2017年3月初, Imagination舉辦了年度技術(shù)峰會(huì)。在會(huì)議上，我們的高層主管人員和合作伙伴進(jìn)行了為期一天的討論。討論的主題范圍廣泛，從增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR），再到異構(gòu)計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)安全，均有涉及。當(dāng)然，我們還討論了PowerVR GPU IP的最新發(fā)展趨勢(shì)，該IP在性能和功效方面將繼續(xù)保持行業(yè)領(lǐng)先。

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在會(huì)上，PowerVR商務(wù)部高級(jí)主管克里斯托夫·比茨發(fā)表了演講，題為：“有升必有落：SoC GPU的崛起和重新調(diào)整。”本文便是基于這篇演講。在本文中，我們將談?wù)摷夹g(shù)和市場(chǎng)力量如何塑造SoC GPU的需求；以及根據(jù)特定細(xì)分市場(chǎng)的需求和優(yōu)先事項(xiàng)，GPU需求如何變化。我們將提出一些有根據(jù)的推測(cè)，展示2025年SoC圖像使用案例。

正如我們?cè)贗magination所了解的，由于智能手機(jī)的驅(qū)動(dòng)，嵌入式GPU在新世紀(jì)頭十年的中期經(jīng)歷了巨大的發(fā)展，我們將原PowerVR MBX內(nèi)核用于移動(dòng)設(shè)備和 PowerVR SGX繼承版。有了這些突破性的開端，以后每一代新硬件的性能都大幅提升。消費(fèi)者也迅速適應(yīng)具有高質(zhì)量、流暢的幀速率及功效的游戲。

不過，創(chuàng)建游戲的軟件開發(fā)人員總是尋求可以展示更高視覺質(zhì)量的方法，同樣，消費(fèi)者的要求也越來越高。目前，任何使用顯示屏的給定設(shè)備，無論是智能手機(jī)還是車載娛樂系統(tǒng)，都對(duì)高質(zhì)量的圖像效果有了很高的期待。

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在我們談?wù)撚绊慡oC GPU增長(zhǎng)的因素之前，首先對(duì)“性能”進(jìn)行界定。GPU測(cè)試經(jīng)常引用三角形、多邊形和幾何圖形率。但目前，性能已達(dá)到一個(gè)水平，在這個(gè)水平上，性能已成為本質(zhì)上滿足任何現(xiàn)代移動(dòng)游戲標(biāo)題需求的商品。因此，它實(shí)際上并不能進(jìn)行相關(guān)或有用的區(qū)分。

更關(guān)鍵的指標(biāo)是像素和紋理填充率。這些與配備了4K 60Hz顯示屏設(shè)備的顯示分辨率和刷新率有關(guān)，這就需要更強(qiáng)的功率來達(dá)到原始幀率。

芯片的GFLOPS功能指的是每秒處理的浮點(diǎn)操作，這關(guān)系到游戲展示的特效效果。

可以使用GPU作為純計(jì)算引擎，GFLOPS同樣也是關(guān)鍵指標(biāo)。視覺應(yīng)用程序的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)便是這樣的例子，對(duì)于這個(gè)應(yīng)用， PowerVR支持最新的開放標(biāo)準(zhǔn)，即OpenCL和OpenVX 1.1。

PowerVR一直能迅速響應(yīng)，支持最新的圖形API，從MBX的OpenGL ES 1.1，到支持OpenGL ES 3.2的最新GPU。且其一直能與Vulkan的更新保持同步，即目前可用的最現(xiàn)代化的Khronos API。

最后，還應(yīng)該根據(jù)解決特定市場(chǎng)需求的功能來評(píng)判GPU。這就包括機(jī)頂盒和電視市場(chǎng)要支持YUV 10-bit；高帶寬應(yīng)用使用高效無損的幀緩沖壓縮 (如PVRIC)，如電視；硅DRM用于安全處理視頻；以及滿足全自動(dòng)汽車市場(chǎng)功能性安全需求的特性。

秉承這一點(diǎn)，SoC制造商在創(chuàng)建產(chǎn)品時(shí)，需要做出有關(guān)GPU的何種選擇？我認(rèn)為應(yīng)該考慮四個(gè)方面：成本、功耗/熱預(yù)算、技術(shù)的局限性和市場(chǎng)趨勢(shì)。

成本因素

首先便是成本。GPU是一片結(jié)構(gòu)復(fù)雜且造價(jià)昂貴的硅，在細(xì)分市場(chǎng)存在價(jià)格壓力。通過增加更多集群便可以提升GPU的性能，但除非相比上一代產(chǎn)品，這一部分所基于的制造工藝更小，否則耗用功率將增加，使產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力不足。不過，使用新的工藝技術(shù)成本高，對(duì)于更小的SoC制造商而言，單流片成本就十分昂貴。因此，構(gòu)建SoC時(shí)需要仔細(xì)平衡設(shè)計(jì)選擇和風(fēng)險(xiǎn)——高成本意味著，產(chǎn)品的出售成本也相應(yīng)提高，以此來進(jìn)行補(bǔ)償，而這樣會(huì)缺失保障。

功率和熱預(yù)算

功率和熱預(yù)算也是關(guān)鍵因素，同時(shí)，還需要仔細(xì)考慮設(shè)備因素，無論是大型智能手機(jī)、智能手表、或是汽車平視顯示器。臺(tái)式機(jī)顯卡的功率有上百瓦，這對(duì)于移動(dòng)設(shè)備而言不適用。

