Imagination Technologies har annonceret den nye A-serie GPU-arkitektur. Virksomheden hævder, at det er den hurtigste GPU IP på markedet.
Det mobile GPU-marked er i disse dage domineret af Qualcomms brugerdefinerede Adreno GPU'er og ARMs Mali GPU'er. Men tidligere var situationen anderledes. Der var lidt flere konkurrenter på det mobile GPU-marked, hvilket var med til at øge konkurrenceevnen i branchen. Især Imagination Technologies var en af branchens vigtigste aktører. Det UK-baserede firma er stadig en af de førende inden for det mobile GPU-område takket være leverandører licenserer sine GPU-teknologier, men dets egne PowerVR-mærkede GPU'er findes i meget få produkter dage. Tidligere blev dens avancerede mobile GPU'er brugt af Apple i virksomhedens A-serie SoC'er, indtil Apple A10 i 2016. Dens low-end og mid-range GPU'er bruges på den anden side af virksomheder som MediaTek, Rockchip osv. Nu er Imagination Technologies tilbage med en stor GPU-arkitekturlancering i form af den nye A-seriearkitektur. Virksomheden kalder det sin vigtigste GPU-meddelelse i 15 år, og det promoverer de nye GPU'er som havende verdens hurtigste GPU IP.
For at lære, hvordan dette påvirker det mobile GPU-marked, lad os dykke ned i virksomhedens baggrund og se, hvordan det passer ind på det mobile GPU-marked.
Imagination Technologies - Baggrund
Imagination Technologies har historisk set været en af de førende på det mobile GPU-marked, da det har fungeret siden 1990'erne. Virksomheden ejer en række GPU IP-patenter, hvilket betyder, at SoC-leverandører skal betale licensafgifter. Dens flisebaserede deferred rendering (TBDR) teknologi er et godt eksempel. PowerVR-mærket af GPU'er konkurrerede med Qualcomms Adreno GPU'er og ARM's Mali GPU'er, men efter at Texas Instruments lukkede ned i 2012, var selskabets eneste licenstager i high-end Apple.
Apple og Imagination var forbundet indtil 2017, da Imagination endda byggede tilpassede versioner af sine PowerVR GPU'er til iPhones og iPads. Apple bekræftede, at det var i diskussion med Imagination at købe virksomheden i marts 2016, men der var ingen aftale. I april 2017 meddelte Imagination, at Apple havde fortalt virksomheden, at det gik over til brugerdefinerede GPU'er inden for 15-18 måneder, og flyttede væk fra Imaginations PowerVR GPU'er. Et par måneder senere kom Imagination med en chokerende meddelelse: den satte sig selv op til salg, og dets markedsværdi var blevet væsentligt reduceret på kort tid, da dets største kunde gik væk fra at bruge sit teknologi. Imagination blev købt i september 2017 af Canyon Ridge, et californisk aktieselskab med kinesiske investorer. Udviklingen var mildest talt overraskende.
I samme måned lancerede Apple A11 SoC sideløbende med lanceringen af iPhone 8/iPhone X. A11 skulle efter sigende indeholde Apples første brugerdefinerede GPU. Apple fortsatte dog med at betale licensgebyrer til Imagination, da A11's brugerdefinerede GPU stadig brugte Imaginations GPU-teknologi (inklusive TBDR). Ifølge AnandTech, Apples brugerdefinerede GPU-design anses almindeligvis for at være en forgrening af Imaginations IP i 2015, som Apple fortsætter med at udvikle uafhængigt takket være en arkitektonisk licens. Forholdet mellem Apple og Imagination i disse dage er ikke kendt, og officielt forbliver Apples brugerdefinerede GPU-arkitektur en sort boks.
Efter at være blevet opkøbt af Canyon Ridge, befandt Imagination sig i en position, hvor det ikke havde nogen kunde til sine avancerede GPU'er. Det virksomhedens PowerVR Rogue-arkitektur havde fundet vej til iPhone og iPad i den høje ende, men efter A11 var der ingen andre købere. I low-end og mid-range segmenterne fortsatte Imagination med at licensere GPU-teknologi til leverandører som MediaTek, Rockchip og Unisoc. Dens PowerVR 8XT- og 9XTP-arkitektur nåede dog ikke frem til nogen forsendelsesprodukter. Faktisk migrerede MediaTek fra at bruge PowerVR GPU'er til at bruge ARM's Mali GPU'er. For eksempel Helio P90 brugte Imaginations PowerVR GM9446 GPU (der var baseret på den ældre Rogue-arkitektur), men MediaTek flyttede derefter til ARMs Mali-G76MC4 GPU i Helio G90T.
