Google 的 Tensor G5 芯片采用了 Imagination 公司的 PowerVR GPU 架构,这一架构曾是早期苹果 iPhone 的核心。文章回顾了 PowerVR 的发展史,从其创新的 “分块延迟渲染”(TBDR) 技术,到与世嘉和苹果等大客户合作带来的辉煌与危机。由于过度依赖单一客户,Imagination 曾两次陷入困境,一次是世嘉 Dreamcast 的失败,另一次是被苹果抛弃。如今,通过与 Google Pixel 的合作,PowerVR 有望在 Android 生态中迎来复兴,但其未来发展仍充满不确定性。
革命性的渲染技术
PowerVR 的核心竞争力源于其 “分块延迟渲染”(Tile-Based Deferred Rendering, TBDR) 技术。这与当时主流的 “立即模式渲染”(Immediate Mode Rendering, IMR) 截然不同。
- 立即模式渲染 (IMR): 采用“暴力计算”方式,按顺序渲染所有图形,即使某些物体最终会被遮挡,也会消耗大量计算资源和内存带宽。
- 分块延迟渲染 (TBDR): 过程更高效,分为两个主要阶段:
- 分块与列表生成: GPU 先将整个画面划分为多个小图块(Tiles),并记录每个图块内包含哪些图形。
- 延迟渲染: 在渲染每个图块前,先进行“隐藏面移除”(HSR),只处理最终可见的像素。
这一技术显著提高了渲染效率,大幅降低了功耗与对内存带宽的需求,尤其适合对能效要求严苛的移动设备。
从硬件到 IP 授权的转型
在确立技术优势后,PowerVR 首先进入 PC 市场,并授权给 NEC 等半导体厂商生产显卡。其真正的辉煌始于游戏主机领域,成为了世嘉 Dreamcast 主机的 GPU 供应商,其出色的图形性能帮助 Dreamcast 获得了“领先时代”的赞誉。
这次成功也促使公司进行了一项影响深远的战略转型:
- 放弃硬件制造: 公司意识到其核心价值在于技术与知识产权,而非硬件生产。
- 转向 IP 授权模式: 转型为专注于设计 GPU 核心,再将设计授权给其他半导体公司,让他们集成到自家的芯片(SoC)中。这种模式与芯片巨头 ARM 如出一辙。
“超级客户”带来的辉煌与危机
Imagination 的商业模式存在一个致命弱点:对单一“超级客户”的过度依赖。这个弱点曾两次将其推向深渊。
第一次打击:世嘉的失败
世嘉 Dreamcast 在商业上不敌索尼 PlayStation 2,于 2001 年停产。作为当时 Imagination 最大的收入来源,世嘉的败退直接导致其年利润暴跌 30%。
人类能从历史中学到的唯一经验,就是什么都没学到。
第二次打击:与苹果的十年恩怨
在移动时代,Imagination 迎来了第二个“超级客户”——苹果。从 2010 年的 A4 芯片到 2017 年的 A10X Fusion 芯片,PowerVR 的 GPU 一直是苹果 A 系列芯片的核心。
- A4 (iPhone 4): PowerVR SGX535
- A5 (iPhone 4S): PowerVR SGX543 MP2
- A6 (iPhone 5): PowerVR SGX543 MP3
- A7 (iPhone 5S): PowerVR G6430
- A9 (iPhone 6s): PowerVR GT7600
- A10X (iPad Pro): PowerVR GT7800+
随着 iPhone 和 iPad 的全球热销,Imagination 的收入和股价飞涨。然而,公司一半以上的营收都来自苹果,这颗定时炸弹最终被引爆。
2017 年 4 月,苹果正式通知 Imagination,将在未来两年内停止使用其技术,转而开发自主的 GPU。消息一出,Imagination 股价当天暴跌 70%。
Imagination 曾公开质疑苹果:“从零开始设计一个全新的 GPU 架构而不侵犯其专利、知识产权和机密信息,是极具挑战性的。”
最终,失去最大客户的 Imagination 财务状况迅速恶化,被迫在 2017 年被私募股权基金 Canyon Bridge 收购。
艰难求生与重返手机市场
被收购后,Imagination 开始推行多元化战略,以降低风险。有趣的是,2020 年,Imagination 宣布与苹果达成了新的多年期授权协议,这表明即使是苹果,也难以完全绕开 PowerVR 的专利技术。
然而,在 PowerVR 缺席的几年里,手机 GPU 市场已被高通的 Adreno 和 ARM 的 Mali 牢牢占据。PowerVR 在游戏兼容性和生态支持方面存在明显短板。
如今,Google 在 Pixel 手机的 Tensor G5 芯片上重新采用 PowerVR GPU,这或许是一个转机。
- 系统级优化: 作为 Android 的主导者,Google 的采用意味着 PowerVR 的性能和兼容性问题有望在系统层面得到改善。
- 稳定的收入: Pixel 手机稳步增长的销量能为 Imagination 提供研发下一代技术所需的资金。
尽管三星与 AMD 合作的 Xclipse GPU 试图挑战市场格局但以失败告终,PowerVR 凭借 Tensor G5 的搭载,确实有可能在 Android 生态中焕发第二春,成为一种新的选择。但其未来的走向,依然充满变数。