來源：電子工程專輯

這兩年隨數(shù)據(jù)中心、汽車電子市場(chǎng)，以及AI等技術(shù)的發(fā)展，GPU這類處理器的重要性變得今非昔比。從某些GPU廠商在不同時(shí)代的產(chǎn)品迭代方式就看得出來。

今年是Imagination的PowerVR GPU架構(gòu)30周年，我們總結(jié)過PowerVR走過的這30年。在由Aspencore主辦的IIC Shenzhen 2022(國(guó)際集成電路展覽會(huì)暨研討會(huì))同期舉辦的全球CEO峰會(huì)上，Imagination中國(guó)區(qū)董事長(zhǎng)白農(nóng)在主題演講中也再次提到了30年來Imagination GPU IP的幾個(gè)重要變遷。

“2007年蘋果推出第一代iPhone，當(dāng)時(shí)就采用了Imagination的GPU技術(shù);2018年，Imagination最早擁有GPU硬件虛擬化技術(shù)，用于汽車領(lǐng)域；2020年發(fā)布的IMG B系列GPU IP目前已授權(quán)全球知名汽車芯片以及國(guó)內(nèi)GPU芯片企業(yè)，其終端產(chǎn)品已應(yīng)用在汽車和數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。2021年我們又發(fā)布了C系列，是業(yè)界首個(gè)支持實(shí)時(shí)光線追蹤的移動(dòng)GPU，目前也正在跟一些全球頭部手機(jī)廠商開展合作。”

今年的Khronos & Imagination技術(shù)研討會(huì)上，Imagination就已經(jīng)在提市場(chǎng)對(duì)于GPU的擴(kuò)展性、彈性設(shè)計(jì)需求，所以Imagination以模塊化、層級(jí)化的方式，以架構(gòu)的彈性化擴(kuò)展方式，覆蓋從手機(jī)到服務(wù)器設(shè)備的各類需求。這一系列變遷就足夠看出GPU這類處理器當(dāng)前市場(chǎng)地位的與眾不同了。

不過Imagination如今的IP產(chǎn)品可不止是GPU，還涵蓋了CPU與AI加速。則循著異構(gòu)架構(gòu)的大趨勢(shì)，Imagination又有了新的舞臺(tái)。

Imagination的異構(gòu)布局

除了眾所周知的Imagination的GPU IP，在AI加速領(lǐng)域，“我們也深耕了將近10年。”白農(nóng)說。頗具標(biāo)志性的幾個(gè)產(chǎn)品發(fā)布時(shí)點(diǎn)，其一是2018年發(fā)布的第二代NNA神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，“國(guó)內(nèi)一家頭部手機(jī)與消費(fèi)類設(shè)計(jì)企業(yè)就采用了這款加速器，目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到了手機(jī)、AIoT和教育等行業(yè)。”

“第三代NNA去年也跟幾家國(guó)內(nèi)客戶進(jìn)行了深度合作；2020年第四代4NX加速器以自動(dòng)駕駛為主要發(fā)展方向——目前我們也已經(jīng)和北美兩家頭部自動(dòng)駕駛企業(yè)開展了合作。”

而在CPU方面，Imagination是在去年發(fā)布的Catapult CPU，這是RISC-V指令集的CPU IP。白農(nóng)談到，雖然此前Imagination在私有化之際，MIPS業(yè)務(wù)就剝離出去，但“Imagination仍然保留了CPU方面的基礎(chǔ)專利和技術(shù)儲(chǔ)備。”

與此同時(shí)，基于不同的處理器，Imagination也推出了異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)。“我們一開始就采用軟件和IP聯(lián)合定義的方式。一方面，我們會(huì)兼容業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài);也會(huì)提供開發(fā)平臺(tái)，包括了軟件棧、工具鏈、模型，和給開發(fā)者提供培訓(xùn)以及建設(shè)開發(fā)者社區(qū)網(wǎng)站等。”

基于CPU、GPU、AI加速器的IP布局，以及軟件棧及異構(gòu)計(jì)算開發(fā)平臺(tái)的搭建，Imagination也打造了完整的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)。“我們認(rèn)為GPU+CPU+AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器的異構(gòu)組合，是滿足算力需求的先進(jìn)架構(gòu)。”白農(nóng)談到，“舉個(gè)例子，通過GPU和AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，在汽車領(lǐng)域可以提供智能駕艙和輔助駕駛所需的顯示和輔助功能。如果需要更高的算力，比如未來L4、L5級(jí)自動(dòng)駕駛，或者是數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，可以用GPGPU+AI+CPU的組合。”

