容易忽视却又不容忽视的GPU，它的故事也许刚开
如果你的身边有数码控，或者你本身就经常观看各大手机厂商的新品发布会，那么这个英文缩写你肯定听说过——GPU。
但是如果有人咨询买手机考虑哪些因素，那么除了价格之外，我们惯常听到的可能就是CPU、RAM、ROM、快充、屏幕刷新率、拍照效果……
而GPU，是那个提起来的时候数码控也会说一声“这个也很重要”的参数，但相信我，一般人不会在乎这个。
当然，如果你身边有游戏控，那么情况就会很不一样。他会告诉你，一个拥有高性能显卡的电脑/笔记本必然是高端产品，而高端产品却未必有出众的显卡。而在他们眼里，买手机肯定是要看一下GPU参数的，毕竟这直接关系到游戏体验。
对于普通人来说，手机上的GPU一般都是跟CPU的算力匹配的，跟价格也是高度匹配，但我们依然有必要了解一下，GPU怎么发展至今的？以及为什么我们应该了解它。
GPU发展进程
GPU，英文全称Graphic Processing Unit，中文名称叫图形处理器，在电子领域它是一种专门设计的、主要应用于图形信号处理的单芯片处理器，在电脑中，如果你的显卡是独立显卡，那么GPU一般就处在PCB板的中心。
跟CPU的诞生不同，GPU是先拥有理论和雏形，然后等计算机技术发展到出现较为复杂的图形后，它才正式登台：
1962年，麻省理工学院（MIT）的博士伊凡•苏泽兰发表的论文以及他的画板程序奠定了计算机图形学的基础。在随后的近20年里，计算机图形学在不断发展，但是当时的计算机却没有配备专门的图形处理芯片，图形处理任务都是CPU来完成的。与此同时，因为计算机技术还没有出现大的突破，对于图形处理的需求也没有那么迫切，甚至绝大部分人还没有使用过计算机。
当然，随着计算机技术的发展，在电影行业及工程行业，对于计算机在图形处理方面的需求迫在眉睫，1984年，SGI公司推出了面向专业领域的高端图形工作站，才有了专门的图形处理硬件，俗称图形加速器。它们开发的图形系统引入了许多经典的概念，比如顶点变换和纹理映射。在随后的10年里，SGI又不断研发出了一系列性能更好的图形工作站。但是，由于价格非常的昂贵，在消费级市场很难获得普及，用户非常小众化。而这段时期，在消费级领域，还没有专门的图形处理硬件推出，只有一些2D加速卡。
真正的改变发生在1995年，就是在这两年间，万维网和网页浏览器被发明出来，与此同时互联网建设如火如荼，桌面系统的成熟也让个人计算机走进千家万户，这一切都推动了GPU的发展：1995年，3Dfx公司发布了消费级领域史上第一款3D图形加速卡voodoo，这也是第一款真正意义上的消费级显卡。
注意，这里是3D图形加速卡，它的实质是非GPU芯片为核心的显卡，而非GPU。
从这个历程中，我们可以看到一件事——消费者对于图形处理的需求将随着计算机的普及变得更加复杂高深。而这就需要显卡拥有更为非凡的能力，而不仅仅是图形的加速处理。
Geforce 256
1999年8月，划时代的Geforce 256来了。
Geforce 256是英伟达（NVIDIA）公司推出的代号为NV10的图形芯片，值得注意的是，他是第一款提出GPU概念的产品，换句话说，它定义并展示了GPU是什么样的一个电子元件。
Geforce 256所采用的核心技术有“T&L”硬件、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等。“T&L”硬件的出现，让显示芯片具备了以前只有高端工作站才有的顶点变换能力，同时期的OpenGL和DirectX 7都提供了硬件顶点变换的编程接口。GPU的概念因此而出现。
而除了英伟达，2001年，GPU行业的另一巨头ATI（2006年被AMD收购）推出了Radeon 8500。
