最近几天，联发科的相关消息可真不少。一方面，他们刚刚推出了新的天玑9200+移动平台，在跑分、游戏性能等方面再次超越了竞争对手。同时首发天玑9200+的iQOO Neo8系列新机也已官宣，并且很快就将正式上市。

另一方面，日前更是有消息显示，联发科方面已经与电脑GPU设计大厂NVIDIA达成合作，双方将共同开发基于ARM架构、可用于Windows生态（即Windows on ARM）的PC SoC产品。与此同时，联发科也将就此取得了NVIDIA的GPU授权，最快在2024年可能就会有GeForce GPU集成到天玑旗舰移动平台中。

1、现在手机GPU已经太大，接近PC

从硬件设计上来看，想必有许多朋友会习惯性地认为，手机里的GPU是一种简单的、规模很小的设计，由于它们比PC上的GPU要简陋很多，因此两者之间在架构和设计思路上也存在着较大的技术鸿沟。

其实这样的想法放到10年、20年之前，可能是无比正确，但时至今日，情况已经发生了很大的改变。

例如以GPU中最关键的ALUs数量，也就是大家熟悉的“核心数”为例。2008年的初代高通骁龙S1平台所集成的Adreno 200，核心数只有8个、算力为2.1GFlops，而同期的PC主流显卡NVIDIA GeForce 9600GT核心数量是64个，算力为208Gflops，两者间的核心数量相差8倍，算力更是相差100倍。

但到了2023年，骁龙8 Gen2中的Adreno 740核心数量已经高达2048个、算力为3.482TFlops。相比之下，PC上的RTX4060核心数量为3072、算力是15.39Tflops。两者的核心数量差缩小到了1.5倍，算力差距则不到5倍。

那么这意味着什么呢？简单来说，这代表如今手机SoC里集成的GPU，其实已经是个相当程度的“庞然大物”了。特别是那些定位旗舰级的手机GPU，它们的硬件复杂程度已然与PC显卡差不太多了。

在这样的前提下，对于以往一直习惯于“小核心”设计的PowerVR和ARM来说，这样的“高端GPU”很可能已经超出了他们的设计能力。相比之下，早就习惯了几千、几万核GPU的PC GPU大厂，面对未来的手机图形芯片设计自然也就有了设计思路和习惯上的优势。

2、关键功能的缺失，让“手机GPU”注定因为“落后”挨打

不知道大家有没有注意过这样一件事，那就是现阶段的高端手机屏幕，普遍已经达到了1.5K、2K分辨率，它们的横向像素分辨率则高达1200P、1440P，甚至可能更高。

但现在大家玩的几乎所有主流手游渲染分辨率，很多都还停留在720P或者最多900P的水准。这也就意味着，大家最终看到屏幕上的游戏画面，实际上都是经过了“拉升放大”的结果，而并非真正的点对点渲染。因此游戏画面要么变得模糊，要么就会显示出很多边缘锯齿。

为什么会这样？说白了，还是因为现有的手机GPU性能不够，无法真正支撑游戏运行在“高画面特效”、“高帧率”、“高原生分辨率”的模式下。由于降特效或者帧率视觉上的损失太过于明显，所以现在的手游才会普遍运行在“非原生分辨率”下。

那么这些问题要怎么解决呢，是直接大幅提升GPU的算力吗？虽然这样做理论上可行，但也会带来功耗、发热的显著增加。因此更加现实的解决方案，就是基于AI、基于深度学习的画面超分算法。也就是让GPU用低分辨率渲染，但在显示的时候通过AI来实现画面的“无损放大”，从而缓解分辨率不匹配所导致的“不清晰”感。

3、企业强强联手为GPU而来

长期以来，手机GPU往往采用通用版的形式，直到高通、苹果等手机芯片大厂开启自研GPU模式并“尝到甜头”后，使得不少厂商意识到，自研内核可使芯片厂商在进行处理器开发时，减少对公版设计的依赖，能够拥有更大的自主性和差异化。因此，不少企业也开始纷纷效仿，甚至催生出了终端芯片厂商与GPU领先龙头企业的“梦幻联动”，试图通过“强强联手”来打造更强大的GPU。

近期，三星与AMD宣布双方又续签了授权协议，并表示，二者共同打造的下一代产品Exynos2500将采用基于AMD技术的定制GPU图形核心，并采用三星最新的第二代3nm GAA工艺制造，预计2024年下半年量产。

