是冤家不聚頭。作者 | 邵逸琦
編輯 | 半行觀(guān)2023年的移動(dòng)GPU夠強了嗎？讓普通消費者作答，多半還是否定的，理由來(lái)自于日常經(jīng)歷，例如手機目前雖然能運行大型3D游戲，但畫(huà)質(zhì)幀率發(fā)熱等不盡如人意，在日常使用中或許還難以察覺(jué)，一遇到高負載場(chǎng)景就捉襟見(jiàn)肘。諸如三星、聯(lián)發(fā)科等廠(chǎng)商，每年新款SoC除了最核心的CPU外，獲得升級最多的就是GPU，核心增多，頻率變高，但性能提升卻并不明顯。而這種焦慮，被處理器廠(chǎng)商看在眼里，記在心里，每年旗艦手機處理器推出之際，他們都會(huì )著(zhù)重強調一遍游戲性能的提升，而手機廠(chǎng)商更是在發(fā)布會(huì )上三番五次地對比游戲實(shí)際幀率，力圖讓消費者感知到新款GPU所發(fā)揮的效用。
當2023年手機市場(chǎng)開(kāi)始陷入萎靡之際，處理器廠(chǎng)商已不再滿(mǎn)足于過(guò)去的按部就班，自研GPU的廠(chǎng)商可以選擇一腳踩爆牙膏管，而其他廠(chǎng)商呢，在近兩年Arm公版GPU進(jìn)步較小的情況下，最終只能把目光投向其他的GPU廠(chǎng)商。據 Digitimes 報道，聯(lián)發(fā)科最早會(huì )在2024年的旗艦移動(dòng)處理器中集成英偉達GPU，除了共同開(kāi)發(fā)手機平臺以增強聯(lián)發(fā)科處理器的人工智能和游戲功能外，聯(lián)發(fā)科和英偉達還將合作開(kāi)發(fā)用于筆記本應用的WOA（Windows on Arm）平臺產(chǎn)品。此外，還有爆料顯示，三星繼Exynos 2200首次搭載 AMD RDNA2架構的Xclipse 920 GPU后，將繼續使用基于A(yíng)MD技術(shù)的移動(dòng)GPU，其正在秘密開(kāi)發(fā)名為Exynos 2500的新一代移動(dòng)芯片，同樣會(huì )搭載基于A(yíng)MD技術(shù)的GPU，性能會(huì )進(jìn)一步得到提升。恐怕英偉達和AMD都沒(méi)有預料到，自己會(huì )以場(chǎng)外援助者的姿態(tài)重返移動(dòng)市場(chǎng)，沒(méi)錯，它們都曾以不同形式來(lái)到這個(gè)遍地黃金的市場(chǎng)，卻又出于各種原因黯然離場(chǎng)，如今再度回歸，手機市場(chǎng)早已物是人非，頗有些造化弄人的意味。
01.不是冤家不聚頭
A字母打頭的公司，仿佛生來(lái)就是要讓大公司過(guò)得不舒坦的。AMD是80年代激烈競爭中唯二活下來(lái)的CPU廠(chǎng)商，從涉足處理器領(lǐng)域開(kāi)始，它就一直在和英特爾打一場(chǎng)實(shí)力懸殊的戰爭，幾度戰敗，幾度崛起。而ATI呢，也是90年代末激烈競爭中唯二存活下來(lái)的GPU廠(chǎng)商，和英偉達的桌面顯卡性能之戰從未停歇，你方唱罷我登場(chǎng)。這對顯卡行業(yè)的冤家，最終把這場(chǎng)恩恩怨怨帶入了移動(dòng)市場(chǎng)。21世紀初，以諾基亞和摩托羅拉為代表的手機廠(chǎng)商迅速崛起，不論是北美歐洲等發(fā)達國家，還是亞非拉這些發(fā)展中國家，都在迅速地普及這種便攜通訊工具，2001年全球手機總銷(xiāo)量已超5億部，規模遠勝過(guò)個(gè)人電腦市場(chǎng)。
