最强GPU助力,Imagination踏上新征途

移动、汽车、桌面显卡,云游戏!
IMG全新B系列多核GPU强势出击

手机、汽车、游戏、数字电视、桌面显示、云服务器……现代生活中,为了实现更理想的用户体验,越来越多的应用场景都在追求更加卓越的图形处理和显示效果,图形处理器(GPU)也由此变得越发关键。而且,高性能、多特性的GPU除了可以提供强大的图形处理功能外,也开始凭借不断提升的计算能力在人工智能应用方面发挥重要作用,因此,众多设备、系统和应用厂商将GPU作为关注热点也就不难理解了。

在GPU领域,Imagination是一家值得重点关注的企业,30余年GPU研发经验的积累沉淀、永远追求技术领先的开拓精神都是这家公司深获业界认可的因由。对于Imagination,很多业内人士更了解的应该是其多年来在移动GPU领域的深厚影响,其实他们在汽车GPU领域也一直处于业界绝对领先地位,而且随着公司经历中资收购和进一步大力投资于研发之后,Imagination也在因应市场新需求不断拓展其应用市场,以追寻更广阔的成长空间。

手机GPU市场的再接再厉

正如前文所说,Imagination的GPU性能是毋庸置疑的,苹果是他们超过十年的客户就足以证明他们在这个领域的影响力。但作为一家在图形方面有35年经验的公司,Imagination并不固步自封。在2019年12月,发布了其全新架构的A系列GPU。按照当时的描述,这系列产品是Imagination 15年来最重要的GPU和IP发布。

在日前,Imagination公司则带来全新的B系列,将公司GPU性能再次带上了一个新台阶。


据Imagination技术产品管理高级总监Kristof Beets介绍,全新的B系列GPU能提供最高的性能密度,可以针对给定的性能目标实现更低的功耗和高达35%的带宽降低,这使其成为顶级设计的理想解决方案。与前几代产品相比,B系列的功耗降低了多达30%,面积缩减了25%,且填充率比竞品IP内核高2.5倍。

和A系列一样,新一代的GPU同样有四个系列,分别是IMG BXE、IMG BXM、IMG BXT和IMG BXS。其中,前三款面向移动端的GPU将会是B系列的重要关注点。

Kristof Beets在发布会中也指出,IMG BXE是面向入门级游戏设计的GPU内核,其每个时钟周期可以处理从1个像素到高达16个像素,从而可支持从720p到8K的分辨率。“与上一代内核相比,BXE实现了多达25%的面积缩减,同时其填充率密度高达竞品的2.5倍”,Kristof Beets强调。

来到IMG BXM,则是Imagination面向中端移动游戏和数字电视等市场推出的一系列性能高效的内核。据介绍,这系列的GPU能够在紧凑的硅面积上实现填充率和计算能力的最佳平衡。

至于IMG BXT,则是面向旗舰级的移动设备、服务器和云平台出的系列产品。从Imagination提供的数据可以看到,该旗舰款B系列GPU是一个四核部件,可以提供6 TFLOPS的性能,每秒可处理192 Gigapixel(十亿像素),拥有24 TOPS(每秒万亿次计算)的人工智能(AI)算力,同时可提供行业最高的性能密度。

从Kristof Beets的介绍我们得知,新的B系列拥有多核架构,能够带来更高的性能。Imagination Technologies首席产品官Chris Porthouse也说道:“我们在多核架构中采用了自己最佳的高性能、低功耗内核,并整合了创新性的分散管理方法,从而可以提供高效的扩展特性,并且可与诸如小芯片(chiplet)架构等行业趋势相兼容。这使我们能够提供以前的GPU IP所不能提供的一系列性能水平和配置”。

而从他们的介绍我们得知,Imagination 全新的多核架构已经针对BXT和BXM内核的每个产品系列进行了优化,利用多个主核的扩展特性实现了GPU内核的多核扩展。得益于这个多核架构的设计,这两个系列GPU结合了所有内核的能力,可以为单个应用提供最大化的性能,或者可以根据需要支持不同内核去运行独立的应用。

