移動(dòng)GPU大戰(zhàn)，光追技術(shù)成香餑餑？

智能手機(jī)市場(chǎng)的“下行”，給整個(gè)智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈都帶來了巨大的“沖擊”，圍繞上游芯片的“內(nèi)卷”也愈演愈烈。從高通到聯(lián)發(fā)科，再到英偉達(dá)、AMD、ARM，幾乎全球頭部的芯片巨頭，都無一例外地參與到了手機(jī)GPU的對(duì)決之中。

前腳三星攜手AMD、高通發(fā)力自研GPU，后腳正在沖擊高端市場(chǎng)的聯(lián)發(fā)科，表示將與英偉達(dá)進(jìn)行合作，預(yù)計(jì)最快將在2024年聯(lián)發(fā)科的旗艦芯片上搭載英偉達(dá)GPU，強(qiáng)化聯(lián)發(fā)科芯片的AI和游戲性能，蘋果等智能終端廠商也不甘示弱紛紛跟進(jìn)，呈現(xiàn)出一派“爭(zhēng)先恐后”的架勢(shì)。

英偉達(dá)與聯(lián)發(fā)科的夢(mèng)幻聯(lián)動(dòng)

理想情況下，聯(lián)發(fā)科可以借由英偉達(dá)在GPU上的理解和技術(shù)實(shí)力，一舉拉近與驍龍旗艦芯片、蘋果A系列在GPU方面的差距，甚至是超越，進(jìn)而使聯(lián)發(fā)科也搶到更多的高端手機(jī)芯片市場(chǎng)份額。當(dāng)然，這是雙方的遠(yuǎn)期愿景，實(shí)際執(zhí)行層面則還存在著諸多的不確定性。

從目的上來看，英偉達(dá)入局GPU市場(chǎng)，是看中了Arm架構(gòu)給高性能芯片市場(chǎng)帶來的全新可能以及智能手機(jī)GPU市場(chǎng)的巨大潛力。

伴隨著移動(dòng)終端的飛速發(fā)展，ARM架構(gòu)開始越來越廣泛地被應(yīng)用到相關(guān)市場(chǎng)。據(jù)分析機(jī)構(gòu)New Street Research估計(jì)，在價(jià)值250億美元的智能手機(jī)芯片市場(chǎng)，ARM約占99%的份額，這種情況下各路芯片廠商自然放不下這個(gè)蛋糕。而聯(lián)發(fā)科作為世界上最大的基于Arm的SoC供應(yīng)商之一，其技術(shù)應(yīng)用與生態(tài)客戶都符合英偉達(dá)的需求，因此兩者合作自然不在話下。另外，智能手機(jī)作為全球最大的游戲平臺(tái)的巨大利益，完全可以彌補(bǔ)PC市場(chǎng)萎縮留下的巨大缺口。

此前，英偉達(dá)公布了2022年第四季度及全年業(yè)績(jī)報(bào)告，游戲和數(shù)據(jù)中心依然是英偉達(dá)最核心的兩大業(yè)務(wù)。全年來看，數(shù)據(jù)中心（含 AI）業(yè)務(wù)營(yíng)收達(dá)到了150.1億美元，同比增長(zhǎng)41%；游戲業(yè)務(wù)營(yíng)收90.7億美元，同比下滑27%。面對(duì)下滑的游戲業(yè)務(wù)，英偉達(dá)迫切需要找到一個(gè)新的增長(zhǎng)引擎，而手游市場(chǎng)無疑正是這樣的一個(gè)領(lǐng)域。

從效果上來看，有AMD與三星聯(lián)手效果不及預(yù)期在前，聯(lián)發(fā)科與英偉達(dá)的合作會(huì)不會(huì)“步其后塵”很難說。

去年年初，三星發(fā)布的旗艦芯片Exynos 2200，其中就搭載了基于AMD RDNA2架構(gòu)開發(fā)的GPU，首發(fā)支持移動(dòng)光追和可變速率著色等高級(jí)圖形處理功能。但從后面 Exynos 2200 的表現(xiàn)來看，三星和AMD的首次攜手顯然

談不上成功，能效遠(yuǎn)低于外界預(yù)期。在今年最新一代旗艦手機(jī)S23系列上，三星甚至在全球范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向高通驍龍平臺(tái)，Exynos平臺(tái)則轉(zhuǎn)而服務(wù)三星自家的中端或入門級(jí)產(chǎn)品。

