Imagination宣布推出首款多核架構(gòu)GPU

繼2019年12月發(fā)布其“有史以來性能最強(qiáng)大的GPU IP”—IMG A系列之后不到一年，Imagination公司日前再度宣布推出全新GPU IP—IMG B系列。按照Imagination技術(shù)產(chǎn)品管理高級(jí)總監(jiān)Kristof Beets的說法，B系列建立在大量投資及A系列技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，增加的多核技術(shù)不但提供了最高的性能密度（performance per mm2），還以驚人的33種全新配置擴(kuò)展了公司的GPU產(chǎn)品系列，可以針對(duì)給定的性能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)更低的功耗和最高35%的帶寬降低。

首款多核架構(gòu)GPU

官方資料顯示，B系列提供了高達(dá)6TFLOPS（每秒萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算）的計(jì)算能力，與前幾代產(chǎn)品相比，功耗降低多達(dá)30%，面積縮減了25%，且填充率比競品IP內(nèi)核高2.5倍。

具體而言，B系列提供了BXE、BXM、BXT、BXS四個(gè)系列，可以針對(duì)特定的市場需求提供專業(yè)的內(nèi)核：

IMG BXE：專門針對(duì)用戶界面（UI）渲染和入門級(jí)游戲設(shè)計(jì)，面向高清顯示應(yīng)用。該系列每個(gè)時(shí)鐘周期可以處理1-16個(gè)像素，支持從720p到8K的分辨率。與上一代內(nèi)核相比，BXE實(shí)現(xiàn)了25%的面積縮減，填充率密度是競品的2.5倍。

IMG BXM：為中檔移動(dòng)端游戲以及用于數(shù)字電視和其他市場的復(fù)雜UI解決方案提供支持，在緊湊的硅面積上實(shí)現(xiàn)了填充率和計(jì)算能力的平衡。

IMG BXT：作為B系列旗艦款產(chǎn)品，該系列GPU是一個(gè)四核部件，可以提供6TFLOPS的性能，每秒可處理192Gigapixel（十億像素），擁有24TOPS（每秒萬億次計(jì)算）的AI算力，同時(shí)可提供行業(yè)最高的性能密度，并允許對(duì)SoC和多晶粒封裝中各個(gè)內(nèi)核的配置和布局進(jìn)行更靈活的控制。

IMG BXS：面向未來汽車的BXS系列是符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的GPU，提供了從入門級(jí)到高級(jí)的完整產(chǎn)品系列，可為下一代人機(jī)界面（HMI）、UI顯示、信息娛樂系統(tǒng)、數(shù)字駕艙、環(huán)繞視圖提供解決方案，高計(jì)算能力的配置還可支持自動(dòng)駕駛和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）。

先進(jìn)的多核架構(gòu)和IMGIC圖像壓縮技術(shù)是B系列GPU最值得關(guān)注的兩大特性。例如BXE內(nèi)核提供了主核-次核的擴(kuò)展模式，這是一種面積優(yōu)化的解決方案，通過單個(gè)GPU內(nèi)核提供了高性能，還可同時(shí)利用HyperLane技術(shù)進(jìn)行多任務(wù)處理；BXS汽車GPU內(nèi)核也利用了多主核可擴(kuò)展的特性，來支持性能擴(kuò)展，以及跨多個(gè)內(nèi)核進(jìn)行安全檢查，以確保正確運(yùn)行。

“B系列的設(shè)計(jì)思路與當(dāng)前流行的小芯片（Chiplet）設(shè)計(jì)趨勢完全相符。”Kristof Beets說由于小芯片有獨(dú)立的資源，可以獨(dú)立運(yùn)行，因此在B系列的設(shè)計(jì)中，他們采用了分散式設(shè)計(jì)，減少了中心化模塊，避免了一些復(fù)雜的邏輯，提升了靈活性。

而作為目前市場上最先進(jìn)的圖像壓縮技術(shù)，IMGIC技術(shù)提供了多達(dá)四種壓縮等級(jí)：從像素完全無損模式，到可確保4:1或更佳壓縮率的帶寬極省模式，從而為業(yè)界提供了一個(gè)節(jié)省帶寬、增加靈活性的新選擇，使之能夠在優(yōu)化性能或降低系統(tǒng)成本的同時(shí)，保持出色的用戶體驗(yàn)。

此次發(fā)布的B系列都給出了4核架構(gòu)設(shè)計(jì)。Kristof Beets解釋說這是與用戶溝通后的結(jié)果，能夠在性能和能效之間取得平衡，未來還會(huì)持續(xù)提升單核性能和拓展多核架構(gòu)。

同時(shí)進(jìn)攻桌面和云端GPU市場

根據(jù)Imagination首席營銷官David Harold提供的數(shù)據(jù)，在GPU IP市場，Imagination、Arm和高通分別占據(jù)35.5%、34.5%和30%的市場份額。因此，借助B系列來保持和提升移動(dòng)GPU市場競爭力的同時(shí)，向更高性能的桌面和云端GPU市場拓展，是Imagination發(fā)布B系列的初心所在。

