汽车级GPU的新玩法

文章来源:高工智能汽车

在全球经济面临巨大压力之际,芯片IP公司仍将持续受益于智能汽车、5G和人工智能技术广泛应用的趋势。

而在全球车载GPU芯片IP领域,Imagination的光线追踪技术可以说是过去20年来3D图形处理领域最令人兴奋的创新之一。该公司此前已经为汽车应用处理器市场的三家顶级厂商中的两家(TI和瑞萨)提供GPU IP,是市场份额最大的单一厂商。

汽车级GPU的新玩法

事实上,今天在汽车行业,GPU的用例几乎涵盖了从ADAS到自动驾驶,从仪表到中控信息娱乐等等多个车载系统。而在实际大规模量产落地领域,基于深度学习的ADAS系统,是GPU的主力市场。

一、业界首个符合ISO26262功能安全

图形处理和计算,是GPU在车载应用中的独特优势。

就在几周前,Imagination宣布了针对汽车领域的XS系列GPU新IP,支持ADAS加速和安全关键的图形工作负载。XS代表了迄今为止最先进的汽车级GPU IP,也是业内首个符合ISO 26262标准的,专门用于满足ADAS安全计算的产品。

安全关键图形和计算能力是下一代车载系统(如全景环视、数字仪表和ADAS)的要求,XS的设计采用了一种新的安全架构,具有独特的计算和图形机制,在关键的工作负载下可以提高2倍的性能(和市面上的产品相比)。

随着汽车系统越来越复杂,对功能安全性的要求也越来越高。新的XS安全架构包含TRP的专利技术,能够确保和验证来自GPU数据的正确执行和传输。

除了同步机制之外,XS还包括硬件机制,这些机制可以跨计算和图形执行对安全至关重要的工作负载,同时最大化性能。

至关重要的是,这些特性都在硬件中实现。此外,Imagination还发布了针对汽车GPU的OpenGL®SC™2.0 API,使客户能够在安全关键应用程序中受益于GPU加速。

通过硬件虚拟化解决方案,面向ADAS的下一代 GPU-PowerVR XS使多屏幕、多操作系统和多个应用程序都能在一个GPU上运行而没有性能损失。

汽车级GPU的新玩法

“XS代表着我们在汽车性能方面的数量级提升,并为下一代汽车SoCs定义了一个新的基准。”Imagination市场及业务发展高级经理郑魁表示,这也得益于此前公司在汽车级SoCs GPU IP超过50%的市场份额。

按照此前该公司披露的数据,到目前为止,全球已经有超过2亿辆汽车搭载了基于Imagination提供的IP。

二、人机交互的关键安全保护

除了ADAS应用,GPU-PowerVR XS实际上也为液晶仪表信息提供了更好的显示效果和性能。在自动驾驶汽车和提供驾驶员辅助的智能汽车中,它们甚至更为重要。

其中一个典型的案例,就是仪表屏幕上的安全警示灯,由于这些警示信息必须在任何时候都可用,GPU可以保护出现警示灯的那部分屏幕,确保不会出现警报显示安全故障。

而过去,大多数数字仪表的HMI开发人员不得不将安全关键部分(如警示灯)转移到CPU上运行,从而导致更复杂的工作流程,同时很难在性能上得到提升。

如果一切都可以在GPU上进行,那么工作流程就会更简单,结果就会有更高的性能,这就使得设计者有可能创造出更高的分辨率,更复杂的显示效果,最重要的是符合功能安全。

此外,GPU还可以加速在仪表上创建多媒体和娱乐所需的图形。同时还可以创建辅助驾驶图像,这就意味着显示可以在图形和视频流之间快速切换。同时,图形还必须快速生成冗余备份,在冗余备份中进行第二次处理,以确保功能的安全执行。

汽车级GPU的新玩法

汽车级GPU的新玩法

这得益于TRP(分块区域保护)技术,可以识别屏幕上的安全关键区域,并根据每个对象对它们进行标记,这尤其适用于全景环视在液晶仪表上的实现。一旦系统检测到一个物体(比如车辆周边有行人),环视视频流就成为安全关键系统。

一旦识别,该对象被标记,安全渲染将被执行,无论它出现在哪里显示。Imagination的GPU使用基于分块延迟渲染(TBDR)专利技术来渲染图形,在渲染之前将屏幕分解成多个分块元素。这还有一个额外的好处,即允许我们非常有效地执行每个对象的标记,从而将性能开销降到最低。

此外,Imagination特有的虚拟化、HyperLane、AI协同(AI Synergy)等技术在XS GPU中也发挥了关键作用。通过虚拟化和HyperLane技术,XS GPU可以支持多任务、多屏幕、多操作系统,同时所有的任务彼此隔离,从而可以确保安全性。

而通过AI协同技术,GPU可以在提供图形处理能力的同时,使用其备用资源支持可编程AI,同时固定功能的AI运算则可以放在专用的神经网络加速器(例如Imagination的PowerVR 3NX NNA)上执行,从而实现更高的AI性能。

三、中国市场的定制化服务

毫无疑问,中国是未来智能网联汽车的主要单一市场。对于Imagination来说,中国市场的多元化和本地化需求,是未来市场份额的保障。

就在两个月前,Imagination与北汽集团旗下的北汽产投宣布一家汽车半导体合资公司,设计汽车级系统芯片(SoCs)及相关软件,并提供全面的支持服务。

合资公司的目标是与业内其他汽车芯片公司合作,为中国客户提供智能互联汽车的创新支持,专注于自动驾驶辅助系统(ADAS)应用处理器和智能驾驶舱语音交互芯片的研发。

这家合资公司将按照IP许可模式,Imagination对其授权图形处理单元(GPU)和神经网络加速(NNA)的IP和软件。事实上,这也是符合汽车工业传统模式的转型升级趋势。

比如,芯片从过去基于标准的芯片转变为定制的硬件和软件解决方案,以及与客户及其产品深度集成的技术服务。新的机会也推动产业合作方式的改变。

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