Imagination第二代神經網路加速器和第九代GPU推出，AI應用如何影響晶元設計？

去年，Imagination失去最大客戶蘋果引發業界巨大的關注，最終Imagination被Canyon Bridge收購成為了一家中資公司。雷鋒網消息，Imagination被收購之後財務非常穩健，並且越來越重視中國市場。12月4日，Imagination在深圳發布了最新的的神經網路加速器（NNA）架構PowerVR Series3NX和第九代GPU系列新品PowerVR 9XEP、 9XMP和9XTP。

神經網路加速器提升PPA同時注重靈活性

最新推出的PowerVR 3NX系列基於前代產品，Imagination Technologies視覺和人工智慧產品管理高級總監Neal Forse表示：「PowerVR 3NX系列基於我們屢獲殊榮的2NX系列產品，相比2NX系列，3NX系列實現了晶元面積40%、性能效率近60%的提升，同時降低了35%的帶寬需求，可以滿足汽車、移動設備、物聯網等嵌入式設備市場的需求。」

Imagination Technologies視覺和人工智慧產品管理高級總監Neal Forse

Neal強調， 3NX系列在2NX系列之所以有明顯的提升，是因為Imagination進行了多方面的改進和創新。但對於具體做了哪些改進和創新的問題，Neal對雷鋒網表示更多細節不方便透露。

因此，我們只能從3NX系列提升了解Imagination的新品。相比2NX系列AX2145 1Tops和AX2185 4.1Tops的運算性能，3NX系列的兩個同級別新核AX3145和AX3385的性能分別是1.2TOPS、 5TOPS，還有三個新核AX3125、AX3365、AX3595，對應的性能為0.6TOPS、2.4TOP、10TOPS。Imagination此次還推出了多核產品，性能從20TOPS到160TOPS不等。

還有值得一提的是，除了性能覆蓋0.6TOPS到160TOPS滿足應用的多樣性需求，PowerVR 3NX-F（Flexible）可以提供更多的靈活性。之所以要推出這個架構，Neal表示有兩方面的原因，一方面是可以讓晶元設計公司在單核上做差異化，利用IP核構建神經網路加速器，而不需要把第三方GPU整合在一起，差異化對激烈的市場競爭而言非常關鍵；另一方面是神經網路行業正在快速發展，新技術、新框架需要可編程性和擴展性更強的SoC。

除此之外，3NX在安全性方面也有提升。同時，為迎合快速發展的市場，Imagination新的PowerVR工具也進行了多項擴展，為的是更好地映射新興的網路模型、提供靈活性和性能優化的理想組合。

那麼，滿足AI需求硬體還是軟體更加重要？Neal認為軟體和硬體同等重要，硬體的異構可以實現更高效率，但缺少軟體也沒有意義。異構架構是Imagination擁抱AI的策略，軟體方面Imagination的SDK里有Open API，塔建在Open CL之，C++語言就可以在異構的IP中運行，降低用戶使用複雜性的同時最大化靈活性。

據雷鋒網了解，Imagination的第一代神經網路加速器產品2NX系列已經授權的用戶主要集中在移動設備和汽車市場，並且有兩家中國的手機廠商也使用了2NX神經網路加速器。3NX除了移動和汽車兩大市場之外，智能相機監控、消費電子（尤其是數字電視）、低功耗IoT智能設備都是關鍵市場。

另外，Imagination Technologies副總裁兼中國區總經理劉國軍表示：「國內包括監控、手機、物聯網領域的公司都在評估我們的神經網路加速器。我們也在發展中國的生態系統，與手機廠商、OEM廠商直接一起工作，了解他們要做的AI應用，我們設計出更合適的AI的處理器去滿足，我們從早期就介入。」

Imagination Technologies副總裁兼中國區總經理劉國軍

這就意味著，AI的發展需要軟體和硬體更好地結合，Imagination與手機和OEM廠商的緊密協作AI應用已經開始影響AI晶元的架構設計，性能、功耗、晶元面積、靈活性都是AI晶元的關鍵特性。

