2020年10月，半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）供應(yīng)商Imagination Technologies在京舉辦了IMG B系列圖形處理器（GPU）新技術(shù)暨IP新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)。B系列革命性地采用了多核技術(shù)，它們支持更高性能，同時(shí)芯片面積比前代產(chǎn)品更小。借助其原生的可擴(kuò)展性，B系列是諸多應(yīng)用市場(chǎng)的終極解決方案，包括Imagination傳統(tǒng)的市場(chǎng)——移動(dòng)設(shè)備、汽車、數(shù)字電視等，以及新的桌面PC、數(shù)據(jù)中心等。

多核是否會(huì)成為GPU的未來(lái)趨勢(shì)？B系列IP對(duì)標(biāo)市面上現(xiàn)有的哪些GPU芯片？為何B系列會(huì)專門推出一個(gè)型號(hào)面向汽車領(lǐng)域？本土企業(yè)用IP有何挑戰(zhàn)？為此，電子產(chǎn)品世界等媒體采訪了Imagination的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)。線上是英國(guó)總部的首席營(yíng)銷官David Harold，技術(shù)產(chǎn)品高級(jí)總監(jiān)Kristof Beets, 線下是副總裁兼中國(guó)區(qū)總經(jīng)理劉國(guó)軍，中國(guó)區(qū)戰(zhàn)略市場(chǎng)與生態(tài)高級(jí)總監(jiān)時(shí)昕等。

圖 Imagination首席營(yíng)銷官David Harold、技術(shù)產(chǎn)品高級(jí)總監(jiān)Kristof Beets,副總裁兼中國(guó)區(qū)總經(jīng)理劉國(guó)軍，中國(guó)區(qū)戰(zhàn)略市場(chǎng)與生態(tài)高級(jí)總監(jiān)時(shí)昕

1 GPU多核是否是趨勢(shì)

此次發(fā)布的B系列的一個(gè)亮點(diǎn)是增加了多核技術(shù)，那么，多核技術(shù)架構(gòu)是不是會(huì)成為未來(lái)主流的一種技術(shù)趨勢(shì)？原有的單核的產(chǎn)品是否會(huì)逐漸被多核替代?

我們應(yīng)該在單核和多核之間達(dá)到一種平衡。單核模塊對(duì)細(xì)節(jié)的優(yōu)化是非常高效的。但是如果把單核做得過(guò)大，對(duì)布局、設(shè)計(jì)和擴(kuò)展就比較難做的。多核能帶來(lái)更好的擴(kuò)展效果、設(shè)計(jì)和布局。這就是為什么在多核方面有很多的模塊，以應(yīng)對(duì)不同的市場(chǎng)。BXT有4款產(chǎn)品，應(yīng)對(duì)到不同的專業(yè)市場(chǎng)。

另一方面，市面上GPU的工作負(fù)載也有很大的改變，越來(lái)越多樣化，有圖形渲染的需求，有計(jì)算的需求，有更大更小的需求，這就帶來(lái)了GPU的布局和架構(gòu)變化的需求。多核架構(gòu)能更好地實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，以滿足不同GPU工作負(fù)載的布局。而單核/單片平臺(tái)對(duì)大工作負(fù)載是有效的，但對(duì)于小工作負(fù)載的效率很低。因此，Imagination的靈活多變的動(dòng)態(tài)的多核架構(gòu)，可以把大的工作負(fù)載來(lái)細(xì)分，切分成不同的小的工作負(fù)載，并且同時(shí)進(jìn)行操作。這對(duì)多樣性和靈活度來(lái)說(shuō)都是有好處的。

同時(shí)從單核、多核趨勢(shì)角度來(lái)看，GPU的這種多核趨勢(shì)是和CPU之前的向多核發(fā)展的趨勢(shì)是類似的。所以此次發(fā)布的B系列是多核架構(gòu)，它更加靈活，而且更加具有動(dòng)態(tài)性，所以不僅僅能帶來(lái)更好的渲染/性能，同時(shí)降低了功耗，還有可以滿足chiplet（小芯片）需求。

