身為許多知名旗艦智能手機(jī)芯片核心的ARM高調(diào)地發(fā)布了全新一代Cortex－A77CPU和Mali－G77GPU兩大全新架構(gòu)設(shè)計，號稱性能猛增30％功耗大降50％之后，讓眾多手機(jī)用戶看到了再一次性能進(jìn)化的未來。
很顯然，相比于去年故意搞不公平對比的情況來說，今年的ARM在發(fā)布新品時明顯要有底氣了很多。那么，ARM的底氣從何而來？
全新GPU架構(gòu)時隔三年亮相
近期，ARM發(fā)布了基于Valhall架構(gòu)的Mali－G77GPU，這次 Mali－G77 的提升可不小，據(jù)稱在工藝不變的情況下實現(xiàn)了1．4倍的提升，性能提升40％、效能提升30％，性能密度提升30％、機(jī)器學(xué)習(xí)性能提升60％。
Arm的全新GPU架構(gòu)：Valhall（古挪威語Valh ll，即Valhalla）。新架構(gòu)帶來了全新的ISA和計算核心設(shè)計，試圖解決Bifrost架構(gòu)的主要缺點，并且看起來與我們看到的其他GPU供應(yīng)商采用的設(shè)計方法非常相似。
Arm承諾的是，能效和面積密度（基于ISO性能和工藝）提高30％，以及GPU上的機(jī)器學(xué)習(xí)推理工作負(fù)載性能提高60％。
和前代在三星Exynos 9820上使用的Mali－G76MP12和華為海思麒麟980上使用的Mali－G76 MP10相比，Arm新一代的GPU架構(gòu)圖形性能提升了30％、AI性能提升60％、如果是在相同的工藝和相同的性能前提下，則G77的能耗比相比G76可以有30％的降低。
在2019年底和2020年，SoC的性能預(yù)計將比2019年的器件提高40％。下一代SoC預(yù)計只有很小的工藝節(jié)點改進(jìn)，因此這里引用的大部分提升都?xì)w功于新Mali－G77 GPU的架構(gòu)和微架構(gòu)的飛躍。
Arm預(yù)計明年使用G77的SoC性能將提高1．4倍。以三星的Exynos9820作為G76的參考，這意味著未來的G77 SoC將以更高的功率效率（假設(shè)維持功率水平不變）接近蘋果的A12 GPU性能。這將使高通陷入麻煩，因為它將明顯超越當(dāng)前一代Adreno 640，但預(yù)計高通也將推出新一代GPU。
Mali－G77應(yīng)用體驗提升明顯
Mali－G77 著重增強(qiáng)了高抗鋸齒、高分辨率以及 AI 輔助計算方面的性能，專為4K 屏、HDR 游戲等頂級設(shè)備和最新游戲標(biāo)準(zhǔn)而生，為開發(fā)人員提供了更好的性能，幫助他們?yōu)槭謾C(jī)應(yīng)用生態(tài)設(shè)計更具沉浸感的游戲。
手機(jī)可以更流暢地處理計算機(jī)視覺、設(shè)備優(yōu)化等類似的任務(wù)。如果是在相同的工藝和相同的性能前提下，G77 的能耗相比 G76 可以有 30％ 的降低。
預(yù)計Mali－G77 將會在未來高通、三星的移動處理器上使用，這兩款新架構(gòu)會為智能手機(jī)性能方面取得巨大進(jìn)步，特別是在 AI 方面。
隨著游戲市場的需求的持續(xù)增長，特別時是移動游戲市場的快速增長，成為了推動GPU算力需求增長的主要動力。全新推出的Mali－G77 GPU將可迎接這一挑戰(zhàn)。
Mali－G77采用了全新的Valhall構(gòu)架，在性能上，與上一代的Mali－G76 GPU相比，Mali－G77具有近40％的性能提升。同時Mali－G77還在關(guān)鍵的微構(gòu)架上進(jìn)行強(qiáng)化，包括引擎、texture pipes和load store caches，并將功耗效率以及性能密度均提升了30％。
除此之外，Mali－G77同時帶來60％的機(jī)器學(xué)習(xí)性能提升，顯著提升推論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）性能，為設(shè)備帶來更先進(jìn)的片上人工智能功能。這些世代的持續(xù)強(qiáng)化為開發(fā)人員提供更多的性能能力，以便他們?yōu)橐苿覣pp生態(tài)設(shè)計出更多沉浸式的游戲。
Mali－G77在性能上，與上一代的 Mali－G76 GPU 相比，Mali－G77 具有近 40％ 的性能提升。同時 Mali－G77 還在關(guān)鍵的微構(gòu)架上進(jìn)行強(qiáng)化，包括引擎、texture pipes 和 load store caches，并將功耗效率以及性能密度均提升了 30％。