不過(guò)，越是龐大的市場(chǎng)，越是容易催生出不一樣的需求，對于一部分人來(lái)說(shuō)，能接聽(tīng)電話(huà)，能收發(fā)****，那便足矣，但對于另一部分人來(lái)說(shuō)，電腦相機MP3能做的，手機應該也有，買(mǎi)到了朝思暮想的新款手機后，巴不得把它當成和電腦一樣的娛樂(lè )終端。而玩游戲的需求，更是廣大用戶(hù)中呼聲最廣的一個(gè)，此時(shí)任天堂的掌機GameBoy系列正在全球熱銷(xiāo)，高質(zhì)量游戲層出不窮，吸引了大量玩家購買(mǎi)，而手機廠(chǎng)商亦有相應動(dòng)作，開(kāi)始嘗試預裝一些如貪吃蛇、俄羅斯方塊等2D游戲。廠(chǎng)商馬上就遇到了一個(gè)問(wèn)題，手機處理器性能過(guò)于羸弱，難以具備更高的圖形處理性能，且當時(shí)的手機處理器并不具備3D圖形能力，只能依靠CPU計算來(lái)達成偽3D的效果。最先出手的就是ATI，作為老牌顯卡廠(chǎng)商，它不僅為PC和筆記本電腦提供GPU，還和任天堂合作，為主機GameCude定制了GPU部分，給手機做圖形顯示芯片可謂是小菜一碟。2002年1月，ATI在CES上展出了Imageon 100圖形芯片，作為一款專(zhuān)用PDA和手機的高端圖形芯片，它雖然沒(méi)有直接用于游戲的功能，但卻是第一款為移動(dòng)設備帶來(lái)MPEG-4視頻解碼支持的芯片，在沒(méi)有外部RAM的情況最高支持320 x 240分辨率的顯示。
用今天的眼光來(lái)看，Imageon 100相當于給手機裝了一個(gè)早期PC的獨立顯卡，為搭載Arm處理器的移動(dòng)設備提供了拓展的可能性，徹底打開(kāi)了手機廠(chǎng)商的思路。2002年的手機市場(chǎng)也迎來(lái)了一個(gè)轉折點(diǎn)，手機巨頭諾基亞在2002年11月宣布將推出全新的游戲手機N-Gage，其對標的就是任天堂的新掌機GameBoy Advance，它在基礎的手機功能之上，還可以玩各種專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的游戲，甚至包括了不少3D效果游戲，很快就成為了消費者和廠(chǎng)商的熱門(mén)話(huà)題。恰逢2003年7月，OpenGL ES（OpenGL for Embedded Systems）1.0標準正式推出，與已有的Java 2平臺搭配，移動(dòng)3D游戲的未來(lái)標準已經(jīng)初具雛形，一大批游戲廠(chǎng)商宣布支持OpenGL ES標準，手機游戲將迎來(lái)一次井噴式的發(fā)展。眼光犀利的ATI抓住了這波機會(huì )，順勢在2004年1月推出了Imageon 2300芯片，這是世界上第一款專(zhuān)門(mén)針對手機設備的3D圖形處理器，其整合了高性能的2D/3D圖形處理引擎讓手機也能運行大型3D游戲，實(shí)測它能以35-40fps的幀速率運行OpenGL APi的Quake（雷神之錘），性能比肩PC端早期的3dfx voodoo1顯卡。
后面ATI還攜手LG，推出了首款搭載Imageon 2300的游戲手機SV360，這是首款真正意義上具備3D游戲運行能力的手機，每秒能夠生成100萬(wàn)個(gè)三角形，側翻與十字按鍵的設計讓它頗有一些掌機NDS和PSP相結合的味道。至此，ATI已經(jīng)把Imageon打造成了一個(gè)面向移動(dòng)領(lǐng)域的可靠圖形品牌，在移動(dòng)市場(chǎng)中掘得了第一桶金，2006年1月，ATI官方宣布Imageon處理器的出貨量已超過(guò)1億顆。這時(shí)候有些人可能會(huì )納悶了，以英偉達CEO黃仁勛的行事風(fēng)格，難道就坐等ATI吃光手機市場(chǎng)的份額嗎？難道他對年出貨量好幾億臺的市場(chǎng)就一點(diǎn)也不動(dòng)心嗎？當然不是，財大氣粗的英偉達早在2003年8月，就以7000萬(wàn)美元的現金收購了老牌移動(dòng)圖形芯片廠(chǎng)商MediaQ，這家成立于1997年的公司主要就是給當時(shí)的手機和PDA廠(chǎng)商提供移動(dòng)圖形芯片，客戶(hù)包括三菱、西門(mén)子、戴爾、惠普、Palm和索尼等。