曩昔50余年，芯片制程迭代沿着摩尔定律滔滔向前，并延续加强着芯片的算力与机能。现现在，不管是在SoC上集成愈来愈多的功能模块，又或是操纵chiplet手艺在进步前辈制程下进一步晋升芯片集成度，都充实揭示了芯片机能、功耗和本钱的改良不克不及仅仅依靠在制程的进级，而需从分歧的维度拓展立异来延续摩尔定律的“经济效益”。这致使芯片设想变得愈来愈坚苦，IP的感化也越发凸显，逐步成为企业追求设想差别化道路上的“秘钥”。

日前，在深圳举行的第10届EEVIA年度中国硬科技媒体论坛暨财产链研创趋向瞻望钻研会上，Imagination产物市场高级司理黄音在演讲中暗示，半导体行业对高机能SoC 需求的增加提振了IP手艺市场，作为全球领先的半导体IP供给商，Imagination正紧随市场成长趋向，延续进行手艺立异，其焦点范畴的IP手艺演化折射了将来一些热点利用显著的需求转变。

Imagination产物市场高级司理黄音在论坛上引见Imagination IP手艺若何赋能将来硬核科技立异

“倒金字塔”让IP供给商的价值从头被审阅

跟着办事器市场兴旺成长，物联网与AIoT利用普和落地，5G+人工智能等手艺赋能经济社会数字化转型，黄音暗示IP也像胡蝶一样，从卵、幼虫到蝶变的进程反应了利用市场需求的这类转变，并鞭策手艺不竭成长，愈来愈多的半导体厂商最先斟酌借助外力，例如专业的IP公司在某一个范畴供给完全的手艺办事，从而下降本钱并节流产物进入市场的时候。

IP作为经验证可复用的芯片设想模块，从市场价值来看，其全球市场范围约为50亿美元，但却撬动着6000亿美元的半导体财产不竭演进，并赋能1.4万亿的电子消息制造业延续成长。黄音弥补道：“据lPnest数据统计，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越用金钱权衡的份额。IP作为全部半导体上游财产链里的焦点，每元芯片能撑起200多元的社会经济，而每元IP能撑持20000元的社会经济价值。”

数十亿美元的IP行业支持着数千亿美元的半导体行业

为什么小小的IP，却如斯主要。芯片巨子公司具有足够的手艺、人材和资金贮备，可以或许面向庞大市场的挑战，而中小型公司和创业公司，在资本的束缚下只能专注在某些细分市场。但不管公司的体量是年夜是小，都面对着剧烈的市场合作，都但愿构成手艺壁垒和壮大的生态系统以更好地保存。而在近乎无穷的科技海洋中，没有任何一家公司能精晓一切。而IP厂商们可以或许以某个范畴的专业手艺能力和经验，供给部门焦点手艺的成熟产物，协助芯片设想公司和系统厂商，加速手艺的财产化周期，晋升矫捷性和市场反映速度，下降了研发风险、运营本钱，加快产物上市和增添利润，帮忙企业专注在本身焦点合作力的成长，也是其实现差别化的要害合作要素之一。

“Imagination手艺立异一直聚焦在功能的丰硕和面积、机能与功耗优化，并努力在实现最好的能效比，为客户缔造不成复制的焦点价值。”黄音进一步说到，“对IP厂商来讲，PPA的三个维度都是重点考量的尺度，而Imagination的IP产物经由过程公道调剂三个维度的占比，来完成对分歧市场的顺应能力，今朝已在手机、PC、平板、汽车、桌面办事器、数据中间等范畴获得了普遍利用。”

寻求最好PPA，30多年手艺积淀赋能怪异的GPU IP立异

从市场成长趋向来看，跟着数据中间办事器范围不竭扩年夜，矫捷性与可扩大性正驱动IP核供给商的手艺演化，而功耗、带宽与平安性是芯片设想绕不外的坎儿，针对这些需求若何在手艺层面进行立异则是全部行业存眷的核心。黄音在演讲中自傲暗示Imagination基在在 GPU IP范畴三十多年的经验手艺堆集，以多项独有的专利和焦点手艺修建了行业领先的价值壁垒。

矫捷可扩大的GPU硬件架构手艺

Imagination的GPU硬件架构，有很是好的矫捷性和延展性，按照分歧的市场和产物需求，单核GPU能够设置装备摆设为从1PPC、2PPC直到64PPC等分歧规格，按照低、中、高分歧需求可进行多个分歧图象处置能力、浮点运算能力的搭配。假如需要更年夜范围的设置装备摆设，还能够进一步供给松耦合的多核架构，乃至是几个多核单位的结合架构，以知足超高机能超年夜算力的PC、办事器等产物需求。