這種異構(gòu)方案原本就是行業(yè)的發(fā)展方向，不過搭建起完整的不同架構(gòu)和類型的處理器，還是相當(dāng)不容易的。理想情況下，面向不同應(yīng)用場(chǎng)景，能夠以不同的處理器組合方式來應(yīng)對(duì)，就能“在芯片有限的資源內(nèi)，包括功耗、面積，再與軟件、算法結(jié)合，提供最高的計(jì)算密集度”。

全社會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，對(duì)不同層級(jí)的設(shè)備提出了高算力需求。當(dāng)摩爾定律無法滿足算力需求，并同步達(dá)成對(duì)應(yīng)的能效提升與功耗降低，針對(duì)特定場(chǎng)景更專用的芯片架構(gòu)，以及系統(tǒng)層面異構(gòu)架構(gòu)也就成為發(fā)展的必然。

白農(nóng)提到異構(gòu)計(jì)算的幾個(gè)重要特性(1)可拓展性與可重用性(scalability & reusability)；(2)可編程性；(3)高效性；(4)靈活性。不過其實(shí)即便不看Imagination的異構(gòu)處理器IP布局，其GPU當(dāng)前的彈性縮放思路似乎也是循著這幾個(gè)特點(diǎn)在走的。

國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)與異構(gòu)戰(zhàn)略

基于這樣的異構(gòu)計(jì)算組建能力，白農(nóng)特別談到了Imagination眼中中國(guó)的半導(dǎo)體市場(chǎng)機(jī)會(huì)。集中對(duì)特定區(qū)域市場(chǎng)的個(gè)別關(guān)注，也是當(dāng)前很多半導(dǎo)體企業(yè)會(huì)做的事情。這可能與全球政治與貿(mào)易環(huán)境變局下，半導(dǎo)體供應(yīng)鏈從全球化走向區(qū)域化(regionalization)有很大的關(guān)系。“從IP的角度，Imagination會(huì)在GPU和高性能計(jì)算技術(shù)方面，以合作共贏、合法合規(guī)的方式，堅(jiān)決支持中國(guó)客戶的發(fā)展。”

白農(nóng)特別提到了4個(gè)在中國(guó)高速發(fā)展的市場(chǎng)，分別是汽車、手機(jī)、PC和云游戲。這4個(gè)市場(chǎng)，實(shí)際上也是Imagination當(dāng)前能夠涉足并能夠占據(jù)一席之地的市場(chǎng)。而且從下游系統(tǒng)廠商的角度，這幾個(gè)市場(chǎng)的系統(tǒng)級(jí)參與者都更有機(jī)會(huì)自己去開發(fā)芯片。這兩年EDA、IP供應(yīng)商普遍在談這些市場(chǎng)的機(jī)遇。

汽車市場(chǎng)上，“中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)正面臨百年未有之大變局。2021年中國(guó)已經(jīng)是全球第一大汽車市場(chǎng)和制造國(guó)，尤其是新能源汽車領(lǐng)域。”白農(nóng)說，“得益于國(guó)家在新能源戰(zhàn)略上的前瞻布局和穩(wěn)步推進(jìn)，中國(guó)已經(jīng)是全球第一大新能源汽車市場(chǎng)以及出口國(guó)。”汽車應(yīng)用下，對(duì)ADAS/AD、智能座艙等核心應(yīng)用而言，“GPU和高算力芯片的需求都大大提升”。

智能手機(jī)市場(chǎng)雖然暫時(shí)在下滑，但其市場(chǎng)量級(jí)仍然是諸多上游半導(dǎo)體與顯示廠商最大的營(yíng)收來源，也是半導(dǎo)體制造尖端工藝應(yīng)用的絕對(duì)主場(chǎng)。而且“中國(guó)是出貨量最大的智能手機(jī)市場(chǎng)，已經(jīng)是全球的一半以上。”“手機(jī)市場(chǎng)的特點(diǎn)是快速的更新迭代，每年一代新產(chǎn)品來迎合更多和更先進(jìn)的各類應(yīng)用，GPU是其中的核心技術(shù)。”