當(dāng)然，雙方并沒有因?yàn)榈谝淮魏献鳟a(chǎn)品不達(dá)預(yù)期就暫停合作，而是繼續(xù)在相關(guān)方向努力。這也意味著即便是“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”，英偉達(dá)與聯(lián)發(fā)科之間的“夢(mèng)幻聯(lián)動(dòng)”同樣存在不確定性，并不可能一蹴而就。

高通、蘋果兩強(qiáng)并立

相比其他手機(jī)芯片廠商，蘋果和高通長(zhǎng)期以來處于手機(jī)GPU的領(lǐng)先地位，而這種領(lǐng)先地位則主要得益于其自研GPU架構(gòu)帶來的好處。

首先，原創(chuàng)式的GPU可與驍龍芯片的其他硬件之間形成更好的設(shè)計(jì)整合和功能聯(lián)動(dòng)，從而帶來更高的AI性能和更為出色的能效比。

比如高通從2018年的驍龍845，開始就推出了異構(gòu)計(jì)算的人工智能引擎AI Engine，通過CPU、GPU和DSP三方協(xié)同的方式實(shí)現(xiàn)頂尖的AI處理功能。通過自研架構(gòu)，GPU的三方協(xié)同更加默契，驍龍AI算力因此得到了很好的挖掘，一直遙遙領(lǐng)先于行業(yè)，甚至達(dá)到了超乎想象的每秒26萬億次的AI計(jì)算能力。

其次，高通在GPU上面的高度原創(chuàng)能力，還賦予了高通推出一大批自有游戲優(yōu)化技術(shù)的主動(dòng)性。比如，高通推出的驍龍Elite Gaming，就是專門針對(duì)游戲玩家推出的一整套軟硬件功能，其能夠給玩家?guī)砣轿坏挠螒蝮w驗(yàn)提升。從高通驍龍865旗艦芯片開始，其采用的驍龍Elite Gaming特性就包含了Adreno GPU驅(qū)動(dòng)更新。這讓手游也可以像桌面游戲一樣，可以由玩家自行掌控圖形驅(qū)動(dòng)更新和GPU設(shè)置，享受最新的游戲特性體驗(yàn)。

但Adreno GPU也不是憑空而生的，高通Adreno技術(shù)其實(shí)來源于ATI Imageon系列低功耗 GPU。2006年，AMD收購了處在低谷的ATI公司，但由于內(nèi)部資金不寬裕，兩年之后又轉(zhuǎn)手賣掉，而接手的正是高通，這也是高通該項(xiàng)技術(shù)的核心來源。隨著高通對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，高通驍龍 Adreno GPU應(yīng)運(yùn)而生，這也使得高通成為了Android生態(tài)中唯一一家能夠獨(dú)立自行研發(fā)移動(dòng)GPU架構(gòu)而無需購買Arm公版授權(quán)的廠商。

對(duì)于一心想要掌握核心技術(shù)的蘋果而言，其對(duì)自研GPU更是情有獨(dú)鐘。蘋果A系列處理器，從A7的28nm開始之后，高通就被蘋果狠狠甩在身后，至今已經(jīng)有9年了。而A系列處理器的每一次更新，都意味著蘋果CPU和GPU性能的又一次躍升，幾乎沒有例外，差別只在于提升多少的問題。拿A14與A15來說，A14單核比前代提升18.3%，雙核比前代提升18.1%；A15單核、雙核較前代提升9.8%、23%。

值得注意的是，近年來高通加強(qiáng)了對(duì)GPU的關(guān)注度，其GPU性能提升也十分明顯，目前已經(jīng)具備了以蘋果A系列一較高下的能力。尤其是驍龍8這一代，GPU性能提升幅度更是達(dá)到了驚人的50-60%，這在智能手機(jī)芯片的發(fā)展歷史上都是極為罕見的，高通今年推出的驍龍8Gen2更是在GPU方面，一舉超越A16，成為移動(dòng)端SOC最強(qiáng)GPU。