Imagination的松耦合多核架构手艺，能在单个芯片内矫捷地切换模式，好比在需要高机能时能够作为单GPU多核协同工作，进行结合衬着和计较；在需要并行的计较多个分歧营业时，能够作为多个单核GPU别离自力工作，互不干扰，很是适用。而这个松耦合的手艺，乃至能够延展到多颗芯片之间，把一个多核GPU，公道散布到分歧的芯片die上，再经由过程chiplet手艺，使它们从头毗连起来，能实现与单芯片一样的矫捷的模式切换，既能多核结合衬着和计较，又能别离自力工作。在现今瞬息万变的市场情况下，这类手艺给芯片设想公司供给了不需要从头流片就具有的高矫捷性和高扩大性，能够应对市场需求矫捷回身。

分块延迟衬着手艺（TBDR）

在GPU的衬着手艺上，与桌面GPU凡是利用的当即衬着模式分歧，Imagination业内最早提出并采取了分块延迟衬着（Tile-Based Deferred Rendering，TBDR）手艺，在极点着色和光栅化以后插手了延迟环节，充实操纵系统内存并经由过程只衬着可见的像素片断，抛却被笼盖或被遮挡的像素片断来年夜幅提高全体效力，供给更高衬着机能的同时对带宽和功耗的要求更低。TBDR手艺，在带宽有用操纵、工作负载高效分派和处置上，有较着的手艺劣势，这是其独到的地方。

Imagination的分块延迟衬着（TBDR）手艺

IMGIC紧缩手艺

为节流带宽，今朝业内SoC芯片年夜�����APP多采取硬件紧缩手艺，据黄音引见，IMGIC紧缩手艺能够同时撑持像素完全无损紧缩和有损紧缩，有损紧缩撑持四种紧缩品级，包罗紧缩率别离为75%（质量接近完善）、50%（视觉无损）、37.5%（必然丧失）、25%（最节流带宽）的有损紧缩。无损紧缩以后，与原图没有不同，还能节流平均50%摆布的带宽。有损紧缩，则能按照设置装备摆设的紧缩品级，同时将带宽、图片存储尺寸紧缩到指定比例，进行有用节流，且在年夜部门环境下，肉眼很难发觉出紧缩后的图片差别。

GPU硬件虚拟化

值得一提是，Imagination仍是业界第一家实现GPU硬件虚拟化IP授权的公司，并已普遍利用在浩繁车型中。黄音注释道在汽车利用中，操纵硬件虚拟化手艺，OEM厂商能够实现办事与利用法式的完全隔离，以确保在系统被入侵或数据毁损的环境下仍能连结平安。GPU硬件虚拟化处理方案可最多同时撑持八个各自自力的容器以运转利用法式或办事，汽车 OEM 厂商能肆意摆设并移除办事和利用，完全不会影响其他同时运转的容器中的办事和利用。除隔离，硬件虚拟化手艺还撑持对多个汽车OS和利用之间，矫捷地调剂营业优先级和分派GPU机能，节流软硬件本钱。

基在固件的GPU

另外在很多架构中，硬件图形事务是由图形驱动法式在CPU上处置的，但Imagination初创的基在固件的GPU可以或许在内部以超低延迟处置年夜大都图形事务，这类方式还削减了图形驱动法式的主机CPU开消，并供给了年夜量无益的额外特征，例如在GPU犯错的时辰，收集全数的数据日记进行毛病阐发，经由过程GPIO毗连外部的摄像头或紧缩解紧缩的装备进行功耗的节制等。

“得益在诸如斯类独有的焦点手艺，Imagination王牌IP核产物PowerVR GPU降生30年，为3D、2D图形和高机能GPU计较供给了行业领先的高效矫捷处理方案。”黄音进一步弥补道，“2019年，Imagination的GPU架构有了很年夜的进级，推出了A系列AXT GPU，作为Imagination的第十代核，相较在第九代机能密度比提高了2.5倍，具有更完美的运算逻辑单位，提高了纹理处置的能力，可以或许设置装备摆设Cache Size，并且优化了紧缩算法；2020年，推出B系列BXT GPU产物最先撑持多核手艺，而且在算力长进行了优化，在微架构长进行了微调；2021年，推出的C系列CXT GPU增添了光线追踪（RAC）的核能够做到硬件光追加快，以知足分歧的产物需求。”

