手機內(nèi)卷新方向？光追技術成下一焦點
前腳三星攜手AMD、高通發(fā)力自研GPU，后腳正在沖擊高端市場的聯(lián)發(fā)科，表示將與英偉達進行合作，預計最快將在2024年聯(lián)發(fā)科的旗艦芯片上搭載英偉達GPU，強化聯(lián)發(fā)科芯片的AI和游戲性能，蘋果等智能終端廠商也不甘示弱紛紛跟進，呈現(xiàn)出一派“爭先恐后”的架勢。
手機 GPU 大戰(zhàn)在即
理想情況下，聯(lián)發(fā)科可以借由英偉達在 GPU 上的理解和技術實力，一舉拉近與驍龍旗艦芯片、蘋果 A 系列在 GPU 方面的差距，甚至是超越，進而聯(lián)發(fā)科也有望搶到更多的高端手機芯片市場份額。
當然，實際層面還是有太多可能因素影響。
去年年初，三星發(fā)布的旗艦芯片 Exynos 2200，其中就搭載了基于 AMD RDNA2 架構開發(fā)的 GPU，首發(fā)支持移動光追和可變速率著色等高級圖形處理功能。
但從后面 Exynos 2200 的表現(xiàn)來看，三星和 AMD 的首次攜手顯然談不上成功，能效遠低于外界預期。在今年最新一代旗艦手機 S23 系列上，三星甚至在全球范圍內(nèi)轉向高通驍龍平臺，Exynos 平臺則轉而服務三星自家的中端或入門級產(chǎn)品。
不過，三星和 AMD 并沒有因為第一次的失敗而放棄繼續(xù)合作。至少三星明確表態(tài)將繼續(xù)在 Exynos 上與 AMD 合作，基于 RDNA 架構開發(fā) GPU。此外，還有消息指出三星成立了一個名為「夢之隊」的研發(fā)小組，目標是在 2025 年開發(fā)出具有競爭力的移動處理器，最終計劃在 Galaxy S25 系列上搭載。
另一邊，AMD 入局手機 GPU 市場，英偉達更是在 Tegra 之后再度重返，一是看到了未來 ARM 架構在高性能芯片市場的可能帶來的變局，二是智能手機作為全球最大的游戲平臺的巨大利益，完全可能彌補 PC 市場萎縮留下的巨大缺口。
上周，英偉達公布了 2022 年第四季度及全年業(yè)績報告，游戲和數(shù)據(jù)中心依然是英偉達最核心的兩大業(yè)務。全年來看，數(shù)據(jù)中心（含 AI）業(yè)務營收達到了 150.1 億美元，同比增長 41%；游戲業(yè)務營收 90.7 億美元，同比下滑 27%。
不僅是財報亮眼，最近兩個月火爆全球的 ChatGPT，也讓主導 AI GPU 市場的英偉達的市值從年初至今漲了近 2000 億美元。也怪不得過去兩年英偉達創(chuàng)始人兼 CEO 黃仁勛多次在公開場合表示，「英偉達不是一家游戲公司，而是一家 AI 公司」。
就在最新的財報電話會議上，英偉達也是滿口都是 AI，一位網(wǎng)友做了粗略的統(tǒng)計：5 分鐘內(nèi)，英偉達提了 23 次「AI」。
與此同時，全球 PC 市場的繼續(xù)萎縮對于 AMD 和英偉達的游戲業(yè)務始終都是一個壓力。去年前三個季度，英偉達游戲業(yè)務收入就經(jīng)歷了過山車一般的下滑。與聯(lián)發(fā)科的合作，有可能將英偉達帶向一個遠大于 PC 市場的智能手機市場。
但留給英偉達和 AMD 的問題是，他們必須證明自己的價值——幫助聯(lián)發(fā)科和三星在 GPU 性能和能效方面，追上甚至超越擁有自研 GPU 的高通和蘋果。
高通、蘋果兩強并立
相比其他手機芯片廠商，蘋果和高通長期以來處于手機GPU的領先地位，而這種領先地位則主要得益于其自研GPU架構帶來的好處。
首先，原創(chuàng)式的GPU可與驍龍芯片的其他硬件之間形成更好的設計整合和功能聯(lián)動，從而帶來更高的AI性能和更為出色的能效比。