而后在接下来的十几年里，在PC领域GPU的框架和发展方向基本已经很清晰，
如今，GPU已经逐渐发展到的性能过剩的时代，只有在极少数显卡杀手级的游戏的最高画质下才能感觉到力不从心。这大概是游戏开发人员最高兴的事，因为制约他们的不再是硬件，而是他们的思想。
也许2006年前后，人们对于“GPU可能制约计算机技术发展”的担心已经不再出现，毕竟它已经能够挑战甚至超越同时其生产的CPU产品。
按理说故事到这里也该结束了，但2007年，苹果智能手机iPhone2G发布，一个新的时代到来。
2007年，乔布斯发布苹果智能手机
实际上很多人会将手机GPU跟电脑显卡当成一种存在，但实际上它们根本不是一回事：电脑显卡是包含GPU在内的一系列硬件组合而成的硬件模块，而手机GPU则是单独的图形处理芯片。
它们的地位也不一样，显卡在电脑中是和CPU同等重要（甚至更加重要）的模块，而手机GPU一般则是集成于CPU，起的辅助作用较多。
上边提到苹果手机，实际上GPU在手机上的应用要早于这款iPhone2G，在智能机时代之前，就有一家霸主级手机公司使用了GPU，甚至热衷于使用独立显卡，这家公司就是大家童年的回忆——诺基亚手机，其N82、N93、N95都是3D显卡，诺基亚可以说是独立显卡狂魔。
到智能手机时代，就基本上都是CPU里集成GPU，这里倒不是说GPU性能太弱鸡，事实正相反，其实是手机CPU的发展约束了GPU能力的发挥，即便到现在，手机中GPU的能力基本还处于过剩状态，唯一说得过去的大概就是这几年新兴起的竞技手机。
但无论如何，移动电子设备市场的开拓，为GPU提供了更多应用场景，同时因为通信技术和半导体行业的迅速发展，GPU有了越来越多的用武之地。
这里需要介绍的是手机GPU的各大“势力”。
在上边说了，PC端基本上就是英伟达、AMD这两家霸占了GPU市场，当然，Intel其实也能排进PC端GPU巨头的行列，不过它现在完全是集成显卡，在技术实力上没办法跟前两个大佬相比。
到了手机GPU领域，英伟达的老大地位就不保了，大家可以看下面这张图片：
在手机GPU领域，值得一提的是一家叫Imagination的英国公司，因为它专注于移动GPU技术授权，所以很少引人注意，但包括联发科、苹果A系列、Intel等都使用了它的GPU架构，在苹果自研GPU之前（后来投向了ARM），其PowerVR SGX系列芯片一直是年度手机GPU之王。现在在三星、OPPO、VIVO等国际知名手机品牌旗舰系列中也常能看到powerVR架构的GPU，其性能表现也为人称道。值得玩味的是，2020年元旦刚过去，苹果再次与Imagination达成授权协议。
最近几年比较出风头的则是高通的Adreno，但其实这个芯片的前身是AMD的项目转变而来的，必须承认，正是在高通的技术背景下，Adreno才有机会成长为行业大拿。
当然不得不提的就是现在的行业老大——ARM，从2019年手机GPU的市场数据来看，ARM在GPU行业已经是名副其实的一哥。去年发生的一件事想必大家还有印象——ARM停止授权给华为海思，海思半导体可以说是国内首屈一指的芯片设计公司，但在底层架构方面，自2012年开始基本上都是使用的ARM架构。而且苹果自研GPU的底层架构用的同样是ARM，其行业地位可见一斑。
相信看到这里大家也清楚了一件事，在GPU领域，中国至今没有一家真正掌握基层架构设计能力的公司。
而根据最新消息，麒麟1020上可能将搭载华为自研GPU芯片，但底层架构依然是ARM。
麒麟970
GPU应用前景：为什么我们要发力GPU领域？中国半导体行业真正开始发展，我觉得应该是在加入世贸组织之后，眼界的开阔，改革开放的深化，以及经济的迅速发展，这些因素促成中国成为全球最大的制造业基地，尤其是消费电子生产基地。甚至可以说，中国成为消费电子全球产业链的一个桥梁，我们在这里接触上游和下游产业，加深了解，并在这个产业链中找到了自己的位置。
