目前在桌面級的 CPU 市場，是英特爾和 AMD 兩家的天下。而在桌面級的 GPU，特別是獨立顯卡市場，則是被 Nvidia 和 AMD 兩家壟斷。數據顯示，Nvidia 占據了 66.3% 的獨立顯卡市場，AMD 的份額則為 33.7%。雖然英特爾正準備推出自研的獨立顯卡，但是想要與 Nvidia 和 AMD 競爭卻并不容易。

　　而在移動 CPU 市場，Arm 的 Cortex 系列 CPU 一家獨大，其他的例如 MIPS、RISC-V、x86 架構都難以與其抗衡。但是，在移動 GPU 市場，Arm 的 Mali 系列 GPU 的老大地位卻并不穩固。

　　雖然，自從 2017 年蘋果宣布將在兩年內棄用 Imagination Technologies 的 GPU 技術之后，Arm 的 Mali 系列 GPU 便開始少了一個強有力的競爭對手。而且近年來采用 Arm Mali 系列 GPU 的華為手機芯片的出貨猛增，也幫助 Arm 提升在移動 GPU 市場的地位。但是，高通自研的 Adreno GPU 仍占據了相當一大部分的市場份額（高通的 Adreno GPU 源自 ATI 的 imageon，AMD 收購 ATI 后，將移動設備資產出售給了高通）。

　　來自 unity 的數據顯示，截止至 2016 年 7 月，移動 GPU 市場（包括安卓，iOS，WP 設備）市場排名為：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，隨著以智能手機為代表的移動市場競爭的進一步升級，為了提升自身手機產品的競爭力，三星、蘋果、華為等頭部的智能手機廠商繼打造自己的手機 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中。

　　今年 6 月，三星與 AMD 達成合作協議，三星將可采用 AMD 最新的 RDNA 架構 GPU 自行設計手機 GPU 核心。另外，自“中興事件”、美國制裁華為之后，華為便開始進一步加大了對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，還在研發自主的 GPU 芯片。而這無疑將對 Arm 在移動 GPU 市場的地位產生威脅。

　　蘋果：CPU/GPU/基帶即將全面實現自研

　　iPhone 4 是蘋果手機發展歷程當中的非常重要的一款產品，因為蘋果自 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 內核，隨后的幾代產品也依然是基于 Arm 的 Cortex 內核。直到 2013 年 9 月，蘋果發布了首款自行研發的基于 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放棄使用 Imagination 的一切技術，包括專利、知產、保密信息等等。而蘋果之所以會做出這樣的決定，是因為其自研的 GPU 獲得了突破。

　　其實，早在 2013 年的時候，蘋果就已經開始在研發自主 GPU。蘋果當時召集了許多 GPU 高級人才組建團隊自主設計 GPU，AMD 前圖形設計首席技術官 Raja Koduri 也在其中。但是，當時蘋果在自主 GPU 的研發上并不順利，這點從 Raja Koduri 隨后重返 AMD 就可以看出。所以，蘋果在 2014 年仍然與 Imagination 續簽了為期多年的授權協議，涵蓋了 Imagination 公司當時全部的和未來幾年的 PowerVR 圖形和視頻技術專利。不過蘋果并未放棄自主 GPU 的研發。

　　2016 年上半年，蘋果進一步擴大了其 GPU 研發部門，四處招攬 GPU 研發人才。同時還不斷從合作伙伴 Imagination 那里挖人。或許由于蘋果是其最大的客戶，所以對于蘋果的挖角，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，但是實際上，其似乎仍然是基于 Imagination 的 IP 定制的。因為它的內核設計與之前 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 內核。

圖片來源：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 相關聯。

　　結合蘋果在 2017 年時所宣布的，“將在未來兩年內放棄使用 Imagination 的一切技術”來看，蘋果應該會在今年 9 月發布的 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自己的基帶芯片，特別是在今年斥資 10 億收購了英特爾基帶芯片業務之后，預計蘋果自研的手機基帶芯片的研發進程將會進一步加速，預計在未來兩年內就將會商用。

　　三星：結盟 AMD，預計兩年內推出自研 GPU

　　2015 年，三星在韓國發布了 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 采用四個基于 Arm v8 指令集自研的“貓鼬”架構的大核，以及四個 Arm Cortex-A53 的小核。而在此之后，三星的旗艦處理器便開始了對于自研的“貓鼬”CPU 架構的持續升級。

　　經過幾年的時間的演講，目前三星的自研 CPU 架構已經到了第四代。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，三星還正式發布了首款自研的 5G 基帶芯片 Exynos Modem 5100。而在今年年初發布的三星 Galaxy S10 5G 版的韓國版本則采用了 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，三星也早已開始了自研 GPU 的開發。早在 2017 年之時，業內就有消息稱三星正在開發自研的 GPU。2018 年，三星挖來了 Nvidia 老將、GPU 技術專家呂堅平（Chien-Ping Lu）博士，他將負責領導 GPU 研發團隊。