最新披露的消息顯示，芯動(dòng)科技（Innosilicon）為即將推出的一款高性能4K/8K圖形PCI-E Gen4 GPU獨(dú)立顯卡芯片選擇了BXT內(nèi)核，該獨(dú)立顯卡芯片將很快面市，將為未來5G云游戲和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用提供強(qiáng)大的支持。

芯動(dòng)科技工程副總裁Roger Mao說BXT內(nèi)核獲得選用的原因包括：令人印象深刻的可擴(kuò)展性，相比現(xiàn)有桌面GPU高出多達(dá)70%的計(jì)算密度，以及全新的多核架構(gòu)。該架構(gòu)利用多個(gè)主核的擴(kuò)展特性實(shí)現(xiàn)了多核擴(kuò)展，既可以選擇集中所有內(nèi)核的算力為單個(gè)應(yīng)用提供最大化的性能，也可以支持每個(gè)內(nèi)核去運(yùn)行獨(dú)立的應(yīng)用。

尤其值得一提的是，BXT還支持虛擬化。David Harold此前曾撰文稱，云游戲增長的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)因素就來自強(qiáng)大的虛擬化功能，它將支持游戲服務(wù)使用同一個(gè)GPU以數(shù)據(jù)流的方式可靠且同時(shí)為多個(gè)用戶服務(wù)。如果再加上分塊延遲渲染技術(shù)和光線追蹤技術(shù)，將支持更高的游戲玩家密度和對(duì)現(xiàn)有GPU資源的充分利用，從而極大提升用戶的云游戲體驗(yàn)。

在汽車GPU IP市場，Imagination的市場占有率高達(dá)43%，因此，從2019年底發(fā)布面向汽車應(yīng)用的IMG AXT-32-1024（1TFLOP、32Gpixels和4TOPS），到今年5月與北汽產(chǎn)投、翠微股份簽署協(xié)議，合資成立北京核芯達(dá)科技有限公司，主攻自動(dòng)駕駛應(yīng)用處理器和智能座艙語音交互芯片研發(fā)，再到7月推出可實(shí)現(xiàn)ADAS加速和安全關(guān)鍵圖形處理功能的XS GPU系列，他們對(duì)汽車領(lǐng)域的關(guān)注從未減少。

3D圖形處理領(lǐng)域的烏托邦

光線追蹤是一種渲染技術(shù)，一直被認(rèn)為是3D圖形處理領(lǐng)域的烏托邦。它可以精確地追蹤場景中光線的路徑，相比傳統(tǒng)的光柵化技術(shù)，它可以渲染出可信且具有更高真實(shí)感和保真度的反射、折射和光照效果。Kristof Beets認(rèn)為光線追蹤要到Level 4才能實(shí)現(xiàn)最好的用戶體驗(yàn)、更高算力、更低帶寬，可實(shí)現(xiàn)桌面級(jí)高效性能的提升。

基于這樣的認(rèn)知，今年9月，Imagination開發(fā)了一套光線追蹤等級(jí)系統(tǒng)（Ray Tracing Levels System），旨在幫助開發(fā)人員和原始設(shè)備制造商對(duì)光線追蹤加速的先進(jìn)功能進(jìn)行等級(jí)鑒別，獲得更高的真實(shí)世界光線追蹤性能和更佳的效率，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的效果和更高的分辨率，進(jìn)而找到合適的技術(shù)來滿足自身需求。

光線追蹤等級(jí)系統(tǒng)共包含6個(gè)等級(jí)，每提升一個(gè)等級(jí)就表示可以提供更高的性能和更佳的硬件利用率，其功能和要求如下：

Level 0：傳統(tǒng)解決方案

Level 1：傳統(tǒng)GPU上的軟件

Level 2：硬件中的光線/方框和光線/三角形測試器

Level 3：硬件中的邊界體積層次結(jié)構(gòu)（Bounding Volume Hierarchy， BVH）處理功能

Level 4：硬件中的BVH處理和一致性排序功能

Level 5：硬件中帶有場景層次生成器（Scene Hierarchy Generation， SHG）的一致性BVH處理功能

據(jù)透露，Imagination將在明年正式推出的C系列GPU中支持Level 4光線追蹤技術(shù)。

結(jié)語

中國是世界上最大的半導(dǎo)體市場，但需求量的85%依賴進(jìn)口，而且半導(dǎo)體產(chǎn)品的進(jìn)口替代事關(guān)經(jīng)濟(jì)和國家安全。David Harold表示，基于授權(quán)費(fèi)用的商業(yè)模式意味著只有在客戶取得成功時(shí)，Imagination才能成功，作為在人工智能、計(jì)算、連接和圖形處理領(lǐng)域擁有超過25年經(jīng)驗(yàn)的IP廠商，提供優(yōu)質(zhì)IP，幫助中國用戶實(shí)現(xiàn)真正的差異化和領(lǐng)先性能，是公司責(zé)任和機(jī)遇所在。
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