Imagination发布最强移动GPU：性能提升2.5倍，AI算力高达8TOPS！

2019年12月3日，移动GPU技术大厂Imagination Technologies在上海召开发布会，宣布推出其第十代PowerVR图形处理架构IMG A系列，包括IMG AXE、IMG AXM、IMG AXT。

作为其有史以来Imagination发布过的性能最强大的图形处理器（GPU）半导体知识产权（IP）产品，IMG A系列将PowerVR GPU架构加以发展演进，以满足各种下一代设备对图形处理和计算的要求。IMG A系列被设计为“可应用于各种场景的GPU”，是多种垂直应用领域的终极解决方案，可支持从汽车电子（包括辅助驾驶/自动驾驶）、AIoT、计算一直到数字电视/机顶盒/数字电视盒（DTV / STB / OTT）、移动设备和服务器等应用。

IMG A系列从多维度实现了性能可扩展性，可覆盖从面向入门级市场的每时钟周期处理1个像素（1 PPC）的组件，一直到用于高性能设备的速度高达每秒2万亿次浮点运算（2 TFLOP）的内核，甚至到针对云应用的、速度超越该数值的多核解决方案。

Imagination Technologies首席执行官Ron Black博士表示：“自15年前推出首款移动PowerVR GPU以来，IMG A系列是我们最重要的GPU新品，并且是有史以来最出色的移动GPU IP。在所有的应用市场中，它都能够在更长的运行时间里以低功耗预算提供最佳性能。它确实是可应用于一切设备的GPU。”

IMG A系列在每一个维度上都提供了显著的改进，在相同的时钟和半导体工艺上，与当前正在出货的PowerVR设备相比，其性能提高了2.5倍，机器学习处理速度提高了8倍，且功耗降低了60%。

与当前可用的其它GPU IP解决方案相比，IMG A系列可提供更高的性能、更低的功耗（与采用相同时钟和半导体工艺的竞品相比）和更低的带宽（与竞争对手使用相同的缓存大小），并且所有产品均占用更小的芯片面积。其架构还可提供强大的差异化优势，例如可确保50%的图像压缩数据（在大多数情况下是无损的，或者在特别的场景中采用视觉无损的压缩）。

市场研究公司Jon Peddie Research的首席研究员兼创始人Jon Peddie表示：“事实上对于移动SoC来说，市场领导者都拥有自己的GPU技术，并以每年5%的速度在增加市场份额。为了防止流失其潜在市场，其他的移动SoC公司就需要一种令人信服的GPU来创造一些真正的竞争力。Imagination的A系列产品可以做到这一点。”

据介绍，IMG A系列已经在多个市场中授权给了客户，首批搭载该IP的SoC器件预计将在2020年供货。

IMG A系列IP内核

IMG A系列是Imagination Technologies有史以来发布过的性能最高的移动GPU IP，提供四种高性能配置：

• IMG AXT-64-2048旗舰版，拥有2.0 TFLOPS, 64 Gpixels的性能，以及8 TOPS的AI性能。
• IMG AXT-48-1536面向高端手机；其性能为1.5 TFLOPS、48 Gpixels和6 TOPS
• IMG AXT-32-1024面向高性能移动设备和汽车应用；其性能为1 TFLOP、32 Gpixels和4TOPS
• IMG AXT-16-512面向中高性能移动设备和汽车应用；其性能为0.5 TFLOPS、16 Gpixels和2 TOPS
• IMG AXM-8-256面向中端移动设备；其性能为 0.25 TFLOPS、8 Gpixels和1 TOPS

对于更低成本的细分市场，IMGA系列可提供最佳的面积、成本和效率：

• IMG AX-2-16面向高端物联网、入门级DTV/ STB、显示和其他需要高填充率的应用；其性能为2 PPC、16 GFLOPS和2 Gpixels

• IMG AX-1-16面向入门级移动设备和物联网，为同类产品中速度最快的且支持Vulkan功能的GPU；其性能为 1 PPC、16 GFLOPS和1 Gpixels

