以前50余年，芯片制程迭代沿着摩尔定律滚滚向前，并持续增强着芯片的算力与功用。现如今，无论是在SoC上集成越来越多的功用模块，又或是运用chiplet技术在先进制程下进一步进步芯片集成度，都充沛展现了芯片功用、功耗和本钱的改进不能只是依赖于制程的晋级，而需从不同的维度拓宽立异来接连摩尔定律的“经济效益”。这导致芯片规划变得越来越困难，IP的作用也更加凸显，逐步成为企业寻求规划差异化道路上的“秘钥”。
日前，在深圳举办的第10届EEVIA年度中国硬科技媒体论坛暨工业链研创趋势展望研讨会上，Imagination产品商场高档司理黄音在演说中标明，半导体工作对高功用SoC 需求的增加提振了IP技术商场，作为全球抢先的半导体IP供货商，Imagination正紧随商场展开趋势，持续进行技术立异，其中心领域的IP技术演化折射了未来一些抢手运用明显的需求改变。
Imagination产品商场高档司理黄音在论坛上介绍Imagination IP技术怎样赋能未来硬核科技立异
“倒金字塔”让IP供货商的价值从头被审视
跟着服务器商场蓬勃展开，物联网与AIoT运用遍及落地，5G+人工智能等技术赋能经济社会数字化转型，黄音标明IP也像蝴蝶相同，从卵、幼虫到蝶变的进程反映了运用商场需求的这种改变，并推动技术不断展开，越来越多的半导体厂商开端考虑凭借外力，例如专业的IP公司在某一个领域供应完整的技术服务，然后降低本钱并节省产品进入商场的时间。
IP作为经验证可复用的芯片规划模块，从商场价值来看，其全球商场规划约为50亿美元，但却撬动着6000亿美元的半导体工业不断演进，并赋能1.4万亿的电子信息制造业持续展开。黄音补偿道：“据lPnest数据核算，在年均600多亿美元的全球芯片研发开支中，IP研发投入只占6%约36亿，但其价值和影响力却远远超出用金钱衡量的比例。IP作为整个半导体上游工业链里的中心，每一元芯片能撑起200多元的社会经济，而每一元IP能支撑20000元的社会经济价值。”
数十亿美元的IP工作支撑着数千亿美元的半导体工作
为何小小的IP，却如此重要。芯片巨头公司具有满足的技术、人才和资金贮藏，可以面向巨大商场的应战，而中小型公司及创业公司，在资源的捆绑下只能专注于某些细分商场。但无论公司的体量是大是小，都面临着激烈的商场竞争，都希望构成技术壁垒和健壮的生态系统以更好地生计。而在近乎无限的科技海洋中，没有任何一家公司能通晓全部。而IP厂商们可以以某个领域的专业技术才干和经验，供应部分中心技术的老到产品，帮助芯片规划公司和系统厂商，加速技术的工业化周期，进步活络性和商场反应速度，降低了研发危险、运营本钱，加速产品上市和增加利润，帮忙企业专注于自身中心竞争力的展开，也是其完结差异化的关键竞争要素之一。
“Imagination技术立异始终聚集于功用的丰厚和面积、功用与功耗优化，并努力于完结最佳的能效比，为客户创造不可复制的中心价值。”黄音进一步提到，“关于IP厂商来说，PPA的三个维度都是关键考量的标准，而Imagination的IP产品通过合理调整三个维度的占比，来完结对不同商场的适应才干，现在已在手机、PC、平板、轿车、桌面服务器、数据中心等领域得到了广泛运用。”
寻求最佳PPA，30多年技术沉淀赋能共同的GPU IP立异
从商场展开趋势来看，跟着数据中心服务器规划不断扩大，活络性与可扩展性正驱动IP核供货商的技术演化，而功耗、带宽与安全性是芯片规划绕不过的坎儿，针对这些需求怎样在技术层面进行立异则是整个工作关注的焦点。黄音在演说中自傲标明Imagination依据在 GPU IP领域三十多年的经验技术堆集，以多项独有的专利和中心技术构筑了工作抢先的价值壁垒。
活络可扩展的GPU硬件架构技术
Imagination的GPU硬件架构，有非常好的活络性和延展性，依据不同的商场和产品需求，单核GPU可以配备为从1PPC、2PPC直到64PPC等不同标准，依据低、中、高不同需求可进行多个不同图像处理才干、浮点运算才干的分配。假如需求更大规划的配备，还可以进一步供应松耦合的多核架构，甚至是几个多核单元的联合架构，以满足超高功用超大算力的PC、服务器等产品需求。