這一收購舉動(dòng)的意圖相當明顯，黃仁勛在收購時(shí)一份聲明中表示：“此次收購將推動(dòng)英偉達進(jìn)一步擴大平臺范圍，實(shí)現加速進(jìn)入無(wú)線(xiàn)移動(dòng)市場(chǎng)的戰略?！?/span>英偉達之心，路人皆知，ATI都做得風(fēng)生水起，不去分一杯羹就有點(diǎn)說(shuō)不過(guò)去了。2003年9月，英偉達正式發(fā)布了收購MediaQ后的第一款移動(dòng)產(chǎn)品——GoForce 2150，該命名來(lái)自于英偉達桌面端品牌GeForce，由于推出得較為倉促，本質(zhì)上其實(shí)還是MediaQ產(chǎn)品的重新貼牌，這塊芯片配備了64bit的2D圖形加速器和LCD幀緩存用內存，支持最高320×480的分辨率，也是第一款支持130萬(wàn)像素攝像頭的低功耗圖形處理器。和Imageon一樣，英偉達最初給GoForce的定位就是多媒體領(lǐng)域，并沒(méi)有發(fā)揮出自己在桌面游戲領(lǐng)域的優(yōu)勢，真正搭載使用的手機廠(chǎng)商寥寥無(wú)幾。到了2004年9月，英偉達才算拿出了真正的王牌芯片——GoForce 3D 4500，根據官方的描述，這不僅是全球首款3D無(wú)線(xiàn)媒體處理器，還具有街機級別的 3D 加速和游戲的幾何處理等功能，最高300萬(wàn)像素的JPEG編解碼，首發(fā)延長(cháng)手機續航的nPower技術(shù)，同時(shí)支持OpenGL-ES、D3D-Mobile和M3G游戲開(kāi)發(fā)標準。
英偉達把這塊芯片看作是移動(dòng)市場(chǎng)的敲門(mén)磚，后續針對市場(chǎng)需求迅速迭代，于2005年和2006年分別推出GoForce 4800和GoForce 5500兩款圖形芯片，理論性能提升約有3倍之高，索愛(ài)W900i、摩托羅拉Razr V3x、三星SGH-P910……大量主流手機廠(chǎng)商開(kāi)始嘗試與英偉達合作，在手機中搭載GoForce芯片。2006年10月，GoForce業(yè)務(wù)總經(jīng)理Michael Rayfiel在接受采訪(fǎng)時(shí)表示，去年（2005年）業(yè)務(wù)收入為5500萬(wàn)美元，今年的收入已經(jīng)翻了一倍左右，超過(guò)了1億美元，考慮到2003年GoForce才算正式投放市場(chǎng)，能取得這樣的成績(jì)著(zhù)實(shí)不易。但回過(guò)頭查詢(xún)2006年英偉達的第四季度財報，其中并沒(méi)有對GoForce業(yè)務(wù)營(yíng)收的詳細描述，與ATI財報強調Imageon帶來(lái)的營(yíng)收增長(cháng)相比，兩者所占市場(chǎng)份額仍然存在著(zhù)一定的差距，GoForce仍然是一個(gè)追趕者的姿態(tài)。手機市場(chǎng)在21世紀的頭十年，是諾基亞自信滿(mǎn)滿(mǎn)居于王座，一批又一批的挑戰者加入競爭，處理器廠(chǎng)商在混亂的硬軟件標準下謀求著(zhù)機會(huì )，ATI和英偉達都抱緊了移動(dòng)圖形芯片這根樹(shù)枝，滿(mǎn)心期待著(zhù)未來(lái)市場(chǎng)擴張后的第一口肥肉，誰(shuí)也不會(huì )想到，蘋(píng)果和安卓在樹(shù)蔭底下蓄滿(mǎn)了力氣，有朝一日成長(cháng)為新的參天大樹(shù)。
02.變賣(mài)與衰敗