比如高通從2018年的驍龍845，開始就推出了異構計算的人工智能引擎AI Engine，通過CPU、GPU和DSP三方協(xié)同的方式實現(xiàn)頂尖的AI處理功能。通過自研架構，GPU的三方協(xié)同更加默契，驍龍AI算力因此得到了很好的挖掘，一直遙遙領先于行業(yè)，甚至達到了超乎想象的每秒26萬億次的AI計算能力。
其次，高通在GPU上面的高度原創(chuàng)能力，還賦予了高通推出一大批自有游戲優(yōu)化技術的主動性。比如，高通推出的驍龍Elite Gaming，就是專門針對游戲玩家推出的一整套軟硬件功能，其能夠給玩家?guī)砣轿坏挠螒蝮w驗提升。從高通驍龍865旗艦芯片開始，其采用的驍龍Elite Gaming特性就包含了Adreno GPU驅動更新。這讓手游也可以像桌面游戲一樣，可以由玩家自行掌控圖形驅動更新和GPU設置，享受最新的游戲特性體驗。
但Adreno GPU也不是憑空而生的，高通Adreno技術其實來源于ATI Imageon系列低功耗 GPU。2006年，AMD收購了處在低谷的ATI公司，但由于內(nèi)部資金不寬裕，兩年之后又轉手賣掉，而接手的正是高通，這也是高通該項技術的核心來源。隨著高通對該項技術的不斷發(fā)展，高通驍龍 Adreno GPU應運而生，這也使得高通成為了Android生態(tài)中唯一一家能夠獨立自行研發(fā)移動GPU架構而無需購買Arm公版授權的廠商。
對于一心想要掌握核心技術的蘋果而言，其對自研GPU更是情有獨鐘。蘋果A系列處理器，從A7的28nm開始之后，高通就被蘋果狠狠甩在身后，至今已經(jīng)有9年了。而A系列處理器的每一次更新，都意味著蘋果CPU和GPU性能的又一次躍升，幾乎沒有例外，差別只在于提升多少的問題。拿A14與A15來說，A14單核比前代提升18.3%，雙核比前代提升18.1%；A15單核、雙核較前代提升9.8%、23%。
值得注意的是，近年來高通加強了對GPU的關注度，其GPU性能提升也十分明顯，目前已經(jīng)具備了以蘋果A系列一較高下的能力。尤其是驍龍8這一代，GPU性能提升幅度更是達到了驚人的50-60%，這在智能手機芯片的發(fā)展歷史上都是極為罕見的，高通今年推出的驍龍8Gen2更是在GPU方面，一舉超越A16，成為移動端SOC最強GPU。
不過，蘋果A16表現(xiàn)不及預期事出有因，主要是其不敢冒功耗上升、發(fā)熱增加的風險，預計在下一代的自研芯片中，這部分問題將得到更好的解決，這也意味著高通與蘋果之間的“競爭”仍沒有落下帷幕。
光追技術成下一焦點
值得一提的是，蘋果A16表現(xiàn)不及預期的原因正在于，其在引入移動光追技術的同時，卻在芯片設計上犯下錯誤，因此不得不挪用上一代GPU架構。其實，不只是蘋果，包括高通、聯(lián)發(fā)科、三星和AMD等芯片廠商，都對時下“大熱”的光追技術青睞有加，紛紛力推相關技術的落地。
一方面，過去圍繞高幀率展開的“競爭”，對手機廠商本身的幫助越來越有限了。幀率主要指的是電腦圖像處理能力的速度，通常用“每秒傳輸幀數(shù)”來衡量，單位為“FPS”，通常人眼對于連續(xù)圖像的刷新率大約為24幀/秒。通常情況下，幀率越高顯示畫面越流暢，用戶體驗越好。比如，顯示器的幀數(shù)一般是60幀，即每秒顯示60張圖片，如今主流的游戲顯示幀數(shù)也是60幀，達到這個數(shù)量才能夠保證流暢的游戲體驗。
如果幀數(shù)低于60幀，則會出現(xiàn)卡頓、游戲體驗會變差的情況，所以幀數(shù)越高越好。正是基于這一想法，包括一加、OPPO、vivo、小米等主流手機廠商，都在提升幀率方面“調(diào)集”了重兵。比如，2019年一加的oneplus 7系列推出基于90Hz刷新率的屏幕硬件，曾一度引領高幀率手游的風向，但如今手機刷新率120Hz已經(jīng)成了標配，包括vo榮米華等在內(nèi)的國產(chǎn)手機廠商，都已經(jīng)有了120Hz刷新率的手機了。
