高通、三星、聯(lián)發(fā)科都“嫌棄” 手機(jī)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(dòng)平臺(tái)，在跑分、游戲性能等方面再次超越了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。同時(shí)首發(fā)天璣9200+的iQOO Neo8系列新機(jī)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(shè)計(jì)大廠NVIDIA達(dá)成合作，雙方將共同開(kāi)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(shí)，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(huì)有GeForce GPU集成到天璣旗艦移動(dòng)平臺(tái)中。

　　如果你熟悉近年來(lái)的手機(jī)SoC領(lǐng)域，看到這則消息可能馬上就會(huì)意識(shí)到，在高通、蘋(píng)果早已堅(jiān)持自研GPU多年，三星已與AMD簽訂長(zhǎng)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(shí)裝NVIDIA GPU，那么這也就意味著，以PowerVR、ARM為代表，曾經(jīng)紅極一時(shí)的傳統(tǒng)“低功耗移動(dòng)GPU”廠商，實(shí)際上相當(dāng)于被各大SoC廠商集體放棄，變相被逐出了高端手機(jī)市場(chǎng)。

　　為什么會(huì)這樣呢?縱觀各方面的因素，我們其實(shí)并不難找到這個(gè)問(wèn)題的答案。

　　現(xiàn)在手機(jī)GPU已經(jīng)太大，甚至大到了更接近PC的設(shè)計(jì)習(xí)慣

　　從硬件設(shè)計(jì)上來(lái)看，想必有許多朋友會(huì)習(xí)慣性地認(rèn)為，手機(jī)里的GPU是一種簡(jiǎn)單的、規(guī)模很小的設(shè)計(jì)，由于它們比PC上的GPU要簡(jiǎn)陋很多，因此兩者之間在架構(gòu)和設(shè)計(jì)思路上也存在著較大的技術(shù)鴻溝。

　　其實(shí)這樣的想法放到10年、20年之前，可能是無(wú)比正確，但時(shí)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(tái)所集成的Adreno 200，核心數(shù)只有8個(gè)、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(gè)，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(dá)2048個(gè)、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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這代表如今手機(jī)SoC里集成的GPU，其實(shí)已經(jīng)是個(gè)相當(dāng)程度的“龐然大物”了。特別是那些定位旗艦級(jí)的手機(jī)GPU，它們的硬件復(fù)雜程度已然與PC顯卡差不太多了。

　　在這樣的前提下，對(duì)于以往一直習(xí)慣于“小核心”設(shè)計(jì)的PowerVR和ARM來(lái)說(shuō)，這樣的“高端GPU”很可能已經(jīng)超出了他們的設(shè)計(jì)能力。相比之下，早就習(xí)慣了幾千、幾萬(wàn)核GPU的PC GPU大廠，面對(duì)未來(lái)的手機(jī)圖形芯片設(shè)計(jì)自然也就有了設(shè)計(jì)思路和習(xí)慣上的優(yōu)勢(shì)。

　　圖形API的統(tǒng)一，讓移動(dòng)圖形廠商優(yōu)勢(shì)蕩然無(wú)存

　　在過(guò)去很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，手機(jī)、或者說(shuō)低功耗移動(dòng)設(shè)備的GPU，在編程方面其實(shí)一直是與PC顯卡“分道揚(yáng)鑣”的。低功耗設(shè)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(jiǎn)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(guò)去手機(jī)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(shí)當(dāng)時(shí)的手機(jī)游戲也往往會(huì)使用一些專為移動(dòng)設(shè)備制作的開(kāi)發(fā)工具，它們與PC游戲的開(kāi)發(fā)工具也并不兼容。換句話說(shuō)，假使用當(dāng)時(shí)的PC GPU去跑當(dāng)時(shí)的“手機(jī)游戲”，很可能是無(wú)法運(yùn)行的，或者就算能運(yùn)行、效果也不見(jiàn)得好。

　　但是，如今的情況已經(jīng)完全不同。在微軟、谷歌、蘋(píng)果等多方的推動(dòng)下，如今的“PC GPU”和“手機(jī)GPU”在最基礎(chǔ)的圖形API上，已經(jīng)基本實(shí)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(yùn)行基于相同圖形和物理引擎，比如虛幻5、PhsyX所開(kāi)發(fā)的3D內(nèi)容。

　　如此一來(lái)，過(guò)往的“手機(jī)專用圖形API”、“手機(jī)專用游戲引擎”，實(shí)際上就相當(dāng)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(shí)際上哪怕什么也不做，就相當(dāng)于已經(jīng)具備了巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以及與游戲引擎廠商的長(zhǎng)期合作積累。而傳統(tǒng)的手機(jī)GPU廠商呢?他們什么也沒(méi)剩下了。

　　關(guān)鍵功能的缺失，讓“手機(jī)GPU”注定因?yàn)?ldquo;落后”挨打

　　不知道大家有沒(méi)有注意過(guò)這樣一件事，那就是現(xiàn)階段的高端手機(jī)屏幕，普遍已經(jīng)達(dá)到了1.5K、2K分辨率，它們的橫向像素分辨率則高達(dá)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(zhǔn)。這也就意味著，大家最終看到屏幕上的游戲畫(huà)面，實(shí)際上都是經(jīng)過(guò)了“拉升放大”的結(jié)果，而并非真正的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)渲染。因此游戲畫(huà)面要么變得模糊，要么就會(huì)顯示出很多邊緣鋸齒。

　　為什么會(huì)這樣?說(shuō)白了，還是因?yàn)楝F(xiàn)有的手機(jī)GPU性能不夠，無(wú)法真正支撐游戲運(yùn)行在“高畫(huà)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(jué)上的損失太過(guò)于明顯，所以現(xiàn)在的手游才會(huì)普遍運(yùn)行在“非原生分辨率”下。

　　那么這些問(wèn)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(huì)帶來(lái)功耗、發(fā)熱的顯著增加。因此更加現(xiàn)實(shí)的解決方案，就是基于AI、基于深度學(xué)習(xí)的畫(huà)面超分算法。也就是讓GPU用低分辨率渲染，但在顯示的時(shí)候通過(guò)AI來(lái)實(shí)現(xiàn)畫(huà)面的“無(wú)損放大”，從而緩解分辨率不匹配所導(dǎo)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(huà)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(yùn)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(lái)得高。

　　或許也正因如此，當(dāng)高通、三星一個(gè)借助自研、一個(gè)緊抱AMD大腿，都在手機(jī)GPU上實(shí)現(xiàn)了原生AI超分后，聯(lián)發(fā)科自然也就有了拋棄“不爭(zhēng)氣”的ARM GPU，換一個(gè)合作伙伴的理由。畢竟游戲超分現(xiàn)在已普遍被認(rèn)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(duì)于旗艦機(jī)型來(lái)說(shuō)，它更是能夠讓游戲畫(huà)面真正“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的高幀率運(yùn)行，這樣意義也實(shí)在太大了。