2006年發(fā)生了一件大事。當英偉達躊躇滿(mǎn)志，正想在GoForce上發(fā)力，打算一舉擊垮ATI的Imageon時(shí)，搞CPU的AMD卻在7月24日突然宣布，將以總值54億美元收購圖形芯片制造商ATI，獲得一條覆蓋處理器、芯片組、顯示芯片的完整產(chǎn)業(yè)鏈。這也意味著(zhù)移動(dòng)領(lǐng)域叱咤風(fēng)云的Imageon同樣落入了AMD的掌控之中，英偉達的最大對手，從ATI變成了昔日的合作伙伴AMD，這種滋味著(zhù)實(shí)有些不好受。好在A(yíng)MD光是整合業(yè)務(wù)就花費了好大一番力氣，無(wú)暇在Imageon業(yè)務(wù)中投入太多的精力，在2007年MWC上，只是宣布了冠以AMD之名的Imageon 2298、2294和2192三款芯片，旨在為手機提供更強的多媒體功能，并未提供與游戲相關(guān)的更強大的3D圖形處理能力。直到2008年2月，AMD才有了更大的動(dòng)作，一口氣宣布了整套移動(dòng)解決方案陣容，其中包括Imageon D160移動(dòng)電視接收器、Imageon M210音頻處理器、Imageon A250應用處理器、Z460 3D圖形核心和Z180矢量圖形核心。值得注意的是，Z460是第一批獲得 OpenGL ES 2.0 認證的Imageon圖形核心，其基于Xbox 360上使用的Xenos圖形芯片架構，2008年剛推出時(shí)是手機端最強大的GPU之一。
此時(shí)的AMD由于整合ATI后出現的虧損，已經(jīng)陷入了一場(chǎng)空前的危機當中，急需降本增效，Imageon Z460并沒(méi)有作為一款單獨的處理器投入市場(chǎng)，而是選擇把這款核心的IP授權給其他芯片廠(chǎng)商，集成進(jìn)其他廠(chǎng)商的處理器當中。而高通就是這些廠(chǎng)商中的一員，其在早期推出處理器中集成的Adreno 100系列只有2D圖形加速和有限的多媒體功能，在A(yíng)dreno 200系列中，高通正式引入了Imageon的Z4xx系列的GPU核心，正式具備了3D硬件加速功能，開(kāi)始在手機廠(chǎng)商中嶄露頭角。最有意思的是，Imageon Z460與Z180的矢量繪圖與3D繪圖技術(shù)并非完全來(lái)自于A(yíng)TI，ATI在被收購前夕，以4450萬(wàn)美元收購了芬蘭的BitBoys公司，其同樣專(zhuān)注手機圖形芯片市場(chǎng)，具有豐富的移動(dòng)端GPU開(kāi)發(fā)經(jīng)驗。在A(yíng)TI被收購后，BitBoys改名為AMD芬蘭，正是它操刀了Imageon Z460核心的設計。讓人感到惋惜的是，AMD在桌面端和服務(wù)器端搞得焦頭爛額之際，實(shí)在沒(méi)有心力去開(kāi)發(fā)移動(dòng)端的IP授權了。2009年，高通以6500萬(wàn)美元的現金收購AMD的移動(dòng)設備資產(chǎn)，取得了AMD的矢量繪圖與3D繪圖技術(shù)與相關(guān)知識產(chǎn)權，同時(shí)包括了開(kāi)發(fā)這一技術(shù)的芬蘭Bitboys團隊，而Imageon自此徹底成為歷史。消息一出，英偉達自然是欣喜萬(wàn)分，沒(méi)有了ATI的Imageon，其他廠(chǎng)商在移動(dòng)GPU上拿什么跟我斗呢，獨顯那點(diǎn)錢(qián)還不夠塞牙縫的，要做就做利潤最豐厚的手機處理器。2008年2月，英偉達在MWC上正式公布了全新的移動(dòng)處理器APX 2500，這是一款和微軟共同開(kāi)發(fā)、面向下一代Windows Mobile手機的處理器，黃仁勛在發(fā)布會(huì )上拍著(zhù)胸脯表示，APX 2500就是第二次個(gè)人計算機革命的曙光。
