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Imagination新推B系列GPU IP,助力本土芯片企业进军桌面GPU

2020-11-10
作者:王洁
来源:电子技术应用
关键词: Imagination IMGB系列 GPU IP

2019年12月,Imagination发布了IMG A系列图形处理器(GPU),称为其15 年来最重要的发布,也是当时效率最高的 GPU 架构,发布后引起了广泛关注和欢迎。2020年10月,Imagination IMG B系列GPU问世,革命性地采用了多核技术,支持更高性能;并提供了不同配置,可面向各类应用市场提供最佳的GPU选择,除了移动设备、消费类设备、物联网、数字电视等Imagination传统的市场,Imagination将市场进一步扩展到桌面PC、数据中心等领域。

凭借先进的多核架构,B系列可以实现在降低功耗的同时获得比市场上任何其他GPU IP更高的性能水平。它提供了高达6 TFLOPS(每秒万亿次浮点运算)的计算能力,与前几代产品相比,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。

提供优质IP

Imagination是一家独立的、全球性的战略性半导体知识产权(IP)提供商,拥有一个原创性的IP产品组合,有数千项基础专利,在GPU、AI和无线连接领域内拥有主导性知识。面向增长最快速的细分市场,包括汽车、智能物联(AIoT)、计算、消费性产品、云、台式机、游戏和移动产品等,客户包括苹果、联发科技、瑞星微、紫光展锐、德州仪器、瑞萨和索喜(Socionext)等。

公开数据显示,Imagination拥带有Imagination IP的芯片产品累计出货量超过110亿,2018年公司营收达1。08亿美元。Imagination占据汽车GPU IP市场约43%的份额,占据移动GPU IP市场约36%的份额,超过了Arm Mali系列和高通Adreno系列。


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Imagination历程图

此前,苹果曾在2017年对外宣称“将在未来两年内放弃使用Imagination的一切技术”,到2020年初重新与Imagination达成新的多年期授权协议。不难看出Imagination的GPU技术专利之多,多到绕过Imagination的专利技术开发自己的GPU,对于任何一家公司,哪怕是苹果,都不是一件容易的事。

重返桌面GPU

值得关注的是,Imagination最初成立时叫VideoLogic,当时以开发PC视频插卡起家;1995年推出革命性的PowerVR 3D GPU技术,被NEC等公司的广泛用于桌面GPU中;1999年更名为Imagination后转型成为移动GPU IP授权公司,逐渐淡出桌面GPU领域,目前Nvidia、AMD和英特尔则成为桌面GPU领域的主要玩家。如今,凭借其多核的IMG B 系列GPU IP,Imagination将重新回归到桌面GPU领域。

B系列GPU的推出有望进一步提升移动、汽车GPU市场占有率,并进一步扩大到桌面和云GPU市场。Imagination首席营销官David Harold表示:“Imagination将通过安全性优先的技术来保持和扩大汽车市场中的领导地位,继续扩大安卓市场中的占有率。此外,还将进入桌面和云GPU市场。”

我国拥有世界上最大的半导体市场,但是需求量大部分依赖进口,尤其是在桌面GPU领域,本土企业发展举步维艰。David Harold表示:“这是IP公司与中国之间的完美机遇。Imagination切实重视服务中国市场,目前已经在上海和北京建立了研发机构,并且还在继续延聘人才,在桌面、云、无人机、移动设备和汽车等领域建立了广泛的合作伙伴关系。我们基于授权费用的商业模式意味着只有在客户取得成功时,我们才能够成功。Imagination将不断提供优质的IP,提供真正的差异化和领先的性能。”

据悉,已经有数家中国公司就IMG B系列GPU开展了合作,有的已经在导入产品设计。其中芯动科技已将IMG B系列GPU IP集成到能支持桌面和数据中心应用的PCI-E规格的GPU独立显卡芯片之中。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显卡芯片推向市场。