圖 B系列從左至右，分別面向低、中、高和汽車應(yīng)用

2 Chiplet的趨勢(shì)

chiplet在GPU行業(yè)里是個(gè)主流趨勢(shì)，無(wú)論是英偉達(dá)還是AMD都在進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。所以imagination非常合理、也非常有必要地要賦能客戶實(shí)現(xiàn)chiplet能力。

chiplet的出現(xiàn)是因?yàn)楝F(xiàn)在處理器的成本非常高。與傳統(tǒng)的1個(gè)處理器來(lái)負(fù)責(zé)1個(gè)性能點(diǎn)的做法不同，chiplet架構(gòu)由不同的組件構(gòu)成，然后在獨(dú)立的軟件上進(jìn)行設(shè)計(jì)和執(zhí)行。因此，不同的chiplet可以用不同的工藝節(jié)點(diǎn)來(lái)制造，甚至可以由不同的供應(yīng)商來(lái)提供，這樣可以減少設(shè)計(jì)時(shí)間和成本。

但是chiplet有個(gè)問(wèn)題：在裸片之間信號(hào)的傳輸可能會(huì)受限制，所以Imagination的多核架構(gòu)和去中心化措施堪稱完美的解決方案，解決了大量的信息集中到單一模塊上的這種問(wèn)題。這種去中心化的多核架構(gòu)很好地符合了chiplet的趨勢(shì)。從客戶那里獲得的反饋是性能有大幅提升，也不存在裸片之間的信號(hào)傳輸問(wèn)題。

圖 BXT系列GPU是1個(gè)4核部件

3 與主流GPU芯片的對(duì)標(biāo)

B系列GPU IP面向桌面級(jí)和數(shù)據(jù)中心，對(duì)標(biāo)的是友商的哪款GPU芯片？

實(shí)際上很難直接去對(duì)標(biāo)，因?yàn)镮P和芯片有不同的評(píng)測(cè)方式。要等采用了IP的芯片出來(lái)之后才能去跑分。目前來(lái)看，一個(gè)量化指標(biāo)是TFLOPS(每秒萬(wàn)億次計(jì)算)。IMG B系列可提供高達(dá) 6 TFLOPS的計(jì)算能力，并通過(guò)多核技術(shù)，支持更高性能。

另一個(gè)指標(biāo)是每瓦性能表現(xiàn)。PC等桌面高端顯卡高峰時(shí)的功耗達(dá)到幾百瓦，這是可接受的，但有些應(yīng)用，例如數(shù)據(jù)中心很難接受，因其自然散熱條件不能充分散熱，只能通過(guò)被動(dòng)方式散熱，例如會(huì)把頻率降低，從而使功耗低一些。在這樣的場(chǎng)景下，Imagination的優(yōu)勢(shì)可以體現(xiàn)出來(lái)，因?yàn)镮magination的GPU IP傳統(tǒng)上是為移動(dòng)產(chǎn)品應(yīng)用的，基本上就是幾瓦，這樣來(lái)看B系列在功耗上更有優(yōu)勢(shì)。

從圖形角度來(lái)看，Imagination不能像市面上的GPU芯片公司一樣直接比TFLOPS，因?yàn)檫@不準(zhǔn)確，僅供參考，因?yàn)檫€要有結(jié)合的場(chǎng)景。但至少Imagination有信心：做桌面級(jí)的處理是沒(méi)有問(wèn)題的，B系列也能達(dá)到TFLOPS。

目前，在桌面GPU和云端平臺(tái)上，已經(jīng)有5家中國(guó)客戶在與Imagination接洽。

4 汽車電子的獨(dú)特需求

B系列的上代——A系列不是按照應(yīng)用劃分，而是性能。B系列有專門面向汽車應(yīng)用的子系列BXS。為什么要把汽車部分單獨(dú)提出來(lái)？這和A系列運(yùn)用于汽車的產(chǎn)品之間的區(qū)別是什么？

Imagination有多年和汽車行業(yè)伙伴的合作經(jīng)驗(yàn)，也了解到汽車行業(yè)的工作特點(diǎn)，所以才將之前幾代的GPU IP進(jìn)行了調(diào)整，來(lái)更加適合汽車行業(yè)。

首先，性能方面。消費(fèi)產(chǎn)品用內(nèi)核市場(chǎng)與汽車行業(yè)是完全不同的，消費(fèi)行業(yè)的流程是：內(nèi)核會(huì)有一個(gè)內(nèi)存的請(qǐng)求，然后進(jìn)入到SoC，之后再進(jìn)入到DDR，再回去。