同年6月，英偉達又公布了Tegra 600 和 Tegra 650兩款處理器，并將APX2500也納入了Tegra這個(gè)移動(dòng)處理器的品牌之中，兩款芯片都可以用超過(guò) 40 FPS 的速率運行 Quake 3 等大型游戲，芯片組的大小僅為英特爾 Atom 的 1/10，一次充電可以實(shí)現130 小時(shí)的音頻播放或 30 小時(shí)的高清視頻播放。當然會(huì )有人疑問(wèn)，之前的力推的GoForce呢，就這么沒(méi)了？原因其實(shí)很簡(jiǎn)單，英偉達報喜不報憂(yōu)，雖然紙面上的性能不低，但由于比較雞肋的可編程GPU 3D核心，初期的熱潮過(guò)后，并沒(méi)有多少游戲適配該系列GPU，手機廠(chǎng)商也不怎么買(mǎi)賬，GoForce 6100發(fā)布之后，英偉達就默默取消了這個(gè)類(lèi)別，讓集成度更高的Tegra取而代之。但是Tegra也不容樂(lè )觀(guān)，喜歡和微軟穿一條褲子的英偉達很快就發(fā)現，Windows Mobile和Windows CE沒(méi)幾個(gè)廠(chǎng)商樂(lè )意搭載，反而是隔壁A(yíng)ndroid搞得如火如荼，自己的芯片性能吹破了天，但算來(lái)算去實(shí)際搭載的產(chǎn)品，也就微軟的Zune HD播放器和Kin手機了。發(fā)現勢頭不對的英偉達趕緊轉頭谷歌的懷抱，全力開(kāi)發(fā)基于A(yíng)ndroid系統的Tegra系列芯片，2011年1月，英偉達正式推出了第二代Tegra芯片即Tegra 2，這一代芯片用上了臺積電最新的40nm工藝，內置兩顆頻率為1GHz的Arm Cortex-A9核心，配備GeForce架構的雙核GPU，同時(shí)還搭載了英偉達自研的音頻解碼核心與視頻編碼處理單元。
黃仁勛在發(fā)布會(huì )的舞臺上對于Tegra 2有一堆贊美之詞，還拉來(lái)了LG副總裁、Adobe Flash副總裁、Skype業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)總監、Netflix產(chǎn)品開(kāi)發(fā)副總裁等一系列大佬來(lái)站臺，首款搭載Tegra 2芯片的手機LG Optimus 2X也在發(fā)布會(huì )上登場(chǎng)。這款雙核芯片憑借視頻播放上具備的優(yōu)勢，受到了一眾安卓平板廠(chǎng)商的喜愛(ài)，在安卓智能設備發(fā)展的初期，取得了相當不錯的成績(jì)，根據Strategy Analytics數據，截至2011年9月，Tegra 2在全球安卓平板市場(chǎng)拿下了34.4%的市場(chǎng)份額，并且出貨量還在提升。2012年8月，英偉達更是在財報中強調，隨著(zhù)平板電腦的普及，Tegra的銷(xiāo)售額創(chuàng )下歷史新高。但移動(dòng)市場(chǎng)的激烈競爭遠超英偉達的想象，平板電腦在早期iPad帶來(lái)的瘋漲過(guò)后，出現了迅速下落，同時(shí)高通和聯(lián)發(fā)科加入了戰局，2013年推出的Tegra 4的性能對比同時(shí)期處理器已沒(méi)有額外的優(yōu)勢，英偉達又不具備通信方面的技術(shù)積累，無(wú)法在處理器中集成基帶，基本無(wú)緣于日新月異的智能手機市場(chǎng)。到了2014年Tegra K1芯片發(fā)布時(shí)，英偉達已經(jīng)失去了兩年前平板市場(chǎng)中一呼百應的優(yōu)勢，黃仁勛在當年6月的采訪(fǎng)中也不得不承認，公司在智能手機和平板電腦市場(chǎng)發(fā)展未達到預期，未來(lái)Tegra業(yè)務(wù)重點(diǎn)就是機頂盒和汽車(chē)市場(chǎng)。《老子》第五十八章中有句廣為人知的話(huà)——“禍兮福之所倚，福兮禍之所伏?！?