PC的發(fā)展歷史不短，出貨量雖然達(dá)不到智能手機(jī)的程度，但也是市場(chǎng)剛需。在Imagination看來，“這個(gè)市場(chǎng)正面臨巨大變遷，即CPU指令集、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件脫鉤。”“蘋果M1就是非x86架構(gòu)CPU，卻仍然與現(xiàn)有操作系統(tǒng)和軟件生態(tài)保持兼容。”這種“非x86 CPU”于PC市場(chǎng)的發(fā)展，可能也讓Imagination看到了RISC-V CPU的市場(chǎng)機(jī)遇，尤其是在中國(guó)。而且這些CPU還“需要GPU的搭配，也為國(guó)產(chǎn)GPU提供了巨大的剛需存量市場(chǎng)。”

云技術(shù)方面，Imagination之所以把云游戲單獨(dú)拿出來講，應(yīng)該是基于其移動(dòng)端重圖形渲染的先進(jìn)GPU產(chǎn)品也同樣適用于云端服務(wù)器。白農(nóng)說2019年是云游戲元年，而“中國(guó)也是開創(chuàng)云游戲的根據(jù)地。預(yù)計(jì)到2025年，云游戲會(huì)成為350億元規(guī)模的市場(chǎng)，年復(fù)合增長(zhǎng)率75%。這也為國(guó)產(chǎn)GPU提供了很大的增量市場(chǎng)”。

根據(jù)這4個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿Γ琁magination提出了“中國(guó)戰(zhàn)略”。白農(nóng)說：“Imagination的中國(guó)戰(zhàn)略包括三大方面。”這里所說的中國(guó)戰(zhàn)略，是在中國(guó)本土，Imagination這家企業(yè)自身的發(fā)展方向。“第一，我們將從銷售導(dǎo)向發(fā)展為市場(chǎng)導(dǎo)向。根據(jù)本土市場(chǎng)和客戶的要求來定義產(chǎn)品，改變以西方市場(chǎng)定義的產(chǎn)品拿來中國(guó)賣的做法。”

“第二，在中國(guó)加大投資、加強(qiáng)技術(shù)人員，提升客戶支持的能力，加深與客戶合作共贏，共同開發(fā)解決方案。同時(shí)今年我們也組建了軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)。”“第三，加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)，與生態(tài)伙伴開發(fā)者、下下游的客戶，比如手機(jī)OEM、汽車主機(jī)廠、互聯(lián)網(wǎng)公司等，提供培訓(xùn)、建立聯(lián)合創(chuàng)新中心。”

這幾個(gè)戰(zhàn)略的本質(zhì)，在我們看來核心應(yīng)當(dāng)在于強(qiáng)化Imagination在中國(guó)的技術(shù)研發(fā)布局，這大概仍然和半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的“區(qū)域化”有很大關(guān)系。

在白農(nóng)所說的生態(tài)建設(shè)加強(qiáng)方面，Imagination于中國(guó)的生態(tài)建設(shè)已經(jīng)在穩(wěn)步進(jìn)行中了。比如說在移動(dòng)領(lǐng)域，和國(guó)內(nèi)OEM廠商、游戲開發(fā)者、引擎和工具上合作;而在AI方面，Imagination則與百度飛槳深度學(xué)習(xí)框架進(jìn)行了合作;GPU方面，Imagination與平頭哥開展了合作。

可能出乎很多人意料之外的事情在于，2017年Imagination被凱橋資本全資收購以后，過去幾年公司年度營(yíng)收的復(fù)合增長(zhǎng)達(dá)到了33%。這與Imagination著力在中國(guó)市場(chǎng)應(yīng)該有很大關(guān)系，白農(nóng)說Imagination在中國(guó)的團(tuán)隊(duì)人數(shù)過去3年增長(zhǎng)了57%。

“面向中國(guó)這個(gè)巨大和創(chuàng)新的市場(chǎng)，Imagination將持續(xù)提供核心技術(shù)，并加大在中國(guó)的市場(chǎng)投入。”這兩年，我們預(yù)計(jì)會(huì)在更多市場(chǎng)，尤其是國(guó)產(chǎn)芯片上看到Imagination的IP產(chǎn)品的身影。