但是汽車行業(yè)不同。汽車業(yè)SoC的很多操作是要實(shí)時(shí)進(jìn)行的，這就對(duì)內(nèi)存控制等優(yōu)先級(jí)要求很高，要求低延遲，比消費(fèi)產(chǎn)品市場(chǎng)有2倍的提升。Imagination設(shè)計(jì)的GPU架構(gòu)允許這樣的延遲的提升。

另外，汽車行業(yè)的圖像渲染要求和游戲、消費(fèi)類行業(yè)也不太一樣。在汽車行業(yè)，自動(dòng)駕駛所需要的圖像渲染的能力更加簡(jiǎn)單直接，所以BXS從幾何渲染的角度進(jìn)行了微調(diào)。

再有，要確保GPU IP能完全滿足ISO26262標(biāo)準(zhǔn)（如下圖）。

此外，BXS做了很多小的架構(gòu)方面的改進(jìn)，來(lái)確保GPU能進(jìn)行自我檢測(cè)。為此，融入了很多GPU的自然冗余，以確保計(jì)算結(jié)果是正確的；同時(shí)能將一些誤判不回饋給系統(tǒng)。

最后，Imagination有RISC-V固件，還有基于CRC的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的完全性保護(hù)，例如Imagination在工具包里有很多工具來(lái)保證自動(dòng)駕駛過(guò)程中的功能安全性。

在這個(gè)過(guò)程中，包括硬件的設(shè)計(jì)，駕駛軟件的設(shè)計(jì)，以及內(nèi)部的安全管理信息的開發(fā)，以及和汽車行業(yè)伙伴的合作，使Imagination了解在汽車自動(dòng)駕駛的過(guò)程中真正的工作負(fù)擔(dān)是什么，并了解從圖像渲染和計(jì)算算法方面是從什么角度來(lái)切入，這樣，通過(guò)微調(diào)才能真正實(shí)現(xiàn)滿足市場(chǎng)的所有需求。

但是相比之下，很多競(jìng)品只將一個(gè)消費(fèi)類產(chǎn)品的移動(dòng)端內(nèi)核重新封裝，然后復(fù)制到汽車行業(yè)，并不是一個(gè)真正的汽車行業(yè)的自動(dòng)駕駛級(jí)別的解決方案。

而Imagination從根本上來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)核的改變，從安全性和驗(yàn)證角度，將內(nèi)核進(jìn)行重新的改變，完全適應(yīng)汽車行業(yè)和自動(dòng)駕駛和ADAS（高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)）的需求。這才能為客戶提供最好的汽車行業(yè)的GPU IP內(nèi)核。

值得一提的，Imagination汽車行業(yè)的GPU團(tuán)隊(duì)并不是從Imagination整體的GPU團(tuán)隊(duì)中分離出來(lái)的一個(gè)小團(tuán)隊(duì)，而是一個(gè)獨(dú)立團(tuán)隊(duì)，與其他行業(yè)GPU IP團(tuán)隊(duì)并行工作。

那么，Imagination如何滿足無(wú)人駕駛產(chǎn)業(yè)的需求？

到目前為止，很多無(wú)人駕駛的測(cè)試平臺(tái)是通過(guò)桌面GPU的算法實(shí)現(xiàn)的，這種算法是浮點(diǎn)運(yùn)算能力和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算能力。自動(dòng)駕駛汽車要真正成熟，需要有異構(gòu)的計(jì)算平臺(tái)，即GPU+NNA的并行計(jì)算能力。Imagination的多核架構(gòu)可以滿足功能安全性，為自動(dòng)駕駛市場(chǎng)提供功能安全性和靈活性的解決方案。

具體地，從功能安全性的角度，Imagination可以提供硬件級(jí)的保證。在汽車驗(yàn)證過(guò)程中，Imagination的方案可以在核內(nèi)進(jìn)行。例如在異構(gòu)平臺(tái)上，即把GPU和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器（NNA）整合到同一平臺(tái)上（如下圖），通過(guò)GPU的動(dòng)態(tài)性能控制和多任務(wù)機(jī)制以及GPU和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器（NNA）之間的協(xié)同工作機(jī)制，可以輕松地同步應(yīng)對(duì)圖形處理和AI計(jì)算任務(wù)；再發(fā)展到自動(dòng)駕駛，對(duì)算力有超高需求時(shí)，Imagination的多核NNA就可以充分發(fā)揮作用。

