身為許多知名旗艦智能手機(jī)芯片核心的ARM高調(diào)地發(fā)布了全新一代Cortex－A77CPU和Mali－G77GPU兩大全新架構(gòu)設(shè)計(jì)，號(hào)稱性能猛增30％功耗大降50％之后，讓眾多手機(jī)用戶看到了再一次性能進(jìn)化的未來(lái)。
很顯然，相比于去年故意搞不公平對(duì)比的情況來(lái)說(shuō)，今年的ARM在發(fā)布新品時(shí)明顯要有底氣了很多。那么，ARM的底氣從何而來(lái)？
全新GPU架構(gòu)時(shí)隔三年亮相
近期，ARM發(fā)布了基于Valhall架構(gòu)的Mali－G77GPU，這次 Mali－G77 的提升可不小，據(jù)稱在工藝不變的情況下實(shí)現(xiàn)了1．4倍的提升，性能提升40％、效能提升30％，性能密度提升30％、機(jī)器學(xué)習(xí)性能提升60％。
Arm的全新GPU架構(gòu)：Valhall（古挪威語(yǔ)Valh ll，即Valhalla）。新架構(gòu)帶來(lái)了全新的ISA和計(jì)算核心設(shè)計(jì)，試圖解決Bifrost架構(gòu)的主要缺點(diǎn)，并且看起來(lái)與我們看到的其他GPU供應(yīng)商采用的設(shè)計(jì)方法非常相似。
Arm承諾的是，能效和面積密度（基于ISO性能和工藝）提高30％，以及GPU上的機(jī)器學(xué)習(xí)推理工作負(fù)載性能提高60％。
和前代在三星Exynos 9820上使用的Mali－G76MP12和華為海思麒麟980上使用的Mali－G76 MP10相比，Arm新一代的GPU架構(gòu)圖形性能提升了30％、AI性能提升60％、如果是在相同的工藝和相同的性能前提下，則G77的能耗比相比G76可以有30％的降低。
在2019年底和2020年，SoC的性能預(yù)計(jì)將比2019年的器件提高40％。下一代SoC預(yù)計(jì)只有很小的工藝節(jié)點(diǎn)改進(jìn)，因此這里引用的大部分提升都?xì)w功于新Mali－G77 GPU的架構(gòu)和微架構(gòu)的飛躍。
Arm預(yù)計(jì)明年使用G77的SoC性能將提高1．4倍。以三星的Exynos9820作為G76的參考，這意味著未來(lái)的G77 SoC將以更高的功率效率（假設(shè)維持功率水平不變）接近蘋果的A12 GPU性能。這將使高通陷入麻煩，因?yàn)樗鼘⒚黠@超越當(dāng)前一代Adreno 640，但預(yù)計(jì)高通也將推出新一代GPU。
Mali－G77應(yīng)用體驗(yàn)提升明顯
Mali－G77 著重增強(qiáng)了高抗鋸齒、高分辨率以及 AI 輔助計(jì)算方面的性能，專為4K 屏、HDR 游戲等頂級(jí)設(shè)備和最新游戲標(biāo)準(zhǔn)而生，為開(kāi)發(fā)人員提供了更好的性能，幫助他們?yōu)槭謾C(jī)應(yīng)用生態(tài)設(shè)計(jì)更具沉浸感的游戲。
手機(jī)可以更流暢地處理計(jì)算機(jī)視覺(jué)、設(shè)備優(yōu)化等類似的任務(wù)。如果是在相同的工藝和相同的性能前提下，G77 的能耗相比 G76 可以有 30％ 的降低。
預(yù)計(jì)Mali－G77 將會(huì)在未來(lái)高通、三星的移動(dòng)處理器上使用，這兩款新架構(gòu)會(huì)為智能手機(jī)性能方面取得巨大進(jìn)步，特別是在 AI 方面。
隨著游戲市場(chǎng)的需求的持續(xù)增長(zhǎng)，特別時(shí)是移動(dòng)游戲市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，成為了推動(dòng)GPU算力需求增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿ΑＨ峦瞥龅腗ali－G77 GPU將可迎接這一挑戰(zhàn)。
Mali－G77采用了全新的Valhall構(gòu)架，在性能上，與上一代的Mali－G76 GPU相比，Mali－G77具有近40％的性能提升。同時(shí)Mali－G77還在關(guān)鍵的微構(gòu)架上進(jìn)行強(qiáng)化，包括引擎、texture pipes和load store caches，并將功耗效率以及性能密度均提升了30％。
除此之外，Mali－G77同時(shí)帶來(lái)60％的機(jī)器學(xué)習(xí)性能提升，顯著提升推論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）性能，為設(shè)備帶來(lái)更先進(jìn)的片上人工智能功能。這些世代的持續(xù)強(qiáng)化為開(kāi)發(fā)人員提供更多的性能能力，以便他們?yōu)橐苿?dòng)App生態(tài)設(shè)計(jì)出更多沉浸式的游戲。
Mali－G77在性能上，與上一代的 Mali－G76 GPU 相比，Mali－G77 具有近 40％ 的性能提升。同時(shí) Mali－G77 還在關(guān)鍵的微構(gòu)架上進(jìn)行強(qiáng)化，包括引擎、texture pipes 和 load store caches，并將功耗效率以及性能密度均提升了 30％。
除此之外，Mali－G77 同時(shí)帶來(lái) 60％ 的機(jī)器學(xué)習(xí)性能提升，顯著提升推理與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能，以支持更多的人工智能應(yīng)用。新的芯片設(shè)計(jì)將為開(kāi)發(fā)人員提供更大的發(fā)揮空間，為移動(dòng) APP 生態(tài)催生出更多的新形式交互體驗(yàn)。
