高通、三星、聯(lián)發(fā)科都“嫌棄” 手機GPU前途難料

　　最近幾天，聯(lián)發(fā)科的相關(guān)消息可真不少。一方面，他們剛剛推出了新的天璣9200+移動平臺，在跑分、游戲性能等方面再次超越了競爭對手。同時首發(fā)天璣9200+的iQOO Neo8系列新機也已官宣，并且很快就將正式上市。

　　另一方面，日前更是有消息顯示，聯(lián)發(fā)科方面已經(jīng)與電腦GPU設計大廠NVIDIA達成合作，雙方將共同開發(fā)基于ARM架構(gòu)、可用于Windows生態(tài)(即Windows on ARM)的PC SoC產(chǎn)品。與此同時，聯(lián)發(fā)科也將就此取得了NVIDIA的GPU授權(quán)，最快在2024年可能就會有GeForce GPU集成到天璣旗艦移動平臺中。

　　如果你熟悉近年來的手機SoC領(lǐng)域，看到這則消息可能馬上就會意識到，在高通、蘋果早已堅持自研GPU多年，三星已與AMD簽訂長期GPU合作協(xié)議的背景下，如果聯(lián)發(fā)科真的在明年就在旗艦產(chǎn)品上實裝NVIDIA GPU，那么這也就意味著，以PowerVR、ARM為代表，曾經(jīng)紅極一時的傳統(tǒng)“低功耗移動GPU”廠商，實際上相當于被各大SoC廠商集體放棄，變相被逐出了高端手機市場。

　　為什么會這樣呢?縱觀各方面的因素，我們其實并不難找到這個問題的答案。

　　現(xiàn)在手機GPU已經(jīng)太大，甚至大到了更接近PC的設計習慣

　　從硬件設計上來看，想必有許多朋友會習慣性地認為，手機里的GPU是一種簡單的、規(guī)模很小的設計，由于它們比PC上的GPU要簡陋很多，因此兩者之間在架構(gòu)和設計思路上也存在著較大的技術(shù)鴻溝。

　　其實這樣的想法放到10年、20年之前，可能是無比正確，但時至今日，情況已經(jīng)發(fā)生了很大的改變。

　　例如以GPU中最關(guān)鍵的ALUs數(shù)量，也就是大家熟悉的“核心數(shù)”為例。2008年的初代高通驍龍S1平臺所集成的Adreno 200，核心數(shù)只有8個、算力為2.1GFlops，而同期的PC主流顯卡NVIDIA GeForce 9600GT核心數(shù)量是64個，算力為208Gflops，兩者間的核心數(shù)量相差8倍，算力更是相差100倍。

　　但到了2023年，驍龍8 Gen2中的Adreno 740核心數(shù)量已經(jīng)高達2048個、算力為3.482TFlops。相比之下，PC上的RTX4060核心數(shù)量為3072、算力是15.39Tflops。兩者的核心數(shù)量差縮小到了1.5倍，算力差距則不到5倍。

　　那么這意味著什么呢?簡單來說，這代表如今手機SoC里集成的GPU，其實已經(jīng)是個相當程度的“龐然大物”了。特別是那些定位旗艦級的手機GPU，它們的硬件復雜程度已然與PC顯卡差不太多了。

　　在這樣的前提下，對于以往一直習慣于“小核心”設計的PowerVR和ARM來說，這樣的“高端GPU”很可能已經(jīng)超出了他們的設計能力。相比之下，早就習慣了幾千、幾萬核GPU的PC GPU大廠，面對未來的手機圖形芯片設計自然也就有了設計思路和習慣上的優(yōu)勢。

　　圖形API的統(tǒng)一，讓移動圖形廠商優(yōu)勢蕩然無存

　　在過去很長的一段時間里，手機、或者說低功耗移動設備的GPU，在編程方面其實一直是與PC顯卡“分道揚鑣”的。低功耗設備多半使用的是專為它們制定的OpenGL ES圖形規(guī)范，這是一種“簡略版”的Open GL接口。而PC顯卡則更多地使用DirectX、Open GL等，“PC專用”的圖形API。