　　資料顯示，呂堅平曾在英偉達參與了集成 GPU 的 nForce 芯片組研發，IGP 集成顯卡芯片組也是他主導的。值得一提的是，在 NVIDIA 之后，呂堅平博士加入了聯發科，主導聯發科的自研 GPU 計劃，不過這款自研 GPU 后來由于各種原因被取消了。

　　或許是自研 GPU 的開發上遭遇了挫折，畢竟 GPU 市場已經相當成熟，完全獨立開發的話，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 進行合作。今年 6 月，三星正式宣布與 AMD 達成合作協議，AMD 將最新的 RDNA 架構 GPU 授權給了三星，讓三星可以自行設計相應的 GPU 核心。值得注意的是，在雙方達成合作之前一個月，呂堅平便從三星離職了。

　　根據外界預計，三星將會在未來兩年內推出集成 AMD Radeon 圖形處理技術的移動 GPU，而新的移動 GPU 將有望大幅提升三星手機圖形處理能力。

華為：除了自研的手機 SoC/基帶/NPU，自研 CPU/GPU 也在進行中 ？

　　一直以來，華為在很多核心器件上都堅持自主研發，除了華為近期曝光的針對高清智能電視的“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、凌霄等產品系列。

　　早在 2004 年，華為就成立了海思半導體，從事相關手機芯片的研發。到 2009 年華為的首款手機處理器 K3V1 才正式發布，不過這款芯片主要是面向中低端市場，在當時也并未獲得成功。而隨后華為在 2012 年推出的四核 Coretex-A9 處理器 K3V2，則在當時的市場上獲得較高的關注，華為還在當時的旗艦 Ascend D 上搭載這款處理器，并取得了一定的成績。不過，此后近兩年的時間，華為未推出新的芯片，一直是靠 K3V2 打市場，因此也備受外界吐槽“萬年 K3V2”。

　　實際上，華為這段時間是在針對 K3V2 上所出現的問題進行深度的改進，2014 年，首款“麒麟”處理器——麒麟 910 成功面世。雖然麒麟 910 只是 K3V2 的升級版，但是其解決此前 K3V2 的一些列問題，同時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，華為手機芯片都是外掛基帶。

　　其實在華為開始研發手機處理器的同時，華為也同步開始了基帶芯片的研發。2008 年 9 月，華為正式成立 LTE UE 開發部門，啟動 LTE 芯片的開發。2010 年初，華為就成功推出了業內首款支持 LTE FDD 和 TD-LTE 雙模的 Balong 700 芯片。2012 年，華為發布了業界首款支持 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。

　　此后數年，隨著智能手機市場的快速爆發，華為在麒麟處理器和巴龍基帶芯片上也是快速的升級迭代。2017 年 9 月，基于 10nm 工藝的麒麟 970 的成功發布可以說是麒麟芯片一個里程碑，其整體的水平首次達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勢。比如，麒麟 970 首次集成了 NPU 內核，同時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，能夠將數據的傳輸效率最大化，超過了高通驍龍 835 搭載的千兆級基帶芯片驍龍 X16，達到了與當時高通才發布不久的驍龍 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 都是基于寒武紀科技的 NPU 的 IP，而今年 7 月，華為發布的麒麟 810 處理器，則首次集成了華為自研的全新達芬奇架構的 NPU，而其強悍的 AI 性能讓麒麟 810 一發布便登頂了權威機構 AI-Benchmark 的排行榜。

　　可以說，目前華為設計的麒麟處理器，自研的 NPU、巴龍基帶芯片都已經達到了全球頂級的水平。但是，需要指出的是華為的麒麟處理器當中的 CPU 內核和 GPU 內核都是來自于 Arm。而在今年 5 月，美國將華為列入出口管制“實體名單”之后，Arm 便中斷了與華為的合作，這也意味著華為未來新的移動芯片的開發，可能將由于無法獲取 Arm 最新的 IP 授權許可，將會遭遇困難。

　　所幸的是，華為此前已經獲得了 ARMv8 架構的永久授權，也就是說，華為不需要 Arm 提供的已經設計完成的 IP 核，而是直接獲取設計這些 IP 核的指令集授權，這樣華為可以對 IP 核進行大幅度的改造，甚至可以對 Arm 指令集進行擴展或縮減。而目前的主流的 Arm 手機處理器 CPU 核心基本都是基于 ARMv8 指令集設計。

　　因此，華為完全可以基于 ARMv8 指令集自主設計處理器，并且擁有完整知識產權，不受美國禁令制約。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 指令集授權進行自主設計的。另外，今年 1 月，華為發布的高性能服務器處理器——鯤鵬 920 就是華為基于 ARMv8 指令集自主研發的。

