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(dú)立顯卡市場，則是被Nvidia和AMD兩家壟斷。數(shù)據(jù)顯示，Nvidia占據(jù)了66．3％的獨(dú)立顯卡市場，AMD的份額則為33．7％。雖然英特爾正準(zhǔn)備推出自研的獨(dú)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(dú)大，其他的例如MIPS、RISC－V、x86架構(gòu)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(wěn)固。

雖然，自從2017年蘋果宣布將在兩年內(nèi)棄用Imagination Technologies的GPU技術(shù)之后，Arm的Mali系列GPU便開始少了一個強(qiáng)有力的競爭對手。而且近年來采用Arm Mali系列GPU的華為手機(jī)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(jù)了相當(dāng)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(shè)備資產(chǎn)出售給了高通）。

來自unity的數(shù)據(jù)顯示，截止至2016年7月，移動GPU市場（包括安卓，iOS，WP設(shè)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(jī)為代表的移動市場競爭的進(jìn)一步升級，為了提升自身手機(jī)產(chǎn)品的競爭力，三星、蘋果、華為等頭部的智能手機(jī)廠商繼打造自己的手機(jī)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(dāng)中。

今年6月，三星與AMD達(dá)成合作協(xié)議，三星將可采用AMD最新的RDNA架構(gòu)GPU自行設(shè)計手機(jī)GPU核心。另外，自“中興事件”、美國制裁華為之后，華為便開始進(jìn)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(fā)自主的GPU芯片。而這無疑將對Arm在移動GPU市場的地位產(chǎn)生威脅。

蘋果：CPU／GPU／基帶即將全面實(shí)現(xiàn)自研

iPhone 4是蘋果手機(jī)發(fā)展歷程當(dāng)中的非常重要的一款產(chǎn)品，因?yàn)樘O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(nèi)核，隨后的幾代產(chǎn)品也依然是基于Arm的Cortex內(nèi)核。直到2013年9月，蘋果發(fā)布了首款自行研發(fā)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(nèi)放棄使用Imagination的一切技術(shù)，包括專利、知產(chǎn)、保密信息等等。而蘋果之所以會做出這樣的決定，是因?yàn)槠渥匝械腉PU獲得了突破。

其實(shí)，早在2013年的時候，蘋果就已經(jīng)開始在研發(fā)自主GPU。蘋果當(dāng)時召集了許多GPU高級人才組建團(tuán)隊自主設(shè)計GPU，AMD前圖形設(shè)計首席技術(shù)官Raja Koduri也在其中。但是，當(dāng)時蘋果在自主GPU的研發(fā)上并不順利，這點(diǎn)從Raja Koduri隨后重返A(chǔ)MD就可以看出。所以，蘋果在2014年仍然與Imagination續(xù)簽了為期多年的授權(quán)協(xié)議，涵蓋了Imagination公司當(dāng)時全部的和未來幾年的PowerVR圖形和視頻技術(shù)專利。不過蘋果并未放棄自主GPU的研發(fā)。

2016年上半年，蘋果進(jìn)一步擴(kuò)大了其GPU研發(fā)部門，四處招攬GPU研發(fā)人才。同時還不斷從合作伙伴Imagination那里挖人?；蛟S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(shí)際上，其似乎仍然是基于Imagination的IP定制的。因?yàn)樗膬?nèi)核設(shè)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(nèi)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(guān)聯(lián)。

結(jié)合蘋果在2017年時所宣布的，“將在未來兩年內(nèi)放棄使用Imagination的一切技術(shù)”來看，蘋果應(yīng)該會在今年9月發(fā)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(fā)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(yè)務(wù)之后，預(yù)計蘋果自研的手機(jī)基帶芯片的研發(fā)進(jìn)程將會進(jìn)一步加速，預(yù)計在未來兩年內(nèi)就將會商用。

三星：結(jié)盟AMD，預(yù)計兩年內(nèi)推出自研GPU

2015年，三星在韓國發(fā)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(gòu)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(gòu)的持續(xù)升級。

經(jīng)過幾年的時間的演講，目前三星的自研CPU架構(gòu)已經(jīng)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(fā)布了首款自研的5G基帶芯片Exynos Modem 5100。而在今年年初發(fā)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(fā)。早在2017年之時，業(yè)內(nèi)就有消息稱三星正在開發(fā)自研的GPU。2018年，三星挖來了Nvidia老將、GPU技術(shù)專家呂堅平（Chien－Ping Lu）博士，他將負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)GPU研發(fā)團(tuán)隊。