但在高幀率的“背面”，是高幀率對處理器性能要求的提高。如果普通性能的手機，在長期高幀率模式下容易發(fā)燒、發(fā)熱，從而出現(xiàn)自動卡頓和掉幀的情況；另外，高幀率會加速手機耗電速度，導致手機續(xù)航時間大大縮短，嚴重影響手機使用體驗。在此背景下，用戶將不得不基于“高幀率”需求進行“換機”，通過更新設備使用更新、更高性能的處理器來提升體驗，這在智能手機增量時代被廠商們用的“爐火純青”，但在存量時代換機周期大大延長的背景下，再難起到更大的作用了。
另一方面，移動光追技術有利于改善游戲的畫質，從另一個層面改善游戲體驗。近年來在“高幀率競爭”之下，提升幀率幾乎成了眾多廠商唯一的標準，但幀率的提升不可能一蹴而就，而且一些廠商為了追求幀率提升而犧牲分辨率的行為，并沒有給游戲用戶帶來真正的極致體驗。
于是，廠商在高幀率之外開始回歸畫質尋求解決方案，作為近幾年發(fā)展最快的技術，光追技術日益受到了人們的重視。其好處體現(xiàn)在：一是相比傳統(tǒng)光柵化渲染技術，它的處理方式更簡單；二是它在視覺效果方面會帶來明顯的優(yōu)化（出現(xiàn)了超分辨率），它能夠使開發(fā)者在游戲畫質與性能之間尋找最優(yōu)解。
而在移動光追技術方面，盡管聯(lián)發(fā)科、高通、蘋果等都已經(jīng)有所涉足，但聯(lián)發(fā)科似乎已經(jīng)走到了業(yè)界前面。從此前發(fā)布的天璣9200來看，聯(lián)發(fā)科的移動光追技術已經(jīng)是其對外宣傳的重要賣點了，也成為了其進軍高端移動手機市場的重磅技術。事實上，隨著移動光追技術的逐步成熟，移動光追技術的應用正在變得越來越廣泛。
未來發(fā)展趨勢
不可否認的是，無論是在PC端還是在移動端，移動光追的發(fā)展還只是初級階段。當下的移動光追技術更多地針對的是游戲畫面的優(yōu)化升級，讓游戲畫面明暗對比更加強烈，輕松給予用戶置身現(xiàn)實的感覺。不過，移動光追的終點遠不止于單純提高游戲畫質，這一技術在后續(xù)的發(fā)展中，將會賦能更多使用場景，帶來意想不到的效果。
回到光線追蹤技術在游戲場景上的優(yōu)化來看，除了肉眼可見的畫質提升以外。光追技術真實、實時的物理效果，還能為游戲玩法和應用場景帶來更多可能性。正如OPPO所說，槍戰(zhàn)類游戲通過光線追蹤技術，玩家除了能夠依靠小地圖判斷敵人位置以外，還可以利用游戲鏡頭中的反光面觀察到其它玩家的行蹤，更加沉浸地體驗游戲緊張刺激的過程。而這樣的獨特的游戲體驗在以往的光柵化技術中絕對是無法體驗的。除此之外，后續(xù)手機廠商們還將聯(lián)合各大游戲廠商，對各類游戲進行光追技術適配。
除了在游戲場景的應用以外，光追技術未來還將開拓更多的應用場景。據(jù)悉，光線追蹤技術可以借助移動端應用在包括音頻、虛擬現(xiàn)實、自動駕駛等更多領域，讓這些行業(yè)能以更低成本創(chuàng)造出更加真實的虛擬世界。內(nèi)容開發(fā)者也不再需要耗費大量的時間去制作場景中的陰影貼圖，而是可以通過打開移動光追的方式，為虛擬場景直接加載真實的光照效果。倒車影像在光追技術的加持之下，將不再存在攝像頭和雷達盲區(qū)，而是可以通過反光鏡實時監(jiān)測汽車周圍的物體，規(guī)避碰撞和剮蹭的風險。
當然，上述所說都只是目前的一個預期效果，至于最后實際呈現(xiàn)效果如何還是一個未知數(shù)。
寫在最后
無論如何，在芯片廠商和手機廠商的努力之下，光追技術得以成功落地移動端，帶來的價值可能遠比我們能夠理解的要大許多。畢竟，這并不僅僅是一項新技術，更多的是將現(xiàn)有移動端的使用場景進一步擴大，賦予了更多的可能性。而這些可能性，將會成為行業(yè)發(fā)展歷史上的新里程碑。我們有理由相信，從高通驍龍8 Gen2和天璣9200開始，智能手機市場將掀起“光追”新潮流。