面向游戏玩家的GPU

由于散热条件限制，大多数移动GPU都很难提供持续一致的游戏体验，即它们在短时间内可快速运行，然后随着芯片发热其性能下降到不可接受的水平，最后再也无法恢复，最终导致令人失望的用户体验。 IMG A系列以一致的帧速提供持续可靠的性能以及更长游戏时间，避免了因芯片过热导致时钟降频甚至故障等过热情况。

基于分块延迟渲染（TBDR）技术，IMG A系列的PowerVR架构GPU只需绘制屏幕上可见的内容，这使它具有与生俱来的带宽和功耗优势。

使用主动动态电压与频率调节（DVFS）以及时限调度算法（Deadline Schedulingalgorithms）的先进功耗控制技术，可提供超低响应延迟的快速功耗控制。

如果GPU的某些部分没有得到充分利用或没用于处理工作，它们就会被立即降频甚至进入睡眠状态，以确保最佳的功耗效率。

IMG A系列旨在通过提供持续稳定的帧速来为游戏用户提供最佳的体验。

这要求很高的GPU功耗效率，为此PowerVR系列GPU配备了基于固件的低延迟DVFS算法，并具有直接接入系统的GPIO控制路径。

在此基础上，IMG对视觉完美像素的强烈专注，还体现于很多细节上，比如行业领先的视觉无损PVRIC压缩技术、完全重新设计的各向异性采样、以及其他一些完全重新设计的算法实现。

Chukong Technologies副总裁Jane 表示；“当今的游戏要求强大的图形处理能力。游戏运行已占智能手机全部使用量的40％以上，因此拥有最佳的GPU是一个关键性的差异化因素。通过将快速且一致的GPU性能与持久的电池续航时间结合在一起，Imagination再次突破了移动图形处理技术的极限。”

IMG A系列由行业领先的工具集和软件开发包（SDK）提供支持，通过提供诸如基于硬件的分块热分布图等全新功能，来帮助开发人员优化其产品。

HyperLane

IMG A系列采用了Imagination的HyperLane技术；独立的硬件控制通道各自都被隔离在内存中，从而可将不同的任务同时提交给GPU，以锁定GPU来实现多任务处理。借助动态性能控制功能，GPU可以在多个任务之间分配其性能并执行所有任务，同时最大程度地利用GPU。Priority HyperLanes技术可提供动态拆分；例如，在执行一项AI任务时可以优先处理图形需求，为其提供充足的计算资源，并用剩余的计算资源处理ai任务。HyperLane技术还可以隔离受保护的内容以进行权限管理。所有IMG A系列GPU可支持多达八个HyperLanes。

HyperLane还支持一项新功能AI Synergy。这一新的可选项使SoC设计人员能够利用IMGA系列中令人难以置信的计算能力等级以加速其AI工作负载。通过AI Synergy，GPU在可以提供图形处理功能的同时，使用其备用资源来支持可编程AI以及固定功能，即高度优化的Imagination神经网络加速器。AI Synergy在最小的芯片面积中提供可编程的人工智能，而统一的软件栈则可实现灵活性和出色的性能。

 IMG A系列特性概述

• 有史以来性能最好的GPU IP

• 性能密度比当前正在出货的、最好的PowerVR设备高2.5倍
• 可扩展用于所有的GPU市场领域
• 从1 PPC到2.0 TFLOPS的单核选项
• 高性能密度可为制造商提供最佳的实现成本，为消费者提供了最佳的设备价格
• HyperLane技术包括对多区域硬件虚拟化技术的支持，可提供稳定性、安全性和耐用性
• 汽车行业组件配套具有长期支持，已具备ISO 26262认证条件和文档
• PVRIC4.1无损或视觉无损图像压缩，可始终确保带宽和占用的存储空间缩减50％
• 先进灵活的功耗控制技术
• 可与PowerVR神经网络加速器配合使用的统一AI API
• 支持最新的API标准，包括OpenGL®ES、Vulkan™、OpenCL™

关于后续产品

在发布会上，Imagination PowerVR产品执行副总裁Steve Evans还透露，未来三年Imagination还将陆续推出B、C、D系列的GPU，性能每一代将会增加30%。他还表示，Imagination的创新还在继续，并透露目前正在研发光线追踪，将会在未来几年内推出。