Imagination的松耦合多核架构技术，能在单个芯片内活络地切换方法，比如在需求高功用时可以作为单GPU多核协同作业，进行联合烘托和核算；在需求并行的核算多个不同业务时，可以作为多个单核GPU分别独立作业，互不搅扰，非常有用。而这个松耦合的技术，甚至可以延展到多颗芯片之间，把一个多核GPU，合理散布到不同的芯片die上，再通过chiplet技术，使它们从头连接起来，能完结与单芯片相同的活络的方法切换，既能多核联合烘托和核算，又能分别独立作业。在当今瞬息万变的商场环境下，这种技术给芯片规划公司供应了不需求从头流片就具有的高活络性和高扩展性，可以应对商场需求活络回身。
分块推延烘托技术（TBDR）
在GPU的烘托技术上，与桌面GPU一般运用的立即烘托方法不同，Imagination业界最早提出并选用了分块推延烘托（Tile-Based Deferred Rendering，TBDR）技术，在极点上色和光栅化之后加入了推延环节，充沛运用系统内存并通过只烘托可见的像素片段，扔掉被掩盖或被遮挡的像素片段来大幅进步整体功率，供应更高烘托功用的一同对带宽和功耗的要求更低。TBDR技术，在带宽有用运用、作业负载高效分配和处理上，有明显的技术优势，这是其独到之处。
Imagination的分块推延烘托（TBDR）技术
IMGIC紧缩技术
为节省带宽，现在业界SoC芯片大多选用硬件紧缩技术，据黄音介绍，IMGIC紧缩技术可以一同支撑像素完全无损紧缩和有损紧缩，有损紧缩支撑四种紧缩等级，包括紧缩率分别为75%（质量接近完美）、50%（视觉无损）、37.5%（必定丢失）、25%（最节省带宽）的有损紧缩。无损紧缩之后，与原图没有不同，还能节省均匀50%左右的带宽。有损紧缩，则能依据配备的紧缩等级，一同将带宽、图片存储尺寸紧缩到指定比例，进行有用节省，且在大部分情况下，肉眼很难察觉出紧缩后的图片差异。
GPU硬件虚拟化
值得一提是，Imagination仍是业界第一家完结GPU硬件虚拟化IP授权的公司，并已广泛运用于很多车型中。黄音解释道在轿车运用中，运用硬件虚拟化技术，OEM厂商可以完结服务与运用程序的完全阻隔，以保证在系统被入侵或数据毁损的情况下仍能坚持安全。GPU硬件虚拟化处理方案可最多一同支撑八个各自独立的容器以工作运用程序或服务，轿车 OEM 厂商能恣意安置并移除服务和运用，完全不会影响其他一同工作的容器中的服务和运用。除了阻隔，硬件虚拟化技术还支撑对多个轿车OS和运用之间，活络地调整业务优先级和分配GPU功用，节省软硬件本钱。
依据固件的GPU
此外在许多架构中，硬件图形工作是由图形驱动程序在CPU上处理的，但Imagination开创的依据固件的GPU可以在内部以超低推延处理大多数图形工作，这种办法还减少了图形驱动程序的主机CPU开支，并供应了大量有利的额定特性，例如在GPU犯错的时分，搜集全部的数据日志进行过错分析，通过GPIO连接外部的摄像头或紧缩解紧缩的设备进行功耗的控制等。
“得益于诸如此类独有的中心技术，Imagination主力IP核产品PowerVR GPU诞生30年，为3D、2D图形及高功用GPU核算供应了工作抢先的高效活络处理方案。”黄音进一步补偿道，“2019年，Imagination的GPU架构有了很大的晋级，推出了A系列AXT GPU，作为Imagination的第十代核，相较于第九代功用密度比进步了2.5倍，具有更完善的运算逻辑单元，进步了纹路处理的才干，可以配备Cache Size，而且优化了紧缩算法；2020年，推出B系列BXT GPU产品开端支撑多核技术，而且在算力上进行了优化，在微架构上进行了微调；2021年，推出的C系列CXT GPU增加了光线寻找（RAC）的核可以做到硬件光追加速，以满足不同的产品需求。”
从2019年到2022年，Imagination 接连推出功用健壮的GPU IP系列
构建算力新生态，迎候异构核算机会与应战