還必須考慮使用場(chǎng)景。例如，VR智能手機(jī)的設(shè)計(jì)者必須考慮將手機(jī)置于頭戴式耳麥內(nèi)產(chǎn)生的熱影響。因?yàn)檫@樣做會(huì)改變?cè)O(shè)備的熱特性，長(zhǎng)時(shí)間全功率運(yùn)行會(huì)生成很大的熱量。這將增加設(shè)備過熱的風(fēng)險(xiǎn)，讓GPU減速，或停止運(yùn)行，直至設(shè)備完全冷卻，這樣一來，便大大降低了用戶的VR體驗(yàn)感。

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技術(shù)障礙

第三，存在技術(shù)上的局限性。這與內(nèi)存技術(shù)有關(guān)。GPU的高帶寬需求意味著對(duì)快速存儲(chǔ)有需求，但最新的技術(shù)，如高帶寬內(nèi)存(HBM)，在符合移動(dòng)電源預(yù)算的數(shù)據(jù)包中不可用。

增加屏幕分辨率缺乏推動(dòng)力，這也限制了增加GPU功率的需求。智能手機(jī)和HDTV一直熱衷于1080p，4K發(fā)展平穩(wěn)但緩慢。而對(duì)于8K的需求，仍然還很遙遠(yuǎn)，最終需要在性能上有大幅躍升。

市場(chǎng)趨勢(shì)

趨勢(shì)，或者說是短暫的時(shí)尚，可以推動(dòng)SoC制造商對(duì)更高速GPU的需求。例如，智能手機(jī)的3D顯示屏較為短壽，而3 D電視則一直堅(jiān)持到2016年，不過，它的身影將完全消失在2017年的DTV陣容中。

業(yè)內(nèi)傳言也會(huì)發(fā)揮作用。從下圖可以看出，2010年，業(yè)內(nèi)暗示，智能電視游戲（不是游戲機(jī)）將成為行業(yè)趨勢(shì)且極具競(jìng)爭(zhēng)力。于是，電視制造商紛紛投入，使用高端GPU來武裝電視產(chǎn)品，高端GPU計(jì)算功能強(qiáng)大，在峰值時(shí)能達(dá)到每時(shí)鐘FP32精確度128 FLOPS。正如我們所知，這一趨勢(shì)并未實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樾枨筠D(zhuǎn)向了流媒體應(yīng)用程序，對(duì)于電視GPU高GFLOPS的需求則降低了（因此，這也正印證了本文的標(biāo)題，凡事有升必有落）。

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PowerVR的焦點(diǎn)始終是，為特定的細(xì)分市場(chǎng)提供與其真實(shí)需求匹配的最好的解決方案：使性能和效率最大化，這也是市場(chǎng)所需的，即硅占用面積及成本皆最低的解決方案。我們的方法包括，根據(jù)特定的需求，每時(shí)鐘處理的像素量、GFLOPS和功能皆不同。這就讓我們與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手區(qū)分開來。通常，其它方案采取的是，GPU上的所有內(nèi)容都以一個(gè)簡(jiǎn)單的線性方式進(jìn)行擴(kuò)展，這種方式增加了不必要的成本，且由于帶寬競(jìng)爭(zhēng)，使得擴(kuò)展十分低效。

PowerVR具有巨大的市場(chǎng)吸引力，因?yàn)樗行У仄胶饬藘r(jià)格和性能。在智能電視市場(chǎng)，可以預(yù)估，目前，70%的設(shè)計(jì)獲得了PowerVR Series8XE許可。我們期待，2018年，使用GPU架構(gòu)的產(chǎn)品將不斷問世。

總結(jié)

可以看到，有很多因素會(huì)影響GPU的創(chuàng)建，且市場(chǎng)對(duì)GPU性能和占用面積的需求既有可能升，也有可能降。Imagination總是關(guān)注市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，并繼續(xù)致力于滿足消費(fèi)者的需求。

我們發(fā)布了Series8XE和SeriesX8E Plus GPU，其優(yōu)化了成本效率，滿足了入門級(jí)乃至中端市場(chǎng)的需求，且XT系列將以市場(chǎng)為導(dǎo)向，提供更佳的性能和功效。

補(bǔ)充：展望未來

GPU設(shè)計(jì)的未來走勢(shì)是什么？回首過去的發(fā)展歷程，我們可以更有信心地展望未來的十年。我們已經(jīng)醞釀了一批好的設(shè)計(jì)，如折疊顯示屏將成為常態(tài)。最先在谷歌眼鏡中引入的AR顯示屏等技術(shù)，未來將獲得更廣泛的認(rèn)可度， 尤其是，這項(xiàng)技術(shù)將不斷被接納，最終將與傳統(tǒng)的眼鏡一樣，走入千家萬戶。

GPU的發(fā)展趨勢(shì)是，將應(yīng)用于全自動(dòng)駕駛汽車等市場(chǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，其發(fā)展所需的AI在未來將演變?yōu)槌?jí)智能的交互式智能助手。

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有了光線追蹤IP，真實(shí)感圖像渲染將成為新常態(tài)。同時(shí)，16K顯示屏將在家居和全自動(dòng)駕駛汽車中以全方位全屏形式展示。

因此，未來總是流暢的，它將以前所未有的清晰度、流暢度和高效性呈現(xiàn)在顯示屏上。

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