　　這也就意味著，過去手機游戲和PC游戲之間，在編程、優(yōu)化上存在著較大的技術(shù)分歧。同時當時的手機游戲也往往會使用一些專為移動設備制作的開發(fā)工具，它們與PC游戲的開發(fā)工具也并不兼容。換句話說，假使用當時的PC GPU去跑當時的“手機游戲”，很可能是無法運行的，或者就算能運行、效果也不見得好。

　　但是，如今的情況已經(jīng)完全不同。在微軟、谷歌、蘋果等多方的推動下，如今的“PC GPU”和“手機GPU”在最基礎的圖形API上，已經(jīng)基本實現(xiàn)了統(tǒng)一。它們都兼容DirectX，都使用相同版本的Vulkan API，也都可以運行基于相同圖形和物理引擎，比如虛幻5、PhsyX所開發(fā)的3D內(nèi)容。

　　如此一來，過往的“手機專用圖形API”、“手機專用游戲引擎”，實際上就相當于是被“消滅”掉了，大家都統(tǒng)一使用了相同的圖形API、使用了相同的游戲引擎。于是在這樣的情況下，傳統(tǒng)的“PC GPU廠商”實際上哪怕什么也不做，就相當于已經(jīng)具備了巨大的技術(shù)優(yōu)勢，以及與游戲引擎廠商的長期合作積累。而傳統(tǒng)的手機GPU廠商呢?他們什么也沒剩下了。

　　關(guān)鍵功能的缺失，讓“手機GPU”注定因為“落后”挨打

　　不知道大家有沒有注意過這樣一件事，那就是現(xiàn)階段的高端手機屏幕，普遍已經(jīng)達到了1.5K、2K分辨率，它們的橫向像素分辨率則高達1200P、1440P，甚至可能更高。

　　但現(xiàn)在大家玩的幾乎所有主流手游渲染分辨率，很多都還停留在720P或者最多900P的水準。這也就意味著，大家最終看到屏幕上的游戲畫面，實際上都是經(jīng)過了“拉升放大”的結(jié)果，而并非真正的點對點渲染。因此游戲畫面要么變得模糊，要么就會顯示出很多邊緣鋸齒。

　　為什么會這樣?說白了，還是因為現(xiàn)有的手機GPU性能不夠，無法真正支撐游戲運行在“高畫面特效”、“高幀率”、“高原生分辨率”的模式下。由于降特效或者幀率視覺上的損失太過于明顯，所以現(xiàn)在的手游才會普遍運行在“非原生分辨率”下。

　　那么這些問題要怎么解決呢，是直接大幅提升GPU的算力嗎?雖然這樣做理論上可行，但也會帶來功耗、發(fā)熱的顯著增加。因此更加現(xiàn)實的解決方案，就是基于AI、基于深度學習的畫面超分算法。也就是讓GPU用低分辨率渲染，但在顯示的時候通過AI來實現(xiàn)畫面的“無損放大”，從而緩解分辨率不匹配所導致的“不清晰”感。

　　然而縱觀業(yè)界不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在只有四家廠商有類似的技術(shù)，分別是NVIDIA的DLSS、AMD的FSR、Intel的XeSS，以及前不久高通方面剛剛公布的“SGSR”。聯(lián)發(fā)科雖然此前也搞出了基于AI的畫面超分技術(shù)，但受制于ARM的GPU并不支持，所以他們只能在APU里運行相關(guān)功能，效率上自然也就不如上述四家直接在GPU上跑“超分”來得高。

　　或許也正因如此，當高通、三星一個借助自研、一個緊抱AMD大腿，都在手機GPU上實現(xiàn)了原生AI超分后，聯(lián)發(fā)科自然也就有了拋棄“不爭氣”的ARM GPU，換一個合作伙伴的理由。畢竟游戲超分現(xiàn)在已普遍被認為是能夠顯著提升幀率、降低功耗的關(guān)鍵圖形技術(shù)之一，特別是對于旗艦機型來說，它更是能夠讓游戲畫面真正“點對點”的高幀率運行，這樣意義也實在太大了。