四大产品系列

Imagination新一代的IMG B系列拥有先进的多核心架构,支持多达33种不同配置,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。凭借核心部分的可扩展性,它成为移动设备(从高端到入门级)、消费类设备、物联网、微控制器、数字电视(DTV)和汽车等多个市场的终极解决方案。


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IMG B系列GPU拥有四个产品系列:BXE、BXM、BXT、BXS,可以针对特定的市场需求提供专业的内核。


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IMG BXE:专门针对用户界面(UI)渲染和入门级游戏设计,面向高清显示应用。该系列每个时钟周期可以处理1-16个像素,支持720p-8K的分辨率。与上一代内核相比,BXE实现了25%的面积缩减,且填充率密度是竞品的2.5倍。

IMG BXM:为中档移动端游戏以及用于数字电视和其他市场的复杂UI解决方案提供支持,一系列性能高效的内核在紧凑的硅面积上实现了填充率和计算能力的平衡。

IMG BXT:B系列旗舰款产品,能达到数据中心的性能水平,可以为从手持设备到数据中心等现实世界的应用提供难以置信的高性能。该系列GPU是一个四核部件,可以提供6TFLOPS的性能,每秒可处理192Gigapixel(十亿像素),拥有24TOPS(每秒万亿次计算)的AI算力,同时可提供行业最高的性能密度。

IMG BXS:面向未来的汽车GPU,该系列符合ISO 26262标准,提供了从入门级到高级的完整产品系列,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,高计算能力的配置还可支持自动驾驶和ADAS。

根据Imagination技术产品管理高级总监Kristof Beets的介绍,BXS系列是目前最先进的汽车GPU IP内核。BXS汽车GPU内核利用了多主核可扩展的特性,支持性能扩展,以及跨多个内核进行安全检查。

先进的多核架构和IMGIC图像压缩技术是IMG B系列GPU两大突出特性。

B系列GPU采用了独特的多核架构,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。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。

BXE内核提供了主核-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,还可同时利用HyperLane技术进行多任务处理;BXS汽车GPU内核也利用了多主核可扩展的特性,来支持性能扩展,以及跨多个内核进行安全检查,以确保正确运行。


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Kristof Beets介绍,传统的做法是1个处理器负责1个性能点,chiplet架构由不同的组件构成,然后在独立的软件上进行设计和执行。因此,不同的chiplet可以用不同的工艺节点来制造,甚至可以由不同的供应商来提供,这样可以减少设计时间和成本。但chiplet的问题是在裸片之间信号的传输可能会受限制,而Imagination的多核架构和去中心化措施完美地解决了大量的信息集中到单一模块上的问题。这种去中心化的多核架构很好地符合了chiplet的趋势。

B系列GPU还采用了市场上最先进的图像压缩技术——IMGIC技术,提供了多达4种压缩等级:从像素完全无损模式,到可确保4:1或更佳压缩率的带宽极省模式。其中,75%的带宽占用能实现接近完美的图像质量,50%的占用几乎看不出画质的改变,25%的带宽占用虽然画质有所改变,但也尽量保证了带宽的减少对画质没有太大影响。通过IMGIC技术,可以为客户提供节省带宽的新选择,能够在优化性能或降低系统成本的同时,保持出色的用户体验。

此外,移动领域的光线追踪技术也是Imagination长期投入的领域。Kristof Beets透露,Imagination将在明年上半年正式推出Level4光线追踪技术,实现桌面级高效性能的提升,明年发布的下一代IMG C系列将会加入对光线追踪技术的支持。

目前,尽管国内少数公司的设计水平已经在一定程度上实现了赶超,但是大部分公司的团队成熟度跟欧美还是有很大差距,因此对EDA工具和IP提供商的依赖度就会很高,而我国又拥有世界上最大的半导体市场。这样的现状下,对双方都是难得的机遇。David Harold表示,Imagination十分重视中国市场,也将持续提供有针对性的技术支持,与合作伙伴共走成功之路。


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