可以看出，无论是三星还是AMD，二者此次都拿出了 “看家本领”来打造下一代GPU芯片。而这或许是由于不久前，二者有过一次“失败”的合作经历。三星在2019年与AMD宣布合作，双方共同研发并在2022年推出了首个基于AMD RDNA2架构的移动GPU三星Xclipse，这款GPU率先为移动平台带来了光线追踪技术、可变速率着色器等功能，并将其集成在三星自家的Exynos 2200SoC上。但从实际结果来看，Exynos 2200的性能并没有达到预期，以至于三星在Galaxy S23 系列中，全面中止使用Exynos2200芯片。因此，此次二者共同打造的下一代产品Exynos 2500，可谓是孤注一掷。

就在三星和AMD宣布进行二度合作之时，冲击高端手机市场的联发科，表示将与英伟达进行合作，预计最快将在2024年联发科的旗舰芯片上搭载英伟达GPU，强化联发科芯片的AI和游戏性能。

在此之前，两家公司就基于 Arm 的 Chromebook 处理器与 GeForce GPU 进行了合作。业内专家表示，此次合作，联发科希望借助英伟达在GPU上的技术实力，一举逼近甚至超越骁龙旗舰芯片、苹果A系列芯片，进而使联发科抢到更多的高端手机芯片市场份额。

4、AI战火蔓延手机GPU

此前，在手机SoC芯片中，CPU一直是竞争的关键。在SoC芯片中，GPU并不是一个独立运行的计算平台，需要通过PCIe总线与CPU连接在一起来协同工作。因此，长期以来，业内仅仅将GPU视为CPU的协作处理器，而CPU才是手机SoC芯片的核心竞争力所在。

然而，随着AI浪潮的来袭，自研GPU成为了能够在手机SoC的“红海”市场中“杀出一条血路”的关键。

CINNO Research半导体事业部总经理 Elvis Hsu向《中国电子报》记者表示，近几年来，集成电路产业正面临智能手机波动周期以及PC市场成长有限的挑战，芯片设计厂商无不绞尽脑汁寻求新的半导体产业的驱动力。而近期爆火的ChatGPT大大带动了AI的市场需求，而AI中所采用的关键芯片即为GPU,这也是近日三星携手AMD、联发科携手英伟达开启“梦幻联动”的主要原因。

“GPU比CPU更擅长于高强度的多核并行计算，拥有更高的浮点运算能力，特别是在大规模数据处理领域中。此外，GPU不同于仅有数个或数十个内核的CPU，它是一种特殊类型的处理器，具有数百或数千个内核。经过优化，可同时进行运行大量计算、深度学习或机器学习等，强大的算力远超过CPU。因此，GPU成为了手机SoC芯片中最强大的运算单元之一，未来更高分辨率屏幕手机对移动光追性能、AI与3D图形渲染技术的要求越来越高，而GPU无疑是决定市场竞争力的关键因素。”Elvis Hsu说。

此外，AI不仅“带火”了手机GPU，也成为了企业自研GPU竞争的焦点所在。

业界专家表示，三星和联发科分别选择与AMD和英伟达合作，除了看中在硬件层面的研发合作以外，还有可能看中了这两家在桌面端的核心“杀手锏”—— DLSS和FSR技术，这两项技术可以利用AI算法实现超分辨率，从而可以大幅度降低移动端GPU硬件算力的需求，这对移动端在未来实现高清显示具有重要作用。虽然，当前这两项技术只在桌面端进行应用，但是未来随着移动端GPU性能需求不断增长，这两项技术极有可能会改进优化并应用到移动端GPU中。可见，三星和联发科未来均有可能将AI技术视为GPU竞争的创新焦点。

然而纵观业界不难发现，现在只有四家厂商有类似的技术，分别是NVIDIA的DLSS、AMD的FSR、Intel的XeSS，以及前不久高通方面刚刚公布的“SGSR”。联发科虽然此前也搞出了基于AI的画面超分技术，但受制于ARM的GPU并不支持，所以他们只能在APU里运行相关功能，效率上自然也就不如上述四家直接在GPU上跑“超分”来得高。

或许也正因如此，当高通、三星一个借助自研、一个紧抱AMD大腿，都在手机GPU上实现了原生AI超分后，联发科自然也就有了抛弃“不争气”的ARM GPU，换一个合作伙伴的理由。毕竟游戏超分现在已普遍被认为是能够显著提升帧率、降低功耗的关键图形技术之一，特别是对于旗舰机型来说，它更是能够让游戏画面真正“点对点”的高帧率运行，这样意义也实在太大了。

文章来源： 三易生活，中国电子报