第九代PowerVR GPU帶寬和內存佔用率至少節省50%

AI晶元市場的競爭格局未定，在移動GPU領域Imagination具備領先優勢，PowerVR GPU的持續迭代是其保持競爭優勢和拓展市場的關鍵。Imagination Technologies PowerVR圖形處理商務運營副總裁Graham Deacon指出，如今手機遊戲市場的改變以及特殊的應用需求讓GPU朝著成本更低，性能更高、更多靈活性以及更小晶元面積的方向發展。為了應對市場的趨勢，Imagination的第九代PowerVR GPU新品包含 9XEP、 9XMP和9XTP，滿足從低端到高端市場的需求。

Imagination Technologies PowerVR圖形處理商務運營副總裁Graham Deacon

據介紹，XEP主要關注GUI，也就是圖像界面，包括休閒遊戲、填充力密度，最小面積上提供最高的填充率。9XEP可以實現每個時鐘周期1-8個像素，14-64個FP32 OPS的性能，主要面向數字電視和低端手機市場。9XMP可以在最低的面積有最佳的計算能力，性能為每個時鐘周期4-8個像素，128-256 FP32 Ops，主要是瞄準中端手機市場和低端汽車市場。9XTP是旗艦型產品，在密度、功率、效率方面都有提升，並且架構也是可伸縮的，性能可以達到每時鐘周期8個像素，192FP32 Ops，甚至超更高。

另據了解，9XEP和9XMP都基於Rogue架構，這個架構已經非常成熟，不過9XEP架構進行了微調，9XMP將每個集群的ALU擴展了2倍，位寬從16位擴展到32位，目的都是提高性能。9XTP則是基於Furian架構，該架構由Rogue演變而來。Graham Deacon表示，雖然Furian架構還不夠成熟，但這也意味著我們還有很多機會進行改進，也能讓這個架構更具靈活性。

雖然架構有所不同，但相同的是新GPU都採用PVRIC4技術，PVRIC4是Imagination圖像壓縮技術的最新一代，可實現隨機訪問視覺無損圖像壓縮，確保帶寬和內存佔用率至少節省50％，並使系統能夠去克服性能帶寬限制。與Imagination的上一代GPU相比，新的GPU系列還提供性能/功耗/面積和時序優化，以及包括可降低合成的工作負載帶寬和成本的全新alpha緩衝/單元模塊提示等在內的新功能。

從Graham Deacon展示的圖中可以看到，藉助9XMP可以提升圖像的質量，讓遊戲中的圖像細節更加真實，不過對比三款新GPU的顯示效果，其顯示的圖像細節和效果也有著容易分辨的差別。

還需指出的是，PowerVR GPU利用了一項被稱為分塊延遲的渲染（TBDR）技術，TBDR保證了幾乎所有的圖形處理都在「晶元上」完成，並將存儲帶寬的需求降至最低。基於多方面的優勢，過去的25年PowerVR GPU已經支持了最受歡迎的遊戲和街機系統，並推動了移動設備的圖像革命。如今PowerVR GPU已經在汽車虛擬儀錶、娛樂系統中佔有非常高的市場份額，手機、數字電視也將繼續是PowerVR GPU的重要市場。

還有，新的GPU可以與PowerVR Series3NX神經網路加速器配對使用。劉國軍也表示：「中國許多做汽車電子的公司以前在後裝市場，現在他們想要進入前裝市場，產品就需要滿足車規的要求。因此，我們會與晶元設計公司和Tier1合作，把我們的GPU和神經網路加速器都放到車規的生態里，共同滿足汽車市場的需求。」

雷鋒網在採訪中還了解到，Imagination可能會宣布推出面向AI訓練的GPU。對於目前比較火熱RISC-V架構的支持，Imagination的態度是作為GPU IP的提供商會支持不同的CPU架構，目前他們的客戶有兩家都在使用RISC-V。

雷鋒網小結

作為IP提供商，Imagination關注的是提供基礎框架，並能夠實現最優化的功耗和性能滿足晶元設計公司和應用的需求。作為以技術見長的公司，Imagination並沒有因為失去大客戶而一直搖擺不定，在被中資收購後以及資本的支持下保持著產品的更新。如今PowerVR GPU已經在汽車市場取得了不錯的成績，手機市場也能讓其客戶與高通競爭。

至於神經網路加速器，正如劉國軍所說，每家廠商的起點不一樣，大家也是傳承自己的技術推出神經網路加速器。雖然手機廠商也都紛紛自主研發NPU，有可能是在用第一代產品去市場試水發現優缺點，未來為更好滿足AI應用的需求，具備更好性能和功耗指標的AI晶元必不可少，也可能使用第三方的IP。

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