/span>倘若AMD糾結在Imageon圖形芯片上，那么幾年后或許就會(huì )陷入和英偉達一樣的困境，壯士斷腕賣(mài)掉相關(guān)業(yè)務(wù)，不失為一種明智的選擇；而英偉達雖然在Tegra業(yè)務(wù)中遭遇了一次重挫，但卻因此打開(kāi)了另外兩扇大門(mén)——汽車(chē)市場(chǎng)與游戲主機市場(chǎng)，是福是禍誰(shuí)又能判斷呢？AMD賣(mài)掉了Imageon業(yè)務(wù)，失去了一張通往移動(dòng)市場(chǎng)的船票，英偉達抓住了一顆Tegra芯片，卻沒(méi)能抓住移動(dòng)市場(chǎng)的未來(lái)，兩個(gè)冤家殊途同歸，最后都和手機市場(chǎng)做了一場(chǎng)難舍的訣別。
03.卷土重來(lái)
對于半導體行業(yè)來(lái)說(shuō)，告別并不稀奇，難的終究是愈挫愈勇。移動(dòng)市場(chǎng)注定是未來(lái)，相信AMD和英偉達都對這點(diǎn)深信不疑，但現在的移動(dòng)市場(chǎng)早已有了一個(gè)高到讓人絕望的門(mén)檻，一顆4nm芯片的流片，已是普通公司所不能承受之重，而基帶相關(guān)的專(zhuān)利，更是給蘋(píng)果這樣的3萬(wàn)億巨頭套上了一副鐐銬。為了不錯過(guò)任何一個(gè)存在可能性的未來(lái)，兩家芯片公司勢必要有所行動(dòng)。AMD行動(dòng)得最早，2019年6月，AMD和三星電子宣布達成多年戰略合作伙伴關(guān)系，作為合作伙伴關(guān)系的一部分，三星將獲得AMD圖形IP授權，并將專(zhuān)注于對于加強移動(dòng)設備（包括智能手機）創(chuàng )新至關(guān)重要的高級圖形技術(shù)和解決方案。英偉達的動(dòng)作稍晚，2021年4月，英偉達宣布與聯(lián)發(fā)科合作，致力于共同打造一個(gè)支持 Chromium、Linux和NVIDIA SDK的參考平臺，將RTX GPU帶到Arm Cortex處理器之中，為新款筆記本電腦帶來(lái)逼真的光線(xiàn)追蹤圖形技術(shù)和頂尖的AI技術(shù)。
為什么是三星和聯(lián)發(fā)科呢？與高通和蘋(píng)果相比，這兩家在GPU架構上并不具備優(yōu)勢，在A(yíng)rm公版GPU發(fā)展較慢的情況下，引入兩家目前最新的桌面端GPU架構，或許就能幫助它們一舉反超其他自研的GPU，戴上一頂移動(dòng)性能之王的桂冠。另外，目前移動(dòng)端并未實(shí)現光線(xiàn)追蹤技術(shù)的普及，但GPU的理論性能已經(jīng)有了實(shí)現的可能行，尤其是英偉達的Ada架構與DLSS 3技術(shù)， AMD的RDNA3架構與FSR 3技術(shù)，一旦真的能運用于移動(dòng)處理器，達成Mali GPU的數倍性能提升或許不再是夢(mèng)想。而其他廠(chǎng)商也隱隱有了危機感，高通在5月宣布和任天堂、索尼展開(kāi)磋商，共同探索和推進(jìn)便攜式游戲設備，蘋(píng)果則是在最新的macOS中引入了游戲模式，還發(fā)布了支持DirectX 12的模擬工具，畢竟來(lái)勢洶洶的兩家，做過(guò)掌機、主機和PC，地球上也很難再找出第三家更了解游戲GPU的廠(chǎng)商了。手握近20年經(jīng)驗的AMD和英偉達，不再親手打造手機GPU，借助他人之手重返市場(chǎng)，而對手不只有高通和蘋(píng)果，還有隱藏boss——逐步收攏授權的Arm。誰(shuí)會(huì )在這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的GPU戰爭中勝出呢？
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