資料顯示，呂堅平曾在英偉達(dá)參與了集成GPU的 nForce芯片組研發(fā)，IGP集成顯卡芯片組也是他主導(dǎo)的。值得一提的是，在NVIDIA之后，呂堅平博士加入了聯(lián)發(fā)科，主導(dǎo)聯(lián)發(fā)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(fā)上遭遇了挫折，畢竟GPU市場已經(jīng)相當(dāng)成熟，完全獨(dú)立開發(fā)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(jìn)行合作。今年6月，三星正式宣布與AMD達(dá)成合作協(xié)議，AMD將最新的RDNA架構(gòu)GPU授權(quán)給了三星，讓三星可以自行設(shè)計相應(yīng)的GPU核心。值得注意的是，在雙方達(dá)成合作之前一個月，呂堅平便從三星離職了。

根據(jù)外界預(yù)計，三星將會在未來兩年內(nèi)推出集成AMD Radeon圖形處理技術(shù)的移動GPU，而新的移動GPU將有望大幅提升三星手機(jī)圖形處理能力。

華為：除了自研的手機(jī)SoC／基帶／NPU，自研CPU／GPU也在進(jìn)行中 ？

一直以來，華為在很多核心器件上都堅持自主研發(fā)，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(chǎn)品系列。

早在2004年，華為就成立了海思半導(dǎo)體，從事相關(guān)手機(jī)芯片的研發(fā)。到2009年華為的首款手機(jī)處理器K3V1才正式發(fā)布，不過這款芯片主要是面向中低端市場，在當(dāng)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(dāng)時的市場上獲得較高的關(guān)注，華為還在當(dāng)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(shí)際上，華為這段時間是在針對K3V2上所出現(xiàn)的問題進(jìn)行深度的改進(jìn)，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?；鶐酒６诖酥?，華為手機(jī)芯片都是外掛基帶。

其實(shí)在華為開始研發(fā)手機(jī)處理器的同時，華為也同步開始了基帶芯片的研發(fā)。2008年9月，華為正式成立LTE UE開發(fā)部門，啟動LTE芯片的開發(fā)。2010年初，華為就成功推出了業(yè)內(nèi)首款支持LTE FDD和TD－LTE雙模的Balong 700芯片。2012年，華為發(fā)布了業(yè)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(shù)年，隨著智能手機(jī)市場的快速爆發(fā)，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(fā)布可以說是麒麟芯片一個里程碑，其整體的水平首次達(dá)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(yōu)勢。比如，麒麟970首次集成了NPU內(nèi)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?qū)?shù)據(jù)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(dá)到了與當(dāng)時高通才發(fā)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(fā)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(fā)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(jì)科技的NPU的IP，而今年7月，華為發(fā)布的麒麟810處理器，則首次集成了華為自研的全新達(dá)芬奇架構(gòu)的NPU，而其強(qiáng)悍的AI性能讓麒麟810一發(fā)布便登頂了權(quán)威機(jī)構(gòu)AI－Benchmark的排行榜。

可以說，目前華為設(shè)計的麒麟處理器，自研的NPU、巴龍基帶芯片都已經(jīng)達(dá)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(dāng)中的CPU內(nèi)核和GPU內(nèi)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(shí)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(fā)，可能將由于無法獲取Arm最新的IP授權(quán)許可，將會遭遇困難。

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

因此，華為完全可以基于ARMv8指令集自主設(shè)計處理器，并且擁有完整知識產(chǎn)權(quán)，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(quán)進(jìn)行自主設(shè)計的。另外，今年1月，華為發(fā)布的高性能服務(wù)器處理器——鯤鵬920就是華為基于ARMv8指令集自主研發(fā)的。

所以，芯智訊判斷，華為接下來必然會基于ARMv8指令集設(shè)計自主的手機(jī)CPU內(nèi)核。雖然，華為也可以選擇開源的RISC－V架構(gòu)來設(shè)計自主的CPU內(nèi)核，但是，在性能RISC－V架構(gòu)可能還無法與Arm在手機(jī)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(lián)網(wǎng)市場。因此，華為大概率會基于ARMv8指令集設(shè)計自主的手機(jī)CPU內(nèi)核。