另外對(duì)于汽車行業(yè)，性能也是非常重要的。自動(dòng)駕駛汽車在行駛過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，算法平臺(tái)需要在一定的性能下滿足功耗的降低，而Imagination的架構(gòu)在性能的優(yōu)化和功耗降低方面能滿足自動(dòng)駕駛汽車行業(yè)的需求。

最后，Imagination在汽車行業(yè)有很多的合作伙伴，有的已有10~15年的合作經(jīng)驗(yàn)，這些終端用戶無(wú)論是汽車主機(jī)廠還是汽車供應(yīng)鏈上其他的用戶，給了Imagination使用反饋，使Imagination能在汽車行業(yè)給出理想的解決方案。

5 下一代GPU IP的挑戰(zhàn)

在下一系列的產(chǎn)品中，就是C系列，如果性能持續(xù)保持或超過(guò)現(xiàn)在的增長(zhǎng)速率，需要突破的關(guān)鍵技術(shù)大概會(huì)有哪些？

正如很多大型IT企業(yè)所提到的，就是工藝節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題。目前為止，在有限的空間里，晶體管的密度越來(lái)越高了，以滿足在有限的空間里實(shí)現(xiàn)我們想要實(shí)現(xiàn)的性能，無(wú)論是7 nm、5 nm還是3 nm。但是還有一些其他的挑戰(zhàn)。例如在有限的空間和帶寬內(nèi)提升性能，同時(shí)降低功耗。另外帶寬也是一個(gè)問(wèn)題，在過(guò)去幾代的手機(jī)端已經(jīng)看到在功耗限制下，手機(jī)的性能提升也不那么明顯了，Imagination此次發(fā)布的B系列，在這方面有自己的建樹，Imagination在人工智能和光線追蹤這2個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，也能為未來(lái)大規(guī)模提升性能模塊有一定的幫助。

6 中國(guó)市場(chǎng)如何降低專利風(fēng)險(xiǎn)

中美貿(mào)易摩擦導(dǎo)致中國(guó)公司在芯片領(lǐng)域有較大的風(fēng)險(xiǎn)，貴公司如何幫助中國(guó)公司規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)？

中國(guó)的很多客戶在此前對(duì)美國(guó)技術(shù)有過(guò)分的依賴，但在中美貿(mào)易摩擦中無(wú)法進(jìn)口美國(guó)的技術(shù)，而且美國(guó)對(duì)中國(guó)大量的技術(shù)出口的意愿也受到打擊。因此，中國(guó)企業(yè)要避免對(duì)美國(guó)技術(shù)的過(guò)分依賴，同時(shí)更快地發(fā)展中國(guó)本土的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

Imagination是少數(shù)擁有圖形處理基本專利公司之一，另一方面也是唯一一家非美國(guó)的擁有基本GPU IP的公司，所以可以非常合理地進(jìn)入到中國(guó)，與中國(guó)的合作伙伴進(jìn)行密切的合作。

7 是否成功取決于生態(tài)

Imagination的GPU IP可用于中國(guó)哪些市場(chǎng)？

這和生態(tài)系統(tǒng)有很大的關(guān)系。Imagination的客戶是芯片的設(shè)計(jì)者，以及客戶的客戶，取決于它們?cè)谀骋粋€(gè)應(yīng)用市場(chǎng)。特別是AI，Imagination有異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)來(lái)進(jìn)入AI邊緣或云端的計(jì)算，前提是云端或桌面AI級(jí)計(jì)算的應(yīng)用要能起來(lái)。所以每個(gè)垂直應(yīng)用的市場(chǎng)都需要一個(gè)完整生態(tài)的建立。

Imagination現(xiàn)在對(duì)生態(tài)的建立，特別是在中國(guó)的生態(tài)建立是非常重視的，公司目前在不斷地在招募新員工。

8 中國(guó)的芯片設(shè)計(jì)水平和歐美的比較

Imagination的IP在歐美的關(guān)系就是直接買賣。但中國(guó)公司或從業(yè)人員跟國(guó)外的不一樣，成熟度有差距，包括做SoC或大芯片，生態(tài)/軟硬件，以及設(shè)計(jì)高手等。