Mali翻身的時(shí)代來(lái)了
一直以來(lái)，ARM的Mali系列GPU在不少人眼中，性能都比較中規(guī)中矩。無(wú)論是采用以華為為代表的少核高頻，還是以三星為代表的多核低頻的調(diào)度模式，都難以實(shí)現(xiàn)令人滿意的性能體驗(yàn)。
這也是自研GPU的蘋果和高通一直在跑分上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的原因。而ARM最新推出的Mali－G77，終于讓人看到了一點(diǎn)翻身的趨勢(shì)。
相比A77 傳承和延續(xù)A76 的架構(gòu)，Mali－G77 首度舍棄了沿用多代的Bifrost架構(gòu)，轉(zhuǎn)而采用全新的Valhall架構(gòu)。
基于此，Mali－G77 能效和面積密度相比G76 提升了30％，GPU機(jī)器學(xué)習(xí)的負(fù)載性能提升了60％。也就是說(shuō)，這些以往在GPU并不占優(yōu)勢(shì)的平臺(tái)，將很有可能會(huì)大幅縮短和高通的距離，假使后者不大幅提升GPU性能的話。
新趨勢(shì)GPU性能是提升重點(diǎn)
今年ARM選擇小幅升級(jí)CPU，大幅升級(jí)GPU核心的性能，其實(shí)是和現(xiàn)在智能手機(jī)行業(yè)透露出的趨勢(shì)有關(guān)。
隨著5G時(shí)代的來(lái)臨，未來(lái)勢(shì)必將會(huì)迎來(lái)畫面和引擎更強(qiáng)大的手機(jī)游戲，而這勢(shì)必需要更高性能的GPU核心承載。
可以預(yù)見(jiàn)的是，這些游戲?qū)?huì)和同樣在5G時(shí)代爆發(fā)的云游戲呈現(xiàn)分庭抗禮的趨勢(shì)，用戶對(duì)手機(jī)游戲的選擇性明顯更豐富。另外，目前在CPU部分，其實(shí)ARM的性能已經(jīng)足夠滿足普通消費(fèi)者的性能體驗(yàn)需求。
只要芯片廠商在SoC的架構(gòu)上設(shè)計(jì)得當(dāng)，無(wú)論是跑分還是實(shí)際體驗(yàn)，差距都不會(huì)特別大。事實(shí)上，這一趨勢(shì)在 2019 年的驍龍855、麒麟 980 以及三星Exynos9820 上就已經(jīng)有所顯現(xiàn)。
ARM暫停合作對(duì)華為的影響
日前，ARM宣布正在考慮對(duì)華為停止技術(shù)接觸，即在未來(lái)停止一切技術(shù)支持以及新的授權(quán)合作。
這對(duì)于華為來(lái)說(shuō)是一個(gè)重大事件，但對(duì)于華為來(lái)說(shuō)短期內(nèi)綜合影響處于可控的范圍內(nèi)，而長(zhǎng)期來(lái)看這卻有可能會(huì)是一件標(biāo)志性事件，會(huì)對(duì)華為、ARM和中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)界都產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
ARM剛好在宣布暫停與華為合作的數(shù)天后發(fā)布了全新的核心A77和GPU核心G77，估計(jì)華為目前尚未獲得這兩個(gè)核心的授權(quán)，這對(duì)華為明年研發(fā)手機(jī)芯片將造成影響。
ARM暫停合作對(duì)華為的影響將在明年逐漸開(kāi)始體現(xiàn)，這是因?yàn)槿A為后續(xù)由于無(wú)法獲得ARM全新核心的授權(quán)，它要采用ARM的最新版核心將受到限制，影響有多嚴(yán)重得看這次ARM暫停合作的時(shí)間有多長(zhǎng)。
事實(shí)上，ARM也在聲明中表示，公司重視與合作伙伴海思的關(guān)系，希望迅速解決這個(gè)問(wèn)題。
未來(lái)發(fā)展主要方向
根據(jù)Newzoo預(yù)計(jì)，到2021年，全球游戲市場(chǎng)產(chǎn)值將高達(dá)近1740億美元，成為全球最大營(yíng)收的市場(chǎng)之一。其中移動(dòng)游戲市場(chǎng)將是其最大的推動(dòng)力，到2021年全球移動(dòng)游戲市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到912億美元。
人工智能正在成為便攜設(shè)備中不可或缺的組成部分，拍照中的場(chǎng)景識(shí)別、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中的物體識(shí)別都需要特殊的算力。
面對(duì)目前不斷出現(xiàn)的深度學(xué)習(xí)手機(jī)應(yīng)用，ARM 一直在主推異構(gòu)計(jì)算方式：使用手機(jī)芯片中的 CPU、GPU 和 ISP 協(xié)同工作承擔(dān)相應(yīng)任務(wù)。ARM推出下一代旗艦芯片架構(gòu)，GPU提升60％，NPU即將上線。
結(jié)尾：
眾所周知，ARM核心一向是華為、三星和高通移動(dòng)平臺(tái)的基礎(chǔ)，雖然三星和高通都在積極自研CPU或GPU，但仍然離不開(kāi)ARM。可以預(yù)見(jiàn)，全新GPU會(huì)對(duì) 2020年智能手機(jī)處理器產(chǎn)生明顯的影響。
總體趨勢(shì)來(lái)看，智能手機(jī)這個(gè)市場(chǎng)雖然依然很大，但已經(jīng)不足以支撐 ARM 的地位和野心；于是在堅(jiān)守戰(zhàn)場(chǎng)之外，ARM 也在以求變之心積極擴(kuò)展戰(zhàn)場(chǎng)，比如PC、物聯(lián)網(wǎng)和大型圖像處理。