从2019年到2022年，Imagination 连续推出机能壮大的GPU IP系列

建立算力重生态，驱逐异构计较机缘与挑战

曩昔的50年是算法和算力成长的50年，计较的立异和演进聚焦在可扩大性、矫捷性、效能、效力和可编程性上。而当数据年夜迸发带来了AI计较的需求，包罗SoC设想公司在内的芯片公司，都在寻求更高机能、更低功耗、更节流带宽的方案，异构计较即是必由之路。这需要在硬件和SoC全体设想上采取异构处理方案，把分歧类型的核进行集成，如CPU、GPU、NPU、神经收集加快单位等进行叠加，对数据进行专业分工和更进步前辈的处置。

针对异构计较的趋向，据黄音引见，Imagination将从多个标的目的进行立异。起首GPU将延续在多核架构上演进、在机能跟功耗上优化。黄音指出：“Imagination的GPU架构撑持16和32位浮点运算（FLOAT Operation），和INT 8/16/32定点运算，而纹理处置单位、反扭曲处置、根本过滤、连系着色器做加倍复杂的过滤……这些都能经由过程GPU里的分歧运算器来实现。” 从A系列最先，PowerVR GPU利用了全新的算术逻辑单位（ALU）架构、调剂更简单的引擎，能够在不异的芯单方面积和功耗预算中利用更多的通道，完全拥抱年夜范围线程级并行的设想趋向，并简化编译器工作，从而取得更高的操纵率和效力。

Imagination针对异构计较在IP架构上的立异手艺

Imagination也具有业界领先的神经收集加快器NNA，采取全软化的神经收集加快方式学，到达业界领先的PPA。作为异构计较的主力和最高效的部门，NNA具有着比拟CPU和GPU更年夜的算力和更高的算力密度，承载着年夜部门的计较使命。

不但如斯，在2021年末 Imagination 公布推出全新RISC-V CPU核Catapult，作为对GPU和NNA的有用弥补，CPU阐扬其在节制流和矫捷性上的劣势，高效地节制和调剂好GPU和NNA进行计较，同时也在全体上高效地查漏补缺，是异构计较中不成或缺的一环。

其次，在软件与系统层面，Imagination为异构计较供给了同一、开放而且尺度的东西链，撑持尺度的framework操作，同时为了消弭数据瓶颈，对存储、平安进行了立异性优化，使开辟者能够快速矫捷地把他们的利用摆设在异构计较架构上。在全部东西链中，不管是从编译预备仍是到装备端实现异构运算，Imagination为开辟者供给了丰硕的摆设和优化功能，包罗能够帮忙开辟者肯定量化策略，知足合适其利用机能和精度的要求，并最年夜水平将矫捷性留给开辟者。

异构计较具体到利用层面，黄音暗示在汽车行业Imagination与芯片厂商、Tier-1厂商合作和OEM厂商积极睁开生态合作，供给IP全体处理方案，重塑与车辆的交互体例。今朝Imagination也是汽车行业最年夜的GPU IP供给商，在驾舱范畴具有约51%的市场份额。

在游戏、VR/AR等利用中，硬件及时光线追踪手艺是Imagination最早提出来并实现的。光线追踪能够在分歧的机能和效力品级下实现，为了明白这一点，Imagination 成立了光线追踪品级系统（RTLS），肯定了从Level 0到Level 5共6个品级的光线追踪功能的要求。IMG CXT采取的Photon架构处在RTLS的4级（Level 4），这是当前可用的最早进的硬件光线追踪手艺，利用在挪动端可为挪动游戏玩家和开辟者供给及时硬件光线追踪和桌面级质量的体验。

迈入真实的智能时期，数字化手艺成为刚需，这离不开芯片的加持，不管是挪动装备、汽车和电器等数字消费利用，仍是数据中间、办事器等根本举措措施行业，都需要愈来愈多操纵进步前辈的IP手艺赋能。黄音瞻望道：“成立30多年来，Imagination一向努力供给高机能IP产物与处理方案，而Imagination在手艺上的领先既被市场驱动，也引领市场成长，将来Imagination一样将紧随市场脉络，提高IP核的可扩大性、矫捷性和效力，并经由过程建立壮大的异构计较处理方案，在挪动、汽车、桌面和数据中间等多元化市场中挖掘软件、数据和办事的价值。”