用程序和指令。

平常心看待三星自主设计GPU这件事

总之，三星设计自主GPU可以有很多理由，并且大多利大于弊，有助于三星保证利润率，削减授权许可费用的支出，大大缩减成本，甚至有助于三星开拓新领域的市场等等。同时，当有越来越多的自主GPU出现在市场上相互竞争，也有利于整个行业的更快的成长。

然而，自主GPU设计并非一朝一夕就能完成的事情，通常需要多年技术积累和大量的研发投入，特别是打造高端自主GPU，自主GPU不是说做就能做成，包括苹果亦是如此。所以，三星自主定制GPU这件事情尚无任何定论，可能三星早就已经开始做了，开花结果仍言之尚早，但也可能三星仍在规划蓝图，甚至不排除最终认为这是个亏本投资而放弃。

话说回来，三星如何像苹果那样避开侵犯专利而自研GPU也是个问题。回想2015年时三星之所以与ARM签署的长期技术协议，当时的背景就是三星和Nvidia正在打官司，其中涉及很多图形技术领域的专利，这场官司直到2016年才达成了和解。如果协议到期三星不继续与ARM签约，而是推出自主GPU，ARM会不会反过来与三星打专利战呢？

无论如何，商场如战场，企业的生存几乎以利益为先，在三星官方未证实自研GPU之前，我们只要以平常心来看待即可。