而BXE内核则提供了主核-次核的扩展模式,这是一种面积优化的解决方案,通过单个GPU内核提供了高性能,同时可以利用我们的HyperLane技术进行多任务处理。

Imagination方面表示,借助这个全新系列的GPU,公司希望能够在继续向苹果公司授权的同时,扩大在安卓市场的占有率,进而提升公司在移动GPU市场的占有率。从Imagination提供的数据看来,其在GPU IP市场达到35.5%的份额,超越Arm Mali系列和高通Adreno系列,登上移动GPU IP龙头的位置。

图片来自Imagination

三大新市场的强势出击

借助这个全新的B系列的GPU,Imagination希望能在多个市场开疆辟土。其中尤其以桌面和云市场更受公司关注。


首先看汽车GPU方面,在去年A系列的发布会上,Imagination就发布了面向汽车应用的IMG AXT-32-1024。据了解,这系列IP的性能为1 TFLOP、32 Gpixels和4TOPS,能为汽车应用提供强力的支持,公司也对汽车寄予了厚望。今年五月,Imagination更是宣布与北汽产投携手成立合资企业北京核芯达科技有限公司,将致力于面向自动驾驶的应用处理器和面向智能座舱的语音交互芯片研发。能达成这个合作,Imagination在GPU方面的实力是关键。

而在新的B系列产品中,Imagination也带来了其面向未来汽车的IMG BXS 系列GPU。据介绍,BXS系列是符合ISO 26262标准的GPU,也是迄今为止所开发的最先进的汽车GPU IP内核。BXS提供了一个完整的产品系列,从入门级到高级的产品,可为下一代人机界面(HMI)、UI显示、信息娱乐系统、数字驾舱、环绕视图提供解决方案,再到高计算能力的配置,则可支持自动驾驶和ADAS。

Kristof Beets则告诉记者,BXS系列采用了Imagination独创的技术,让其可以验证和确保GPU数据的正常执行和传输。从硬件设计上看,该系列GPU除了带有锁步(lockstep)机制外,X还包括硬件机制,可以在计算和图形处理功能上执行安全关键工作负载的同时实现性能最大化。此外,Imagination在汽车GPU方面的驱动技术也都是自行研发的,这和行业大多数竞争对手选择与第三方合作的方式有所不同,这进一步帮助客户更好地完成其相关产品的设计。目前Imagination已经在汽车GPU IP市场拿下43%左右的份额。

再看桌面和云GPU市场,这也将会是Imagination未来的发力点所在。而从最近这两年的技术发展趋势和国际合作关系来看,这也是一个很好理解的逻辑。以桌面为例,当前桌面GPU的主流供应商是AMD、Intel和Nvidia,但他们三者都是美国供应商,考虑到当前的中美关系,这些GPU提供商的未来充满着不确定性,这就给总部位于英国的Imagination带来了机会。对于他们来说,这其实并不是一个新市场。

资料显示,在进入移动市场之前,Imagination曾在PC GPU市场拥有强大的影响力。在3dfx Voodoo系列显卡鼎盛的时代,Imagination尚能够在3D领域甚至有能与其掰手腕。虽然后来在ATI和Nvidia的激烈竞争者没落后,但Imagination将其重点转向移动市场,其低功耗且具强大性能的PowerVR系列曾在移动GPU IP市场占据霸主地位。经历了十几年的潜行之后,Imagination重返桌面GPU 市场。

因为拥有着其他任何厂商所不具备的优势,Imagination在这个领域的实力显而易见。Kristof Beets也表示,采用B系列多核设计的7nm桌面GPU,频率可达到1.5 GHz,能帮助客户实现他们想要的桌面GPU应用。

至于云GPU,这也是一个不容忽视的市场。近年来,因为终端设备应用对芯片的性能要求越来越高,为了提升消费者的体验,很多厂商就打出了“云游戏”和“云手机”之类的概念。具体而言就是希望借助云端的算力,提高终端设备的使用体验。Imagination也希望在这个市场发力。

据了解,本土厂商芯动科技已经把最新推出的IMG B系列BXT高性能多核图形处理器(GPU)IP,集成到其全球首发,支持桌面和数据中心应用的GPU独立显卡产品中。同时,双方还在探索进一步长期战略性合作,旨在将更多功能更强大的GPU显卡芯片以及解决方案推向市场。

Imagination Technologies新上任的首席执行官Simon Beresford-Wylie也表示:“IMG B系列为我们的客户提供了更多选择。它建立在大量投资及A系列技术优势的基础上,同时增加了多核技术,以惊人的33种全新配置扩展了Imagination的GPU产品系列。凭借B系列产品,我们相信Imagination可以为每个人提供最佳的GPU,无论他们有何种需求。”