除此之外，Mali－G77 同時帶來 60％ 的機(jī)器學(xué)習(xí)性能提升，顯著提升推理與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能，以支持更多的人工智能應(yīng)用。新的芯片設(shè)計將為開發(fā)人員提供更大的發(fā)揮空間，為移動 APP 生態(tài)催生出更多的新形式交互體驗。
Mali翻身的時代來了
一直以來，ARM的Mali系列GPU在不少人眼中，性能都比較中規(guī)中矩。無論是采用以華為為代表的少核高頻，還是以三星為代表的多核低頻的調(diào)度模式，都難以實現(xiàn)令人滿意的性能體驗。
這也是自研GPU的蘋果和高通一直在跑分上占據(jù)絕對優(yōu)勢的原因。而ARM最新推出的Mali－G77，終于讓人看到了一點翻身的趨勢。
相比A77 傳承和延續(xù)A76 的架構(gòu)，Mali－G77 首度舍棄了沿用多代的Bifrost架構(gòu)，轉(zhuǎn)而采用全新的Valhall架構(gòu)。
基于此，Mali－G77 能效和面積密度相比G76 提升了30％，GPU機(jī)器學(xué)習(xí)的負(fù)載性能提升了60％。也就是說，這些以往在GPU并不占優(yōu)勢的平臺，將很有可能會大幅縮短和高通的距離，假使后者不大幅提升GPU性能的話。
新趨勢GPU性能是提升重點
今年ARM選擇小幅升級CPU，大幅升級GPU核心的性能，其實是和現(xiàn)在智能手機(jī)行業(yè)透露出的趨勢有關(guān)。
隨著5G時代的來臨，未來勢必將會迎來畫面和引擎更強(qiáng)大的手機(jī)游戲，而這勢必需要更高性能的GPU核心承載。
可以預(yù)見的是，這些游戲?qū)屯瑯釉?G時代爆發(fā)的云游戲呈現(xiàn)分庭抗禮的趨勢，用戶對手機(jī)游戲的選擇性明顯更豐富。另外，目前在CPU部分，其實ARM的性能已經(jīng)足夠滿足普通消費者的性能體驗需求。
只要芯片廠商在SoC的架構(gòu)上設(shè)計得當(dāng)，無論是跑分還是實際體驗，差距都不會特別大。事實上，這一趨勢在 2019 年的驍龍855、麒麟 980 以及三星Exynos9820 上就已經(jīng)有所顯現(xiàn)。
ARM暫停合作對華為的影響
日前，ARM宣布正在考慮對華為停止技術(shù)接觸，即在未來停止一切技術(shù)支持以及新的授權(quán)合作。
這對于華為來說是一個重大事件，但對于華為來說短期內(nèi)綜合影響處于可控的范圍內(nèi)，而長期來看這卻有可能會是一件標(biāo)志性事件，會對華為、ARM和中國半導(dǎo)體業(yè)界都產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
ARM剛好在宣布暫停與華為合作的數(shù)天后發(fā)布了全新的核心A77和GPU核心G77，估計華為目前尚未獲得這兩個核心的授權(quán)，這對華為明年研發(fā)手機(jī)芯片將造成影響。
ARM暫停合作對華為的影響將在明年逐漸開始體現(xiàn)，這是因為華為后續(xù)由于無法獲得ARM全新核心的授權(quán)，它要采用ARM的最新版核心將受到限制，影響有多嚴(yán)重得看這次ARM暫停合作的時間有多長。
事實上，ARM也在聲明中表示，公司重視與合作伙伴海思的關(guān)系，希望迅速解決這個問題。
未來發(fā)展主要方向
根據(jù)Newzoo預(yù)計，到2021年，全球游戲市場產(chǎn)值將高達(dá)近1740億美元，成為全球最大營收的市場之一。其中移動游戲市場將是其最大的推動力，到2021年全球移動游戲市場規(guī)模將達(dá)到912億美元。
人工智能正在成為便攜設(shè)備中不可或缺的組成部分，拍照中的場景識別、增強(qiáng)現(xiàn)實中的物體識別都需要特殊的算力。
面對目前不斷出現(xiàn)的深度學(xué)習(xí)手機(jī)應(yīng)用，ARM 一直在主推異構(gòu)計算方式：使用手機(jī)芯片中的 CPU、GPU 和 ISP 協(xié)同工作承擔(dān)相應(yīng)任務(wù)。ARM推出下一代旗艦芯片架構(gòu)，GPU提升60％，NPU即將上線。
結(jié)尾：
眾所周知，ARM核心一向是華為、三星和高通移動平臺的基礎(chǔ)，雖然三星和高通都在積極自研CPU或GPU，但仍然離不開ARM。可以預(yù)見，全新GPU會對 2020年智能手機(jī)處理器產(chǎn)生明顯的影響。
總體趨勢來看，智能手機(jī)這個市場雖然依然很大，但已經(jīng)不足以支撐 ARM 的地位和野心；于是在堅守戰(zhàn)場之外，ARM 也在以求變之心積極擴(kuò)展戰(zhàn)場，比如PC、物聯(lián)網(wǎng)和大型圖像處理。