不過，蘋果A16表現(xiàn)不及預(yù)期事出有因，主要是其不敢冒功耗上升、發(fā)熱增加的風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)計(jì)在下一代的自研芯片中，這部分問題將得到更好的解決，這也意味著高通與蘋果之間的“競(jìng)爭(zhēng)”仍沒有落下帷幕。

光追技術(shù)成下一焦點(diǎn)

值得一提的是，蘋果A16表現(xiàn)不及預(yù)期的原因正在于，其在引入移動(dòng)光追技術(shù)的同時(shí)，卻在芯片設(shè)計(jì)上犯下錯(cuò)誤，因此不得不挪用上一代GPU架構(gòu)。其實(shí)，不只是蘋果，包括高通、聯(lián)發(fā)科、三星和AMD等芯片廠商，都對(duì)時(shí)下“大熱”的光追技術(shù)青睞有加，紛紛力推相關(guān)技術(shù)的落地。

一方面，過去圍繞高幀率展開的“競(jìng)爭(zhēng)”，對(duì)手機(jī)廠商本身的幫助越來越有限了。幀率主要指的是電腦圖像處理能力的速度，通常用“每秒傳輸幀數(shù)”來衡量，單位為“FPS”，通常人眼對(duì)于連續(xù)圖像的刷新率大約為24幀/秒。通常情況下，幀率越高顯示畫面越流暢，用戶體驗(yàn)越好。比如，顯示器的幀數(shù)一般是60幀，即每秒顯示60張圖片，如今主流的游戲顯示幀數(shù)也是60幀，達(dá)到這個(gè)數(shù)量才能夠保證流暢的游戲體驗(yàn)。

如果幀數(shù)低于60幀，則會(huì)出現(xiàn)卡頓、游戲體驗(yàn)會(huì)變差的情況，所以幀數(shù)越高越好。正是基于這一想法，包括一加、OPPO、vivo、小米等主流手機(jī)廠商，都在提升幀率方面“調(diào)集”了重兵。比如，2019年一加的oneplus 7系列推出基于90Hz刷新率的屏幕硬件，曾一度引領(lǐng)高幀率手游的風(fēng)向，但如今手機(jī)刷新率120Hz已經(jīng)成了標(biāo)配，包括vo榮米華等在內(nèi)的國產(chǎn)手機(jī)廠商，都已經(jīng)有了120Hz刷新率的手機(jī)了。

但在高幀率的“背面”，是高幀率對(duì)處理器性能要求的提高。如果普通性能的手機(jī)，在長(zhǎng)期高幀率模式下容易發(fā)燒、發(fā)熱，從而出現(xiàn)自動(dòng)卡頓和掉幀的情況；另外，高幀率會(huì)加速手機(jī)耗電速度，導(dǎo)致手機(jī)續(xù)航時(shí)間大大縮短，嚴(yán)重影響手機(jī)使用體驗(yàn)。在此背景下，用戶將不得不基于“高幀率”需求進(jìn)行“換機(jī)”，通過更新設(shè)備使用更新、更高性能的處理器來提升體驗(yàn)，這在智能手機(jī)增量時(shí)代被廠商們用的“爐火純青”，但在存量時(shí)代換機(jī)周期大大延長(zhǎng)的背景下，再難起到更大的作用了。

另一方面，移動(dòng)光追技術(shù)有利于改善游戲的畫質(zhì)，從另一個(gè)層面改善游戲體驗(yàn)。近年來在“高幀率競(jìng)爭(zhēng)”之下，提升幀率幾乎成了眾多廠商唯一的標(biāo)準(zhǔn)，但幀率的提升不可能一蹴而就，而且一些廠商為了追求幀率提升而犧牲分辨率的行為，并沒有給游戲用戶帶來真正的極致體驗(yàn)。

于是，廠商在高幀率之外開始回歸畫質(zhì)尋求解決方案，作為近幾年發(fā)展最快的技術(shù)，光追技術(shù)日益受到了人們的重視。其好處體現(xiàn)在：一是相比傳統(tǒng)光柵化渲染技術(shù)，它的處理方式更簡(jiǎn)單；二是它在視覺效果方面會(huì)帶來明顯的優(yōu)化（出現(xiàn)了超分辨率），它能夠使開發(fā)者在游戲畫質(zhì)與性能之間尋找最優(yōu)解。

