Imagination宣布推出首款多核架构GPU

继2019年12月发布其“有史以来性能最强大的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技术产品管理高级总监Kristof Beets的说法，B系列建立在大量投资及A系列技术优势的基础上，增加的多核技术不但提供了最高的性能密度（performance per mm2），还以惊人的33种全新配置扩展了公司的GPU产品系列，可以针对给定的性能目标实现更低的功耗和最高35%的带宽降低。

首款多核架构GPU

官方资料显示，B系列提供了高达6TFLOPS（每秒万亿次浮点运算）的计算能力，与前几代产品相比，功耗降低多达30%，面积缩减了25%，且填充率比竞品IP内核高2.5倍。

具体而言，B系列提供了BXE、BXM、BXT、BXS四个系列，可以针对特定的市场需求提供专业的内核：

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，支持从720p到8K的分辨率。与上一代内核相比，BXE实现了25%的面积缩减，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，在紧凑的硅面积上实现了填充率和计算能力的平衡。

IMG BXT：作为B系列旗舰款产品，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，并允许对SoC和多晶粒封装中各个内核的配置和布局进行更灵活的控制。

IMG BXS：面向未来汽车的BXS系列是符合ISO 26262标准的GPU，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先进驾驶辅助系统（ADAS）。

先进的多核架构和IMGIC图像压缩技术是B系列GPU最值得关注的两大特性。例如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。

“B系列的设计思路与当前流行的小芯片（Chiplet）设计趋势完全相符。”Kristof Beets说由于小芯片有独立的资源，可以独立运行，因此在B系列的设计中，他们采用了分散式设计，减少了中心化模块，避免了一些复杂的逻辑，提升了灵活性。

而作为目前市场上最先进的图像压缩技术，IMGIC技术提供了多达四种压缩等级：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，从而为业界提供了一个节省带宽、增加灵活性的新选择，使之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。

此次发布的B系列都给出了4核架构设计。Kristof Beets解释说这是与用户沟通后的结果，能够在性能和能效之间取得平衡，未来还会持续提升单核性能和拓展多核架构。

同时进攻桌面和云端GPU市场

根据Imagination首席营销官David Harold提供的数据，在GPU IP市场，Imagination、Arm和高通分别占据35.5%、34.5%和30%的市场份额。因此，借助B系列来保持和提升移动GPU市场竞争力的同时，向更高性能的桌面和云端GPU市场拓展，是Imagination发布B系列的初心所在。

最新披露的消息显示，芯动科技（Innosilicon）为即将推出的一款高性能4K/8K图形PCI-E Gen4 GPU独立显卡芯片选择了BXT内核，该独立显卡芯片将很快面市，将为未来5G云游戏和数据中心应用提供强大的支持。

芯动科技工程副总裁Roger Mao说BXT内核获得选用的原因包括：令人印象深刻的可扩展性，相比现有桌面GPU高出多达70%的计算密度，以及全新的多核架构。该架构利用多个主核的扩展特性实现了多核扩展，既可以选择集中所有内核的算力为单个应用提供最大化的性能，也可以支持每个内核去运行独立的应用。

尤其值得一提的是，BXT还支持虚拟化。David Harold此前曾撰文称，云游戏增长的一个重要驱动因素就来自强大的虚拟化功能，它将支持游戏服务使用同一个GPU以数据流的方式可靠且同时为多个用户服务。如果再加上分块延迟渲染技术和光线追踪技术，将支持更高的游戏玩家密度和对现有GPU资源的充分利用，从而极大提升用户的云游戏体验。

在汽车GPU IP市场，Imagination的市场占有率高达43%，因此，从2019年底发布面向汽车应用的IMG AXT-32-1024（1TFLOP、32Gpixels和4TOPS），到今年5月与北汽产投、翠微股份签署协议，合资成立北京核芯达科技有限公司，主攻自动驾驶应用处理器和智能座舱语音交互芯片研发，再到7月推出可实现ADAS加速和安全关键图形处理功能的XS GPU系列，他们对汽车领域的关注从未减少。

3D图形处理领域的乌托邦

光线追踪是一种渲染技术，一直被认为是3D图形处理领域的乌托邦。它可以精确地追踪场景中光线的路径，相比传统的光栅化技术，它可以渲染出可信且具有更高真实感和保真度的反射、折射和光照效果。Kristof Beets认为光线追踪要到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。

基于这样的认知，今年9月，Imagination开发了一套光线追踪等级系统（Ray Tracing Levels System），旨在帮助开发人员和原始设备制造商对光线追踪加速的先进功能进行等级鉴别，获得更高的真实世界光线追踪性能和更佳的效率，实现更复杂的效果和更高的分辨率，进而找到合适的技术来满足自身需求。

光线追踪等级系统共包含6个等级，每提升一个等级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：传统解决方案

Level 1：传统GPU上的软件

Level 2：硬件中的光线/方框和光线/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

据透露，Imagination将在明年正式推出的C系列GPU中支持Level 4光线追踪技术。

结语

中国是世界上最大的半导体市场，但需求量的85%依赖进口，而且半导体产品的进口替代事关经济和国家安全。David Harold表示，基于授权费用的商业模式意味着只有在客户取得成功时，Imagination才能成功，作为在人工智能、计算、连接和图形处理领域拥有超过25年经验的IP厂商，提供优质IP，帮助中国用户实现真正的差异化和领先性能，是公司责任和机遇所在。
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