以前的50年是算法和算力展开的50年，核算的立异和演进聚集于可扩展性、活络性、效能、功率以及可编程性上。而当数据大爆发带来了AI核算的需求，包括SoC规划公司在内的芯片公司，都在寻求更高功用、更低功耗、更节省带宽的方案，异构核算便是必经之路。这需求在硬件和SoC整体规划上选用异构处理方案，把不同类型的核进行集成，如CPU、GPU、NPU、神经网络加速单元等进行叠加，对数据进行专业分工和更先进的处理。
针对异构核算的趋势，据黄音介绍，Imagination将从多个方向进行立异。首先GPU将持续在多核架构上演进、在功用跟功耗上优化。黄音指出：“Imagination的GPU架构支撑16和32位浮点运算（FLOAT Operation），以及INT 8/16/32定点运算，而纹路处理单元、反扭曲处理、基础过滤、结合上色器做更加杂乱的过滤……这些都能通过GPU里的不同运算器来完结。” 从A系列开端，PowerVR GPU运用了全新的算术逻辑单元（ALU）架构、调度更简略的引擎，可以在相同的芯片面积和功耗预算中运用更多的通道，完全拥抱大规划线程级并行的规划趋势，并简化编译器作业，然后取得更高的运用率和功率。
Imagination针对异构核算在IP架构上的立异技术
Imagination也具有业界抢先的神经网络加速器NNA，选用全硬化的神经网络加速办法学，到达业界抢先的PPA。作为异构核算的主力和最高效的部分，NNA具有着比较CPU和GPU更大的算力和更高的算力密度，承载着大部分的核算任务。
不仅如此，在2021年末 Imagination 宣告推出全新RISC-V CPU核Catapult，作为对GPU和NNA的有用补偿，CPU发挥其在控制流和活络性上的优势，高效地控制和调度好GPU和NNA进行核算，一同也在整体上高效地查漏补缺，是异构核算中不可或缺的一环。
其次，在软件与系统层面，Imagination为异构核算供应了统一、敞开而且标准的东西链，支撑标准的framework操作，一同为了消除数据瓶颈，对存储、安全进行了立异性优化，使开发者可以快速活络地把他们的运用安置在异构核算架构上。在整个东西链中，无论是从编译准备仍是到设备端完结异构运算，Imagination为开发者供应了丰厚的安置和优化功用，包括可以帮忙开发者承认量化战略，满足符合其运用功用和精度的要求，并最大程度将活络性留给开发者。
异构核算具体到运用层面，黄音标明在轿车工作Imagination与芯片厂商、Tier-1厂商协作以及OEM厂商积极打开生态协作，供应IP整体处理方案，重塑与车辆的交互方法。现在Imagination也是轿车工作最大的GPU IP供货商，在驾舱领域具有约51%的商场比例。
在游戏、VR/AR等运用中，硬件实时光线寻找技术是Imagination最早提出来并完结的。光线寻找可以在不同的功用和功率等级下完结，为了清晰这一点，Imagination 建立了光线寻找等级系统（RTLS），承认了从Level 0到Level 5共6个等级的光线寻找功用的要求。IMG CXT选用的Photon架构处于RTLS的4级（Level 4），这是当前可用的最先进的硬件光线寻找技术，运用在移动端可为移动游戏玩家和开发者供应实时硬件光线寻找和桌面级质量的体会。
迈入实在的智能时代，数字化技术成为刚需，这离不开芯片的加持，无论是移动设备、轿车和电器等数字消费运用，仍是数据中心、服务器等基础设施工作，都需求越来越多运用先进的IP技术赋能。黄音展望道：“建立30多年来，Imagination一向努力供应高功用IP产品与处理方案，而Imagination在技术上的抢先既被商场驱动，也引领商场展开，未来Imagination相同将紧随商场头绪，进步IP核的可扩展性、活络性和功率，并通过创建健壮的异构核算处理方案，在移动、轿车、桌面和数据中心等多元化商场中发掘软件、数据和服务的价值。”
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