算力飙升50%，Imagination发布旗舰级汽车GPU IP

随着汽车电气化进程的不断推进，车载应用市场正迎来高速增长期。从年增长率8%的车内人机交互(HMI)到10%的ADAS市场，无不在吸引众多新老玩家的加入。尽管传统移动设备领域的巨头和新入场的OEM、ODM厂商特点不一样，发力点也不尽相同，但“推出高性能车载芯片，以满足市场对于差异化产品的需求”，是他们共同的目标。

Imagination车载GPU产品线产品总监章政指出，在传统的汽车架构中，各个ECU之间功能耦合，难以实现更新和升级。而现代汽车则趋向于采用基于中央计算的架构，并通过虚拟化技术压缩ECU数量，提升通信效率和用户体验。这种趋势对车载芯片的计算性能提出了更高要求，同时也推动了GPU在车载领域的广泛应用。

更重要的是，“GPU在汽车中的角色已经不再仅限于图形处理，其具备的渲染能力、计算能力均受到青睐”。尤其是在软件定义汽车时代，硬件设计需要具有长期属性，这促使硬件设计人员去选择灵活且可编程的处理器，使其既能处理当前的AI工作负载，又能适应未来出现的新需求。

也正是基于此，Imagination公司日前宣布推出其最新的、用于车载智能和交互的汽车图形处理器(GPU) IP产品DXS GPU。

算力提升50%

全新的DXS是一款可扩展、灵活的GPU IP，专为处理驾驶舱、信息娱乐和高级驾驶辅助系统中的图形和计算工作负载而打造。该处理器在分布式安全性方面引入了多项新的创新，消除了在Imagination处理器上实现ASIL-B等级功能安全的额外开销。目前，该产品已经获得了汽车市场的使用许可。  

DXS GPU的算力可从单核0.25 TFLOPS扩展到1.5 TFLOPS的处理能力，这意味着该处理器的峰值性能比上一代汽车GPU IP提高了50%。Imagination独特的多核技术可实现两核、三核和四核配置，而内核之间的低带宽总线和对隔离的支持，也使IMG DXS可适用于多晶粒芯片(chiplet)。

性能效率方面，DXS采用了在D系列PowerVR架构中引入的相关特性，如流水线数据主控和2D双速纹理处理，从而比上一代汽车GPU IP提高了20%，并确保其在实际基准测试中的表现优于竞品IP内核。 

DXS针对下一代车辆智能所需的计算工作负载进行了优化，如计算机视觉和数据处理。通过将DXS的基础硬件与新增的FP16流水线和一组新的计算库及AI工具包相结合，用户可以在计算工作负载方面实现比上一代产品高达10倍的性能提升。

首度引入“分布式安全机制”

根据ISO 26262汽车安全完整性等级(ASIL)体系，汽车上运行的所有功能都要根据潜在风险进行等级认证，其中ASIL-A等级的要求最低，ASIL-D等级的要求最全面。汽车制造商及其供应商必须确保支持该功能实现的组件都符合故障检测和处理的必要标准。  

此前，为实现ASIL-B功能安全，主要采用两种方法：双核锁步法(硅片面积增加100%)和工作负载重复法(安全工作负载性能减半)。而全新的“分布式安全机制”解决方案使DXS在性能、功耗或面积(PPA)开销远小于现有方案的前提下实现了ASIL-B功能安全。

章政表示，分布式安全机制对GPU性能的影响几乎为零，而面积代价极低，估计仅为10%。 它利用了当今处理器固有的并行性，以及任何线程都不会被完全利用的事实。获得专利的机制将这些线程组合成对，并在空闲时注入安全测试，从而在ASIL标准设定的时间范围内识别故障。 

全新计算库和人工智能工具包

与硬件同时开发的还有一套新的计算库(imgBLAS、imgNN、imgFFT)，它们可帮助软件开发人员实现高达80%的GPU利用率。这也将加速常见计算工作负载的处理，如计算机视觉和ADAS系统感知数据的预处理和后处理。 

这些库与新的参考工具包(oneAPI和TVM)相结合，创建了一个基于开放标准的实用软件栈，软件开发人员可以利用该软件栈轻松地将其计算应用移植到基于Imagination IP的硬件上，并最大限度地提高其性能。 

章政表示，由于AI算法还在不断更新，在AI没有完全固化前，编程性对于适配新算法非常重要。GPU因其天生的并行性，可以做大规模计算，提供更高的算力。

软件层面，IMG汽车级GPU支持OpenGL®ES、Vulkan、OpenGL®和OpenCL。它们可运行流行的汽车操作系统，如QNX和Green Hills软件公司的INTEGRITY RTOS，以及Linux和Android。基于硬件的虚拟化技术使Imagination GPU能够同时运行多达8个操作系统，并通过完全的内存隔离，实现完全安全的GPU多任务处理。

此外，Imagination还与CoreAVI合作开发安全关键型驱动程序，从而为Imagination GPU提供OpenGL SC和Vulkan SC支持。

Moor Insights & Strategy首席分析师Anshel Sag表示，过去十年中，汽车中对像素处理的需求大幅增长，数字驾驶舱、全宽仪表盘显示屏和后排娱乐屏幕提供了类似智能手机的视觉体验，Imagination在3D图形性能、灵活的多任务处理和强大的安全性方面的出色表现使其受欢迎程度迅速攀升。

目前，Imagination已是驾驶舱和信息娱乐单元的头部GPU IP提供商，拥有超过3.95亿的汽车出货量，其GPU、CPU及AI IP产品线已覆盖桌面端、移动端、消费级、汽车等广泛市场。

“接下来，除了提供高性能IP来帮助客户推出更具竞争力的产品外，我们还将持续优化其计算库和软件栈，以便开发者降低工作复杂度，更高效地完成硬件功能的实现并充分挖掘GPU性能。”章政说。