盡管國(guó)內(nèi)少數(shù)公司的設(shè)計(jì)高手的水平已經(jīng)超過(guò)國(guó)外的，但是大部分公司的團(tuán)隊(duì)成熟度還是跟歐美有差距。因此他們對(duì)EDA工具和IP提供商的依賴度很高。所以Imagination在中國(guó)的技術(shù)支持的方式和力量都不一樣，需要大量的現(xiàn)場(chǎng)支持，這還是針對(duì)常規(guī)的公司。國(guó)內(nèi)還有很多初創(chuàng)公司，很多人沒(méi)有production（生產(chǎn)）的經(jīng)驗(yàn)，所以要求Imagination的支持方式完全與歐美不一樣。歐美哪怕一個(gè)小的團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)能力和做事的成熟度也比國(guó)內(nèi)一些團(tuán)隊(duì)的成熟度高——但這不一定是說(shuō)歐美公司就比國(guó)內(nèi)的厲害。因?yàn)橐患夜臼欠癯晒?，還涉及到第二點(diǎn)——企業(yè)的商業(yè)文化。國(guó)內(nèi)工程師可以做到996（員工上班時(shí)間從早上9點(diǎn)開始，到晚上9點(diǎn)下班，每周工作6天。），英國(guó)是絕對(duì)不可能的，美國(guó)也是極個(gè)別的公司才能做到996。

具體地，歐美成熟的fabless（設(shè)計(jì)芯片公司）購(gòu)買產(chǎn)品，他們都按照規(guī)矩和流程，例如他們需要你的支持，怎樣支持。因?yàn)樗麄冏约河蟹浅Ｇ逦脑鯓幼鯯oC項(xiàng)目的流程。

包括利潤(rùn)率的要求也不一樣，歐美往往要求毛利不低于60%，歐美做的速度也有規(guī)律，他們不是看到你的這個(gè)產(chǎn)品賺錢，我也要去做這個(gè)。但中國(guó)是這樣的，如果這個(gè)賺錢，我就做，而且要快，快就變成了996。前不久還聽(tīng)說(shuō)了007（一天24小時(shí)待命，每周7天）。這是中國(guó)市場(chǎng)普遍存在的特點(diǎn)，而且即使他做不到，他也一定想這么做，因?yàn)槿绻a(chǎn)品雷同，他不這么做，根本活不了。

所以在這樣的要求下，Imagination的支持或客戶用IP的方式都不一樣。但是也正因?yàn)橛羞@樣的文化，所以只要Imagination的產(chǎn)品是好的，他們確定是有價(jià)值的，他們就會(huì)采用。

中國(guó)的創(chuàng)新力也是驚人的。例如國(guó)內(nèi)某大型芯片設(shè)計(jì)公司，劉國(guó)軍副總裁一二十年前在一家美國(guó)EDA公司時(shí)，就跟該公司打交道，美國(guó)人不能相信一個(gè)剛出來(lái)的設(shè)計(jì)方法，該公司居然花了不到1年的時(shí)間，使用的效果超過(guò)了Cisco。

為此，劉國(guó)軍副總裁一直跟英國(guó)、美國(guó)人講這個(gè)故事，這家國(guó)內(nèi)芯片公司當(dāng)時(shí)不去花錢買顧問(wèn)服務(wù)，當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品手冊(cè)全是紙質(zhì)的，有1尺高，該公司的工程師白天黑夜地去摳那些東西，最后用出來(lái)的效果超過(guò)了預(yù)期。

所以中外的商業(yè)文化不一樣。

那么，相比歐美，中國(guó)的方式更好嗎？這很難評(píng)判。因?yàn)闅W美的流程的效率其實(shí)挺高的，他們做出來(lái)的東西基本上不太會(huì)同質(zhì)化。

但是你說(shuō)這不好嗎？國(guó)內(nèi)企業(yè)就是能做出來(lái)歐美人都不敢相信的事情。

所以針對(duì)B系列，國(guó)內(nèi)企業(yè)會(huì)把Imagination的東西用起來(lái)，這沒(méi)問(wèn)題；其次，這個(gè)用法跟歐美不一樣，所以Imagination的支持方式要努力適合國(guó)內(nèi)的特點(diǎn)。