　　所以，芯智訊（ID：icsmart）判斷，華為接下來必然會基于 ARMv8 指令集設計自主的手機 CPU 內核。雖然，華為也可以選擇開源的 RISC-V 架構來設計自主的 CPU 內核，但是，在性能 RISC-V 架構可能還無法與 Arm 在手機市場抗衡，并且在軟件兼容性上可能也會有問題，其更適用于物聯網市場。因此，華為大概率會基于 ARMv8 指令集設計自主的手機 CPU 內核。

　　而近日，據臺灣媒體報道，相關供應鏈人士指出，“海思目前正在開發設計多種芯片，從移動設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全部集中在臺積電 7nm 以下先進制程技術，同時順勢包下臺灣后段封測廠及下游 PCB 行業的產能”。

　　對于這個消息，芯智訊（ID：icsmart）認為，華為除了會設計自主的手機 CPU 之外，接下來確實可能會設計自己的 GPU。因為，美國禁令的存在，華為接下來將無法使用 Arm 的新的 Mali GPU。另外，對于智能手機來說，GPU 的性能直接影響到手機的畫面顯示、畫面流暢度，特別是在大型游戲、AR/VR 方面的體驗，甚至還會影響到手機 AI 方面的能力（GPU 的 AI 運算能力遠高于 CPU）。因此，要想進一步提升手機處理器的競爭力，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品牌廠商都在開發自己的 GPU 內核。而高通的驍龍旗艦處理器備受手機品牌廠商歡迎，其中一大關鍵因素就是其自研的 Adreno GPU 的出色性能表現。

　　不過，要研發自己的 GPU 并不是一件易事。蘋果自 2013 年開始研發以來，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 長期合作，同時挖去了大量的 GPU 人才基礎之上的。三星更是研發了數年，還遭遇挫折，最終選擇與 AMD 合作。我們不難看出，GPU 的研發的困難程度之高，同樣華為想要推出自研 GPU 也絕非易事。

　　不過，芯智訊倒是認為，華為其實可以先選擇與 Imagination 合作，進行 GPU 聯合定制入手。畢竟在 2017 年 9 月，移動 GPU 大廠 Imagination 就已經成功被中國背景的私募基金 Canyon Bridge 以 5.5 億英鎊收購。目前 Imagination 已經算是一家中資企業，并且也正在大力開拓國內市場。

　　此前 Imagination 中國區總經理劉國軍在接受媒體采訪時就曾表示，中國市場占 Imagination 的總營收約為 10%，第一任務是要抓整個中國地區的市場份額。

　　芯智訊認為，華為甚至可以考慮從 Canyon Bridge 手中直接把 Imagination 買下來。當然，現階段不太可能，畢竟美國禁令存在，華為對 Imagination 的收購可能得不到美國監管機構的審查批準。

　　另外，前面的消息說華為要設計電腦使用的 CPU 和 GPU，這恐怕就是胡說了。誰都知道，目前電腦市場的 CPU/GPU 競爭已經是極度的成熟，剩下的幾個玩家早已經壟斷了市場好多年（文章開篇就有提及），生態也已經是非常的成熟，華為介入完全沒有機會。當然，類似基于 Arm 架構的驍龍 Win10 筆記本倒是有些機會（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：

　　僅從智能手機市場來看，三星、蘋果、華為等頭部的智能手機廠商，紛紛選擇自研 CPU、GPU、NPU，將不可避免的對 Arm 的授權業務造成影響，即便是這些 CPU 仍是基于 ARM v8 指令集授權，但是畢竟是一次性付費授權。GPU 更是不必說，如果三星、華為都轉向采用自研 GPU，無疑將會對 Arm 的 GPU 授權業務造成重創，因為僅剩的能夠為 Arm GPU 授權業務做貢獻的手機芯片廠商就只有聯發科和紫光展銳了，而紫光展銳同時也有用 Imagination 的 GPU。

圖片來源：Counterpoint

　　此前 Counterpoint 分析師 Parv Sharma 就曾表示，“由于美國對華為的禁令，Arm 與華為及其子公司海思的業務將受影響，因此 Arm 在移動 GPU 的市場份額將大幅下降，預計未來幾年的份額可能降至 30％ 以下。”

　　從物聯網市場來看，Arm 的 CPU 授權業務正受到 RISC-V 的挑戰，雖然目前影響程度還比較有限，但是 RISC-V 的生態目前正在快速壯大，眾多的一線的芯片設計廠商正紛紛入局。因此，Arm 也開始被迫通過下調授權費，推出新的授權合作形式來應對。

　　另外，隨著 AI 市場的崛起，眾多的 AI 芯片也是如雨后春筍般出現。三星、蘋果、高通、華為都紛紛開始在自己的手機芯片中集成了自研的 NPU 內核，華為甚至還推出了自研的 AI 云端芯片。這也使得 Arm 推出的相關的 AI 內核 IP 一下子缺少了頭部手機大廠的支持。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Arm Mali GPU的噩梦：三星、华为纷纷转向自研！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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