但我们在后来认识到一点：如果关键的底层技术不掌握在自己手里，那么我们现在拥有的一切基本上属于空中楼阁。
问题是我们无法在每一个领域上都投入巨大金钱和精力，这就需要我们做出选择，去选择最底层、最尖端和最关键的技术方向。
就智能手机领域来说，研发方向涉及到锂电池、摄像头及芯片、屏幕、CPU、内存芯片、声音元件、安全芯片等等，当然也包括GPU。
在过去的这些年里，续航这方面有快充技术，摄像头及芯片这个方向我们基本上放弃了研发，用的是索尼和徕卡等产业链上游厂商的供货，屏幕上取得了突破（京东方）、CPU有华为海思、内存芯片用的三星……总之，我们基本上在各个细分领域都能拥有话语权。
但在GPU这个行业，中国企业基本上完全没有建树和声量。
数据显示，从全球专利公开国看，GPU专利全球布局重心在美国。截至2015年在GPU技术领域全球共计6522个专利家族，其中1766个家族有中国专利，而其中超过总数80%的5459个专利家族有美国专利，剩余世界五大专利局的日欧韩分布也排名靠前，均有超过10%专利家族有该国专利布局。从各国公开趋势来看，在美国、中国和韩国专利布局比重呈逐年上升趋势。
而从专利技术趋势看，全球GPU领域专利IPC排名前三的分别是G06T15/00（三维图像的加工）、G06T1/20（通用图像数据处理的处理器结构；处理器配置，如流水线）和G09G5/00（阴极射线管指示器及其他目标指示器通用的目视指示器的控制装置或电路），并且近三年全球GPU专利在IPC总数排名靠前的两个领域比重有显著增加，中国在近几年的相关专利技术也都集中在前两个领域。
另外从专利权人分布看，排名靠前的公司基本上都在英美日，世界排名前三的就是英伟达、英特尔和AMD。而截至到2015年，单个中国专利权人仅持有个位级别数量的GPU技术专利家族，并且领先的这两家单位都是并购来的。
当然，这些情况的发生也可能因为在过去的这些年里，GPU并没有表现出足够让我们重视的分量，更多时候它更像是购买CPU时候买一赠一的赠品，但现在情形不同了。
5G即将登台。
而跟随着5G到来的，是无人驾驶、VR/AR，是超高清领域的到来，是深度学习、大数据时代，这些新的行业有一个共同特点——都需要拥有巨量图像处理性能的芯片。
无人驾驶的车载芯片里将会集成GPU，VR/AR设备里将集成GPU，而大数据不单指文本信息，而很可能全部都是图像信息。
CPU性能将会迅速逼近摩尔极限，那么GPU将迎来自己大展手脚的时代。
而如果我们的GPU技术没有获得突破，同时越来越明显的贸易保护主义继续泛滥，那么最坏的情况就会出现——我们建成了5G网络，却因为GPU技术受到某国的降维打击而停止到当前技术阶段，那么我们将浪费5G领先而给我们带来的时间优势。
而即便情况不这么严重，GPU也该是时候重视起来，毕竟国内的人工智能领域的独角兽们都用得到。
总结
说实话，中国近二十年间在互联网各相关领域所取得的成就让世人瞩目，但更应该认清的事实就是，留给我们的时间越来越少了。
中国的技术型企业就好像在群山中登山，走到山顶的时候就看到远处有一座更高的山，有一些企业会停下来，因为怕走下去会没有力气再次爬上下一座山顶，而在这众多的“登山者”中，也有一些不屈不挠的，他们热衷于攀登，热衷于挑战，于是有一天他们终于来到一个地方，发现天地之间，他已经在最高处。
真的，尽管有坐着说话不腰疼之嫌，但有能力继续攀登的企业，真的应该继续走下去。
希望再过些年，看GPU全球市场份额分析的时候，能看到中国的企业。
参考资料：
1）《图形处理器（GPU）专利态势研究》
2）《移动GPU厂商的发展史及其核心技术》