而在移動(dòng)光追技術(shù)方面，盡管聯(lián)發(fā)科、高通、蘋果等都已經(jīng)有所涉足，但聯(lián)發(fā)科似乎已經(jīng)走到了業(yè)界前面。從此前發(fā)布的天璣9200來看，聯(lián)發(fā)科的移動(dòng)光追技術(shù)已經(jīng)是其對(duì)外宣傳的重要賣點(diǎn)了，也成為了其進(jìn)軍高端移動(dòng)手機(jī)市場(chǎng)的重磅技術(shù)。事實(shí)上，隨著移動(dòng)光追技術(shù)的逐步成熟，移動(dòng)光追技術(shù)的應(yīng)用正在變得越來越廣泛。

大規(guī)模應(yīng)用尚需時(shí)日

從目前來看，光追技術(shù)的引入對(duì)硬件GPU本身的性能提出了更高的要求，具體涉及到功耗與算力的平衡問題。相比已經(jīng)使用成熟的PC端，移動(dòng)端的光追技術(shù)應(yīng)用仍處于相對(duì)早期階段，大規(guī)模應(yīng)用尚需時(shí)日。

從技術(shù)應(yīng)用和廠商應(yīng)用層面來看，移動(dòng)光追技術(shù)的落地和普及正在加速，但技術(shù)本身的市場(chǎng)狀況卻仍有待檢驗(yàn)。據(jù)全球知名的光追技術(shù)廠商Imagination此前透露，其已經(jīng)于2021年推出了基于GPU硬件加速的IMG CXT，其可以直接面向手游端，在性能、功能和可配置性上做全新的升級(jí)和更新，從而給玩家?guī)砜蓴U(kuò)展的高級(jí)光追技術(shù)。除了Imagination之外，聯(lián)發(fā)科、高通也都推出了自己的芯片級(jí)光追解決方案，可以說技術(shù)層面移動(dòng)光追技術(shù)正在加速應(yīng)用。

行業(yè)看似十分熱鬧，但應(yīng)用是不是真的達(dá)到了應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)就說不準(zhǔn)了。據(jù)目前三星副總裁在MWC大會(huì)上透露的消息來看，目前的光追技術(shù)仍處于技術(shù)廠商與應(yīng)用廠商合作開發(fā)調(diào)試階段，“到今天為止尚沒有真正帶有追光技術(shù)的移動(dòng)端游戲?！闭f到底，移動(dòng)光追技術(shù)的應(yīng)用天時(shí)未到。那么，移動(dòng)光追技術(shù)在使用時(shí)究竟遇到了什么問題呢？

一是光追技術(shù)的應(yīng)用大幅提升了硬件設(shè)備的門檻，客觀上“勸退”了一部分游戲受眾。光追技術(shù)的“酷炫”，需要以大幅度提升硬件算力性能為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)，算力性能提升又會(huì)增加處理器的成本，這自然會(huì)“轉(zhuǎn)嫁”到設(shè)備端，無形之中將一部分手游用戶“卡”在了外面。另外，光追技術(shù)的高清晰度，在某種程度上增加了“玩家打游戲”的難度，畢竟低幀率下某些畫面反而更容易被手機(jī)玩家識(shí)別捕捉；而且對(duì)光追技術(shù)感興趣的多是高端玩家，其應(yīng)用本身就超出了手游的范疇，畢竟手機(jī)的小屏很難真正滿足高端玩家極致體驗(yàn)的游戲需求。

二是從發(fā)展階段來看，現(xiàn)階段手游領(lǐng)域游戲性還是第一位的，遠(yuǎn)沒有到“卷畫質(zhì)”的階段。目前來看，手游開發(fā)者只需要做好從0到1的工作，買家基本上會(huì)買賬，而一旦引入光追技術(shù)之后，其開發(fā)成本必然上升，而受眾卻又因此受限，極容易出現(xiàn)低DAU、ARPU等低付費(fèi)模型，導(dǎo)致其難以形成規(guī)模化的生意。

從這兩個(gè)點(diǎn)來看，移動(dòng)光追技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化落地，還需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間驗(yàn)證，至少商業(yè)化層面需要重新架構(gòu)。不過，從用戶體驗(yàn)提升的角度來說，移動(dòng)光追技術(shù)的落地前景仍然是光明的、值得期待的。