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％的獨立顯卡市場，AMD的份額則為33．7％。雖然英特爾正準備推出自研的獨立顯卡，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一家獨大，其他的例如MIPS、RISC－V、x86架構都難以與其抗衡。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棄用Imagination Technologies的GPU技術之后，Arm的Mali系列GPU便開始少了一個強有力的競爭對手。而且近年來采用Arm Mali系列GPU的華為手機芯片的出貨猛增，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，隨著以智能手機為代表的移動市場競爭的進一步升級，為了提升自身手機產(chǎn)品的競爭力，三星、蘋果、華為等頭部的智能手機廠商繼打造自己的手機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中。
今年6月，三星與AMD達成合作協(xié)議，三星將可采用AMD最新的RDNA架構GPU自行設計手機GPU核心。另外，自“中興事件”、美國制裁華為之后，華為便開始進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／基帶即將全面實現(xiàn)自研
iPhone 4是蘋果手機發(fā)展歷程當中的非常重要的一款產(chǎn)品，因為蘋果自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內核，隨后的幾代產(chǎn)品也依然是基于Arm的Cortex內核。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放棄使用Imagination的一切技術，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，是因為其自研的GPU獲得了突破。
其實，早在2013年的時候，蘋果就已經(jīng)開始在研發(fā)自主GPU。蘋果當時召集了許多GPU高級人才組建團隊自主設計GPU，AMD前圖形設計首席技術官Raja Koduri也在其中。但是，當時蘋果在自主GPU的研發(fā)上并不順利，這點從Raja Koduri隨后重返AMD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協(xié)議，涵蓋了Imagination公司當時全部的和未來幾年的PowerVR圖形和視頻技術專利。不過蘋果并未放棄自主GPU的研發(fā)。
2016年上半年，蘋果進一步擴大了其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。或許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，但是實際上，其似乎仍然是基于Imagination的IP定制的。因為它的內核設計與之前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相關聯(lián)。
結合蘋果在2017年時所宣布的，“將在未來兩年內放棄使用Imagination的一切技術”來看，蘋果應該會在今年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)務之后，預計蘋果自研的手機基帶芯片的研發(fā)進程將會進一步加速，預計在未來兩年內就將會商用。
三星：結盟AMD，預計兩年內推出自研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技術專家呂堅平（Chien－Ping Lu）博士，他將負責領導GPU研發(fā)團隊。
資料顯示，呂堅平曾在英偉達參與了集成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)相當成熟，完全獨立開發(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進行合作。今年6月，三星正式宣布與AMD達成合作協(xié)議，AMD將最新的RDNA架構GPU授權給了三星，讓三星可以自行設計相應的GPU核心。值得注意的是，在雙方達成合作之前一個月，呂堅平便從三星離職了。
根據(jù)外界預計，三星將會在未來兩年內推出集成AMD Radeon圖形處理技術的移動GPU，而新的移動GPU將有望大幅提升三星手機圖形處理能力。
華為：除了自研的手機SoC／基帶／NPU，自研CPU／GPU也在進行中 ？
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體，從事相關手機芯片的研發(fā)。到2009年華為的首款手機處理器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，則在當時的市場上獲得較高的關注，華為還在當時的旗艦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”。
實際上，華為這段時間是在針對K3V2上所出現(xiàn)的問題進行深度的改進，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?。而在此之前，華為手機芯片都是外掛基帶。
其實在華為開始研發(fā)手機處理器的同時，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，能夠將數(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，達到了與當時高通才發(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芬奇架構的NPU，而其強悍的AI性能讓麒麟810一發(fā)布便登頂了權威機構AI－Benchmark的排行榜。
可以說，目前華為設計的麒麟處理器，自研的NPU、巴龍基帶芯片都已經(jīng)達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中的CPU內核和GPU內核都是來自于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架構的永久授權，也就是說，華為不需要Arm提供的已經(jīng)設計完成的IP核，而是直接獲取設計這些IP核的指令集授權，這樣華為可以對IP核進行大幅度的改造，甚至可以對Arm指令集進行擴展或縮減。而目前的主流的Arm手機處理器CPU核心基本都是基于ARMv8指令集設計。
因此，華為完全可以基于ARMv8指令集自主設計處理器，并且擁有完整知識產(chǎn)權，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指令集授權進行自主設計的。另外，今年1月，華為發(fā)布的高性能服務器處理器——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指令集設計自主的手機CPU內核。雖然，華為也可以選擇開源的RISC－V架構來設計自主的CPU內核，但是，在性能RISC－V架構可能還無法與Arm在手機市場抗衡，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指令集設計自主的手機CPU內核。
而近日，據(jù)臺灣媒體報道，相關供應鏈人士指出，“海思目前正在開發(fā)設計多種芯片，從移動設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全部集中在臺積電 7nm 以下先進制程技術，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，芯智訊認為，華為除了會設計自主的手機CPU之外，接下來確實可能會設計自己的GPU。因為，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，對于智能手機來說，GPU的性能直接影響到手機的畫面顯示、畫面流暢度，特別是在大型游戲、AR／VR方面的體驗，甚至還會影響到手機AI方面的能力（GPU的AI運算能力遠高于CPU）。因此，要想進一步提升手機處理器的競爭力，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品牌廠商都在開發(fā)自己的GPU內核。而高通的驍龍旗艦處理器備受手機品牌廠商歡迎，其中一大關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，芯智訊倒是認為，華為其實可以先選擇與Imagination合作，進行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％，第一任務是要抓整個中國地區(qū)的市場份額。
芯智訊認為，華為甚至可以考慮從Canyon Bridge手中直接把Imagination買下來。當然，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)管機構的審查批準。
另外，前面的消息說華為要設計電腦使用的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會。當然，類似基于Arm架構的驍龍 Win10筆記本倒是有些機會（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：
僅從智能手機市場來看，三星、蘋果、華為等頭部的智能手機廠商，紛紛選擇自研CPU、GPU、NPU，將不可避免的對Arm的授權業(yè)務造成影響，即便是這些CPU仍是基于ARM v8指令集授權，但是畢竟是一次性付費授權。GPU更是不必說，如果三星、華為都轉向采用自研GPU，無疑將會對Arm的GPU授權業(yè)務造成重創(chuàng)，因為僅剩的能夠為Arm GPU授權業(yè)務做貢獻的手機芯片廠商就只有聯(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)務將受影響，因此Arm在移動GPU的市場份額將大幅下降，預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授權業(yè)務正受到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計廠商正紛紛入局。因此，Arm也開始被迫通過下調授權費，推出新的授權合作形式來應對。
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芯片中集成了自研的NPU內核，華為甚至還推出了自研的AI云端芯片。這也使得Arm推出的相關的AI內核IP一下子缺少了頭部手機大廠的支持。