当TPU遇到GPU，会有怎样的“Feature+AI”手机、平板和PC？

当下智能科技飞速发展，转眼之间就有大量AI手机、AI平板和PC涌入市场。各厂家积极推广这些AI产品，苹果、华为、三星和联想等一众厂商在高端机型上就AI功能展开了激烈竞争，而这些AI功能很快就会扩展到中档设备，以及汽车等更广泛的应用场景。与此同时，各个厂家在增加AI新功能的同时，也在不断为已有功能增加新的特性（feature），因此AI+Feature的融合甚至互促在未来一段时间内将是多个行业的热点。例如，在平板电脑领域，利用AI实现智能语音交互、图像识别处理优化及助力学习；在PC领域，AI监测调整提升性能和能效，办公时提取信息、筛选邮件；在智能家居中，智能音箱等设备融入AI实现多种功能；汽车领域，AI用于智能驾驶（ADAS和AD）和座舱管理，实现自动操作和调节。

AI使能消费性设备的新架构

这些明确的趋势说明，AI时代的智能手机架构正在发生变化，包括AI手机和平板在内的多数AI使能消费性设备都会采用中央处理器（CPU）+图形处理器（GPU）+人工智能加速器（AI）的架构。例如，目前各个厂家旗舰型的智能手机都会使用这种架构的主控芯片。最新的一个全面揭示这一趋势的AI手机和主控芯片，是谷歌新智能手机和自研芯片。据行业网站Android Authority报道，将在明年推出的谷歌Pixel 10智能手机将搭载了其自研的Tensor G5芯片。该网站揭示了该芯片已经大量泄露的规格，并认为这款芯片预计将为谷歌的AI手机带来新的变革。该网站评论道：“Google的Tensor G5重返高端芯片市场，这无疑是一个令人兴奋的话题。”

谷歌的AI加速器就是其张量处理器（TPU），所以Pixel 10也是采用了上面提到的最新架构。当TPU遇到有趣的GPU，谷歌的AI手机可能会展现出与众不同的特质。Tensor G5芯片采用了台积电3nm级N3E工艺节点制造技术，这与苹果A18 Pro芯片类似，Tensor G5芯片的尺寸为121mm²。那么，谷歌的AI手机究竟会具有哪些独特功能呢？让我们一探究竟。

据Android Authority的报道，Tensor G5芯片与前代相比存在多方面不同。在CPU集群上，Tensor G5再次升级，Arm的中核集群变为五个核心，小核集群缩减为两个核心。GPU方面，谷歌做出了重大改变，不再沿用上一代Tensor G4芯片所采用的Arm Mali GPU，而是选择了来自Imagination Technologies的DXT-48-1536 GPU。

Android Authority认为，谷歌更换GPU IP的原因主要有以下几点：首先，提升性能是关键。来自Imagination的IMG D系列GPU在频率上相比上一代Tensor G4芯片使用的Mali GPU有较大提升，运行频率高达1.1GHz。其次，对创新技术的支持也是重要的考量之一，Tensor G5采用了IMG D系列GPU特有的GPU虚拟化技术和光线追踪技术。GPU虚化技术与谷歌在虚拟化技术方面的持续努力高度契合，有助于在虚拟机中加速图形处理，以满足更多应用场景的需求；而且Imagination是业内率先推出能够在手机平台上支持GPU硬件光线追踪的厂家。这两项技术是前代Pixel手机中Tensor G4处理器芯片所没有的。

谷歌Pixel智能手机近三代Tensor主控芯片GPU性能对比（来源：Android Authority）

AI使能消费电子推动新的功能落地

人工智能技术的发展带来了对算力的巨大需求，特别是神经网络计算的复杂性，使传统的通用处理器在处理这类计算时面临功耗等效率瓶颈。更高的算力也意味着更高的功耗和综合成本，因此对高效计算能力的需求加速了神经网络处理加速器（NPU）这一类新的计算器件的发展。谷歌敏锐地察觉到这一问题，决定研发专门用于AI计算的张量处理单元(TPU）。此举是该公司在人工智能领域的重要战略举措，通过专门针对神经网络矩阵运算进行优化，并采用了独特的架构和算法，谷歌的TPU能够以极高的效率处理大规模并行计算。

谷歌Pixel智能手机近三代Tensor主控芯片TPU规格性能对比

在深度学习任务中，通过使用预先训练好的各种模型，TPU可以发挥出卓越的性能并带来全新的消费者体验。例如，在图像识别方面，它可以快速提取图像的各种特征，不仅能够准确识别出物体的类别，还可以结合云端的数据为手机或者平板用户提供各种有趣的增值服务；在语音处理领域，TPU能够高效地识别语音指令，不仅可以成为能理解用户意图的人机接口，而且还可以结合大语言模型为用户提供更多的支持。此外，在今天硬件即服务的发展模式中，TPU还可以与GPU等其他硬件协同工作，不仅可以进一步提升系统的整体性能，也为打开新的服务提供了绝佳的平台。此次Android Authority泄漏的谷歌新的Pixel 10 AI手机和Tensor G5芯片正是反映了这种趋势，因而值得关注和借鉴。

“AI+Feature模式”对GPU提出了新需求

作为一家为全球用户提供互联网和云服务及终端产品的超大规模大厂（hyperscaler），谷歌的智能终端设计一直深受行业关注；尤其是其自研的主控芯片不仅被用于智能手机和平板，而且还有可能用于其AR/VR等产品，所以其产品定义和IP选择更加值得关注和借鉴。随着AI使能消费电子产品全面进入市场，传统的电子产品不仅在不断提升已有的功能特性（Feature），还通过AI功能开辟了提升消费者体验和带动新业务的新赛道，形成了新的特性即服务FaaS（Feature-as-a-Service）模式。

而对于应用（App）和游戏开发商来讲，从谷歌即将推出的Pixel 10智能手机以及其他采用的Tensor G5主控芯片的产品定义中也能看到，新一代的谷歌智能设备将会在底层硬件和Android OS中同时增加对AI和光线追踪等Feature的支持，将支持新的游戏或App利用更好的消费者体验和全新的AI功能为消费者服务，从而帮助这些应用和游戏进一步提升用户的每用户平均收入（ARPU）值。为了达成这些使命，谷歌引入了GPU硬件虚拟化技术，使设备可以根据场景和功能需求来更灵活和更可靠地部署和分配算力，将Pixel 10智能手机和其他谷歌智能产品围绕AI功能和新的Feature打造成为更有用、更有趣和更有价值的消费性AI端侧产品。