雄厚的技术积累是底气

之所以Imagination在移动GPU和公司瞄准的新兴市场拥有如此巨大的野心,与公司拥有雄厚的技术家底有很重要的关系。

从Imagination的介绍我们得知,经过多年的积累,公司已经开发出了面向图形处理、计算和连接方面的IP,光是在GPU方面,Imagination已经有了超过1500项的专利积累。据统计,迄今为止,带有Imagination IP的芯片产品的累计出货量超过了110亿颗。


在打下深厚的核心技术基础之余,Imagination还在如光线追踪、图像压缩和RISC-V等面向未来的技术上做了广泛的投入,能让他们拥抱未来技术变革的底气。

首先看光线追踪方面,这是GPU厂商为了显示有真实的效果而采用的技术。作为行业领先的供应商,Imagination在这方面有了逾10年的投入,从2019年五月起,Imagination就已宣布提供其PowerVR光线追踪技术授权,从而使采用光学建模技术来实现最前沿的真实图像渲染能够被集成到图形处理器(GPU)中,并用于移动设备,汽车,服务器和服务器和其他市场。

在今年九月,Imagination又发布光线追踪等级系统,帮助开发人员和原始设备制造商(OEM)清晰了解现在和未来可用的光线追踪加速解决方案的功能。按照官方介绍,光线追踪等级系统共包含6个等级,它们的功能和要求如下:

Level 0:传统解决方案
Level 1:传统GPU上的软件
Level 2:硬件中的光线/框架和光线/三角形测试器
Level 3:硬件中的边界体积层次结构(Bounding Volume Hierarchy,BVH)处理功能
Level 4:硬件中的BVH处理和一致性排序功能
Level 5:硬件中带有场景层次生成器(Scene Hierarchy Generation,SHG)的一致性BVH处理功能

而按照Kristof Beets在发布会上的介绍,只有到了Level 4,才能实现最好的用户体验、更高算力、更低带宽,可实现桌面级高效性能的提升。而他们将会在明年发布的C系列中,推出相关技术。

在B系列中引入的图像压缩技术IMGIC则是Imagination为了应对现在图像数据越来越大与带宽有限的矛盾而推出的一个技术。


作为市场上最先进的图像压缩技术,IMGIC可为Imagination的客户提供节省带宽的新选择。它提供了多达四种压缩等级:覆盖了像素完全无损模式到可确保4:1或更佳压缩率的带宽极省模式。这不但为SoC设计人员提供了更高的灵活性,以优化性能或降低系统成本,同时保持出色的用户体验。

Imagination方面强调,IMGIC技术可以兼容B系列中的所有内核,这使得即便是最小的内核,也能够拥有行业领先的图像压缩技术优势。

至于RISC-V,因为其独特的开源特性,这个新的指令集架构在全球引起了广泛的兴趣,而Imagination作为一个与CPU厂商有丰富合作经验的厂商,也与这个生态进行了广泛的合作。

在去年五月,Imagination宣布,公司已加入SiFive的DesignShare生态系统,从而使系统设计人员能够轻松地获取其领先的PowerVR图形处理器(GPU)和神经网络加速器(神经网络加速器,NNA)硅知识产权(IP)内核;今年九月,Imagination更是推出了完整的RISC-V计算机体系结构课程。

Imagination的种种动作表明,他们不但期望突破“Arm Cortex+Arm Mali”的组合包围圈,相信他们也想在RISC-V上完成他们在MIPS上的未竟之事。

此外,Imagination最近几年还在AI方面有了很重磅的投入,基于其2NX NNA神经网络加速器IP的开发的AI芯片曾荣登AI Benchmark榜首,19年其推出了3NX NNA, 他们表示将在下个月推出新一代神经网络加速器产品。并会打造一个融合GPU和AI加速器的异构系统,这将给开发者提供更强的性能。

除了领先的技术以外,当前的国际贸易环境也是Imagination的一大机遇。正如该公司首席营销官David Harold所说:“作为一家总部在英国的公司,Imagination的IP不会受到美国的任何限制,这让我们有了更好的机会”。“尤其是在中国,我们将大力在当地发展,谋求共赢”,David Harold强调。

文章来源:半导体行业观察
作者:李寿鹏

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