移动市场竞争激烈，GPU应用下一块蛋糕在哪？
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移动市场激烈竞争催生GPU格局变化
GPU的概念由英伟达(nVIDIA)最先提出，作为PC时代GPU的王者，与ATI(已被AMD收购)半分江山，而随着移动市场的兴起，GPU市场的玩家数量和格局又有了新的变化，移动市场CPU与GPU逐渐以SoC的形式呈现，主要玩家包括：高通、三星、MTK、博通、Intel、nVIDIA、Marvell及国内众多手机芯片厂商(TI、瑞萨及原STE等已基本退出智能手机市场，这里就不提及)，其中高通和nVIDIA有自己的CPU和GPU产品，自给自足。其它厂商主要从Imagination、ARM及Vivante三家中获取GPU IP授权。
各GPU供应商的市占率
Source: 市场调研机构JPR(Jon Peddie Research)
在成功收购MIPS之前，Imagination已经连续六年是全球第三大设计IP供应商(前2位分别是ARM和Synopsys)，Imagination是目前移动GPU IP授权的领头羊，根据市场调研机构JPR(Jon Peddie Research)2012年初发布的嵌入式图形市场研究报告显示，Imagination Technologies在移动市场GPU供应商中占据50%的市场份额，而高通排第二，占据33%。苹果是Imagination的主要授权客户，iPhone和iPad为其贡献大笔营收，同时三星、Intel和MTK等也是其重要客户，所以排名第一实至名归。高通连续几年坐拥移动芯片出货量的头把交椅，市值超过Intel，33%的份额确实厉害。倒是排名第三的Vivante，市场上很少见，客户主要是Marvell以及华为海思，增长速度惊人。DMP、Takumi及Ziilabs三家授权产品则不覆盖移动市场。
移动市场主要GPU供应商
现在来看，Imagination、高通和ARM将是移动GPU的主要玩家，高通的Adreno系列自产自销，颇有点苹果风范，市场份额与自身产品定位关联度较高，今年份额预计将会有所下降。
Imagination首席执行官Hossein Yassaie
Imagination在收购MIPS后丰富了CPU产品组合，会相应推出新的方案。该公司首席执行官Hossein Yassaie在近期接受本刊采访时表示：“Imagination今后一段时间的主要目标是将CPU IP市占率提升到25%，成为IP供应商界的‘百事可乐’，提供ARM之外的重要可选方案。”但整个移动市场的玩家数正在减少，包括TI、瑞萨等大玩家的退出，对Imagination的业务产生一定影响。加之，ARM的Mali系列最近出货量快速增长，Imagination也是颇感压力，需要守住现有份额并积极开拓新应用市场。
ARM Mali GPU去年全年出货1.5亿套，而在今年前7个月Mali出货量已经超过去年全年，达到1.8亿的出货规模。ARM CEO Simon Segars在公司财报会议上表示：“对于ARM来说，下半年通常会带来更高的出货量与营收，尤其是智能手机、平板电脑与电视等以消费IC为主的市场带动。因此，2013年ARM Mali出货量将超过3亿，且上看4亿套。”
ARM多媒体处理器部市场开发总监 Dennis Laudick
还有一个因素也将帮助提升Mali系列出货量，业界普遍预计下半年高端移动市场增长乏力，而中低端和入门级市场将快速增长，而这恰是ARM Mali的核心市场。
不过，在GPU IP授权市场又多了一个变数，在今年6月，nVIDIA突然宣布将把开普勒架构的GPU IP授权给第三方厂商使用，并表示今后会坚持这种开放的授权策略，将更多GPU IP提供给其它厂商，比如未来的麦克斯韦架构。nVIDIA CEO黄仁勋表示：“对外授权GPU技术将帮助nVIDIA更好地利用蓬勃发展的智能手机和平板机市场，并进入一些单凭自产自销自家芯片无法渗透的市场。”很多人难以理解这一策略，认为这会不会影响该公司的业绩，但是当天的股价似乎给了一个很好的答案。不过，成效如何还有待一段时间的市场验证。
对于提升用户体验，GPU比CPU更为关键？
在讨论这个话题之前，先探讨下GPU与CPU工作原理的差异：CPU一般负责控制程序的有序运行以及数据处理调用，而GPU则偏重图像并行纹理映射和多边形渲染。部分人认为GPU与CPU一样，也是核数越多，性能越强大，这里有一个误区，移动市场CPU大都采用ARM架构，可以在统一的平台上进行比较，核数越多，性能越好，而对于GPU，不同的厂商采用的架构不太一样，指令集和微架构都不一样，很难用核数来定义性能。
那么，如何配置设备的CPU与GPU，使得系统表现达到最优，在功耗和性能达到合理的平衡，单纯从一方面入手都是不太明智的方法。ARM认为随着目前移动设备中CPU与GPU之间的协同处理操作愈加频繁，二者协同设计的重要性将会更加明显。ARM在2011年发布big.LITTLE(大小核)技术，根据不同性能需求，使用不同级别处理能力的核心，从而达到调节功耗的目的。
ARM多媒体处理器部市场开发总监Dennis Laudick介绍：“在协同使用big.LITTLE技术与GPU计算时，CPU的部分工作负载可以转至GPU中，即CPU以LITTLE(小核)模式运行，而同时GPU以更少功耗，更快速度处理更多的数学运算任务。这一模式成倍地提高了能效。内存带宽的使用是移动设备中最主要的功耗来源之一，因此任何能够降低这一功耗的设计都能够提供巨大的好处。与big.LITTLE和GPU计算共同工作的系统内存设计能够释放性能、降低功耗并促成全面的系统提升。”[!--empirenews.page--]