而近日，據(jù)臺灣媒體報道，相關(guān)供應(yīng)鏈人士指出，“海思目前正在開發(fā)設(shè)計多種芯片，從移動設(shè)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(shù)全部集中在臺積電 7nm 以下先進(jìn)制程技術(shù)，同時順勢包下臺灣后段封測廠及下游 PCB 行業(yè)的產(chǎn)能”。

對于這個消息，芯智訊認(rèn)為，華為除了會設(shè)計自主的手機(jī)CPU之外，接下來確實(shí)可能會設(shè)計自己的GPU。因?yàn)?，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(jī)來說，GPU的性能直接影響到手機(jī)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(yàn)，甚至還會影響到手機(jī)AI方面的能力（GPU的AI運(yùn)算能力遠(yuǎn)高于CPU）。因此，要想進(jìn)一步提升手機(jī)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(jī)品牌廠商都在開發(fā)自己的GPU內(nèi)核。而高通的驍龍旗艦處理器備受手機(jī)品牌廠商歡迎，其中一大關(guān)鍵因素就是其自研的Adreno GPU的出色性能表現(xiàn)。

不過，要研發(fā)自己的GPU并不是一件易事。蘋果自2013年開始研發(fā)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(chǔ)之上的。三星更是研發(fā)了數(shù)年，還遭遇挫折，最終選擇與AMD合作。我們不難看出，GPU的研發(fā)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(rèn)為，華為其實(shí)可以先選擇與Imagination合作，進(jìn)行GPU聯(lián)合定制入手。畢竟在2017年9月，移動GPU大廠Imagination 就已經(jīng)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(jīng)算是一家中資企業(yè)，并且也正在大力開拓國內(nèi)市場。

此前Imagination中國區(qū)總經(jīng)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(wù)是要抓整個中國地區(qū)的市場份額。

芯智訊認(rèn)為，華為甚至可以考慮從Canyon Bridge手中直接把Imagination買下來。當(dāng)然，現(xiàn)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(jiān)管機(jī)構(gòu)的審查批準(zhǔn)。

另外，前面的消息說華為要設(shè)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(jīng)是極度的成熟，剩下的幾個玩家早已經(jīng)壟斷了市場好多年（文章開篇就有提及），生態(tài)也已經(jīng)是非常的成熟，華為介入完全沒有機(jī)會。當(dāng)然，類似基于Arm架構(gòu)的驍龍 Win10筆記本倒是有些機(jī)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(jié)：

僅從智能手機(jī)市場來看，三星、蘋果、華為等頭部的智能手機(jī)廠商，紛紛選擇自研CPU、GPU、NPU，將不可避免的對Arm的授權(quán)業(yè)務(wù)造成影響，即便是這些CPU仍是基于ARM v8指令集授權(quán)，但是畢竟是一次性付費(fèi)授權(quán)。GPU更是不必說，如果三星、華為都轉(zhuǎn)向采用自研GPU，無疑將會對Arm的GPU授權(quán)業(yè)務(wù)造成重創(chuàng)，因?yàn)閮H剩的能夠?yàn)锳rm GPU授權(quán)業(yè)務(wù)做貢獻(xiàn)的手機(jī)芯片廠商就只有聯(lián)發(fā)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(yè)務(wù)將受影響，因此Arm在移動GPU的市場份額將大幅下降，預(yù)計未來幾年的份額可能降至30％以下?！?/p>

從物聯(lián)網(wǎng)市場來看，Arm的CPU授權(quán)業(yè)務(wù)正受到RISC－V的挑戰(zhàn)，雖然目前影響程度還比較有限，但是RISC－V的生態(tài)目前正在快速壯大，眾多的一線的芯片設(shè)計廠商正紛紛入局。因此，Arm也開始被迫通過下調(diào)授權(quán)費(fèi)，推出新的授權(quán)合作形式來應(yīng)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(xiàn)。三星、蘋果、高通、華為都紛紛開始在自己的手機(jī)芯片中集成了自研的NPU內(nèi)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(guān)的AI內(nèi)核IP一下子缺少了頭部手機(jī)大廠的支持。