关于过去与未来

众所周知，作为全球知名的移动GPU大厂，Imagination此前曾一直是苹果A系列处理器的中GPU IP的独家供应商，同时也是高端移动GPU市场的霸主。直到2017年4月，苹果宣布将在两年内放弃使用Imagination的一切技术，包括专利、知产、保密信息等等。而苹果之所以会做出这样的决定，是因为它正在开发自己的 GPU。而在此之前，苹果一直是Imagination的最大客户。

而在此消息被曝光之后，Imagination的股价曾一度暴跌近71%。同时苹果还从Imagination挖走了不少技术人员。在加上Arm在移动GPU这块的强势扩张。这也使得外界对于Imagination普遍看衰。

随后在2017年9月，具有中国背景的私募基金Canyon Bridge Capital Partners（以下简称“Canyon Bridge”）以总价5.5亿英镑宣布收购Imagination。而为了成功促成这笔交易，Imagination还将旗下的位于美国的MIPS嵌入式处理器业务以6500万美元卖给了Tallwood MIPS。

在成功被中资收购之后，被苹果抛弃的Imagination开始将目光转向中国市场，积极的与中国的应用处理器（比如炬芯等）及手机芯片厂（比如联发科、展锐等）商合作。近年来随着AI芯片市场的火爆，Imagination也在不断强化自身GPU IP在AI方面的能力，同时也接连推出了神经网络加速器PowerVR Series2NX /3NX NNA。

而为了进一步扩大国内市场，Imagination人工智能高级总监Andrew Grant也透露，随着国际局势变化和国内半导体发展政策的支持，Imagination越来越重视中国市场，不久将会在国内建立研发中心，目前已经组建了管理层团队，将在中国招募大量研发工程师，并在明年第一季度公布进一步进展。

就在今天，紫光展锐宣布获得Imagination最新一代神经网络加速器（NNA）PowerVR Series3NX半导体知识产权（IP）的授权许可，以用于未来面向中高端移动设备市场的系统级芯片（SoC）。

值得一提的是，Imagination与紫光集团渊源颇深。紫光集团曾持有Imagination 3%的股权。并且，紫光展锐前CEO李力游从紫光展锐离职后，很快就赴Imagination任CEO（不过很快又离职自己创业）。这也不得不让人想象紫光集团与Imagination背后的Canyon Bridge之间的关系。

而Canyon Bridge成功将Imagination收购之后，为了很可能会将其私有化，然后拿到国内市场来资本化，从而使得获益最大化。就像之前的中资财团收购OmniVision、ISSI、安世半导体一样，最终都是卖给国内上市公司。当然这些收购也在一定程度上加强了国产半导体的实力。

需要指出的是，目前在移动GPU市场，Arm可谓是独霸一方，只有高通的自研的Adreno GPU能够与其抗衡，但是高通并不对外授权，所以国内的移动芯片厂商大部分都是基于Arm的Mali GPU，只有少部分采用是Imagination的PowerVR系列GPU。

不过，作为曾经的苹果GPU IP独家供应商，Imagination在移动GPU领域依然是拥有着领先的技术和丰富的专利，而在其成功被中国资本收购，成为一家中资控股的企业之后，在目前国产替代的大势之下，Imagination有望迎来新的发展机遇。而GPU也正是国内一直非常薄弱的环节，此前国内仅有景嘉微做的还不错，不过其主攻的方向并不是移动GPU。

前面提到，Imagination与紫光之间渊源颇深，Imagination也与紫光旗下的紫光展锐有着深度合作，同时Imagination背后的Canyon Bridge也有着将Imagination脱手获利的需求。而目前紫光展锐正准备在科创板上市。笔者认为，未来在紫光展锐成功登陆科创板之后，未来可能会将Imagination收入囊中，而两者的结合也有望实现1+1大于2的效果，从而进一步做大做强“中国芯”。当然，也不排除，Imagination未来私有化，单独到国内上市的可能性。

编辑：芯智讯-浪客剑   资料来源：Imagination及部分网络资料

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