收购MIPS后，Imagination下一步也将加强CPU与GPU的协同设计能力，最近推出MIPS Series5 “Warrior”(勇士)CPU系列丰富产品线。Imagination高级市场总监David Harold介绍：“我们在MIPS CPU开发领域已经倾入了几乎两倍资源，并正为MIPS发展投入更多的投资，包括工具、编译器、调试器、操作系统、软件等。而Imagination新推的PowerVR Series6 GPU也带来一些新硬件特性，包括对标量处理的改进，以及三重压缩技术的引进。我们更关注CPU和GPU二者不同的使用情况，并根据不同的情况使其性能发挥最佳，此外还提供VPU(视频处理单元)和RPU(射频处理单元)IP来达到这一目的。”
美国高通技术公司产品市场总监鲍山泉
美国高通技术公司产品市场总监鲍山泉则认为：“随着智能手机应用更加丰富，GPU的优势更加明显，比如拍照、导航地图的合成、UI图标、图像框、照片的后处理等都需要GPU来完成。”他以苹果为例，“苹果并没有参与硬件竞赛，而是挖掘CPU与GPU的潜能，达到性能与功耗的最佳平衡。”他还强调，“真正手机的用户体验由GPU决定，GPU越强用户体验越好。”鲍山泉说这句话用意是想强调GPU在用户体验中的重要性，正如高通经常宣传：核数多并不代表体验好。
所以对于目前市面上八核CPU竞争，一些业内人士认为还是应该花点时间和精力去提升其它方面的综合性能，比如GPU、电源管理、UI设计、软件优化等方面，以此提升用户体验，至于八核的宣传效果和战略意义就不过多评论了。
移动市场GPU的设计和需求趋势
GPU的整体设计方向一定是单位面积尺寸上性能更高、功耗更低以及兼容性更强，除了这些，还有以下几个方面的设计或需求趋势：
趋势一、带宽需求。ARM的Laudick解释：“随着分辨率与内容复杂度不断增加，其发展速度已经超出了基础内存技术与内存子系统功耗的发展速度。这将要求GPU设计中必需提供更多的创新，以帮助半导体生产商持续的实现性能突破。”
趋势二、GPU计算。GPU将支持更多的功能，不仅限于创建图像。比如图像处理、计算摄影、手势识别等。更多创新的功能将被实现，这将为消费者开拓一个全新的移动设备视觉体验。
趋势三、GPU将与CPU及其它处理器在系统中协作更为紧密。前提条件是设计都采用业界通用标准，CPU基本上都采用ARM内核，而不同厂商之间GPU兼容则比较困难。这也是为什么谷歌在Android 4.3力推OPEN GL ES 3.0标准，一方面增加GPU在系统中的使用程度，另一方面，统一接口标准，只要GPU厂商遵循这个接口标准，游戏和应用开发者就可以通过接口调用GPU数据，降低开发难度。此外，业界标准OpenCL及Andriod Renderscript API也是致力于通过开放的接口和通用编程语言来实现CPU，GPU及DSP等处理器之间的协同工作。
高通鲍山泉先生认为：“在未来的移动设备中，通过Open CL或者是Renderscript，可以让CPU、GPU、DSP更好地融合工作，实现混合计算，CPU大部分的工作都会由GPU和DSP来分担。如果CPU、DSP、GPU都由自家设计，那么实现起来相对容易，而如果都是外购，要实现起来就有难度。”
毫无疑问，以手机和平板为主的移动市场占据了GPU产品主要的营收，成为目前市场发展的巨大推力。与此同时，移动计算也在不断地快速发展，逐渐改变着市场以及人们与互联网交互的方式。
除此之外，还有哪些市场蕴藏了发展潜力？
博通认为在传统机顶盒和IP机顶盒市场对GPU仍然有着更高的需求趋势，需要更高级的图像处理技术来把高质量高清画面传递到大屏幕上。博通在这一市场有较高的市场占有率，未来将继续强化这一优势。
GPU应用潜力市场还有哪些？
除了机顶盒、IP机顶盒应用，ARM认为还有更多的应用领域，如数字电视（市场上70%的智能电视采用了Mali系列GPU），“我们生活在一个可视化的时代，消费者越来越希望所有的电子设备都能拥有可视化的界面。”ARM的Laudick预计，GPU将被应用在诸如汽车、医药、工业、打印设备甚至是家用电器等各种全新的市场中。
高通则比较看好GPU在物联网、视频监控等领域的发展潜力，当然也包括前面提到的智能电视以及智能盒子产品。鲍山泉透露：“已经有厂商采用高通产品开发盒子产品，今年可以上市。”
Imagination将PowerVR Rogue架构与光线跟踪技术相结合，打造出一个混合渲染、高性能GPU解决方案。
博通VideoCore技术可支持高质量3D游戏体验。
Imagination也正在关注一些新兴市场，包括可穿戴电子以及智能厨房家用电器等。该公司CEO Yassaie同时也阐述了Imagination未来一段时间的市场策略：
1.积极开拓移动市场。Yassaie表示，这是一个开放并极其活跃的市场，非常重要并且与Imagination/MIPS具有高关联性，拥有开放式的操作系统。随着生态系统问题的解决，该领域会取得快速发展。
2. MIPS现有技术在网络、存储、家庭应用等市场的布局已经相当成熟，拥有包括博通、MTK等重要客户。今后，Imagination将稳定并扩大其在这部分市场的优势地位。
3.重视物联网市场。Yassaie看好这一市场在未来的发展潜力。未来，Imagination将利用Flow技术平台帮助实现一切互联，覆盖包括能源、医疗保健、自动化、安防等应用市场，带动公司取得更大进步。
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