I mellemtiden viste ARMs Mali GPU'er sig ikke at være konkurrencedygtige på det mobile GPU-marked, da de havde ringere PPA (ydelse område) sammenlignet med Qualcomms brugerdefinerede Adreno GPU'er, der brugerdefinerede GPU IP, og for nylig Apples brugerdefinerede GPU'er. ARMs Mali-G71 og Mali-G72 led af ringere ydeevne og strømeffektivitet sammenlignet med datidens Adreno GPU'er. Mens Mali-G76 var en solid forbedring, var det stadig ikke nok til at tage den mobile GPU-ydelse og effektivitetskrone på Android-markedet fra Qualcomm.
Qualcomm var et godt sted på Android GPU-markedet, da dets GPU'er nød klassens bedste ydeevne, men på det bredere SoC-marked blev det slået af Apples brugerdefinerede GPU'er. Det brugerdefinerede GPU'er i Apple A11, A12 og A13 SoC'erne er betydeligt hurtigere end Adreno 540, Adreno 630 og Adreno 640 i Snapdragon 835, Snapdragon 845 og Snapdragon 855 henholdsvis. Pludselig havde Apple en stor føring inden for mobil GPU-ydeevne, hvor Qualcomm var henvist til andenpladsen. ARMs Mali GPU'er var et stykke bagud med hensyn til PPA såvel som strømeffektivitet.
I maj i år gik ARM i gang med at rette op på ydeevne- og effektivitetsunderskuddet ved at annoncere Mali-G77 med den nye Valhall GPU-arkitektur med 40 % præstationsforbedringer. GPU'en opnåede sine første to designgevinster i form af Samsung Exynos 990 og MediaTek Dimensity 1000 SoCs.
Fra midten af 2019 afspejlede det mobile GPU-marked den virkelighed, at brugerdefinerede GPU'er udviklet af Apple og Qualcomm var bedre end licenserede GPU'er fra f.eks. ARM og Imagination. Med hensyn til konkurrence er dette en dårlig ting for industrien, da det fungerer som en barriere for konkurrence, hvis den licenserede IP er ringere end brugerdefineret IP, der ikke vil blive licenseret til nogen tredjeparts SoC-leverandør. Samsung ved dette, og det har virksomheden allerede forpligtet til at licensere AMD's GPU IP i fremtidige Exynos SoC'er (skal lanceres om to år).
I lyset af denne baggrund var scenen sat til Imaginations vigtigste udmelding i 15 år.
AXT-, AXM- og AX-serien af GPU'er
Imagination har annonceret sin nye A-serie GPU-arkitektur, med påstanden om, at den har den hurtigste GPU IP, der nogensinde er skabt. Det er en stor påstand. Virksomhedens mål her er at vise, at arkitekturen er bedre end de brugerdefinerede GPU'er lavet af Apple og Qualcomm. I bund og grund ønsker Imagination at gøre licenserede GPU'er levedygtige igen og give et bedre alternativ end ARMs Mali GPU'er.
A-seriens arkitektur er Imaginations 10. generations GPU-arkitektur. Den består af tre kategorier af GPU'er: XE-, XM- og XT-produktlinjerne, som betegner low-end, mid-range og high-end segmenterne. PowerVR-brandingen bruges ikke længere til at beskrive arkitekturen, da virksomheden nu bruger den til at beskrive TBDR-teknologien. Det hurtigste GPU IP-krav gælder for XT-produktlinjen, da det er tænkt som en premium-serie af mobile GPU'er.
A-seriens GPU-arkitektur hævdes af Imagination at være 2,5x hurtigere end Imaginations tidligere generation af Series 9 GPU i en sammenligning af ISO-områder og procesknudepunkter. Fantasi sammenligner ikke A-serien med 8XT- eller 9XT-linjerne, da der ikke er nogen offentligt tilgængelige produkter, der bruger disse GPU-serier. AnandTech bemærker, at dataene sandsynligvis er baseret på Helio P90's GM9446 GPU, som er en Rogue-baseret 9XM-serie GPU.
A-serien har 4x flere ALU'er i forhold til en 9XM Rogue GPU. Det siges at have 8x hurtigere AI-ydeevne. Endelig siger Imagination, at A-seriens arkitektur bruger 60 % lavere strøm til lignende ydeevne.
Den nye A-serie-arkitektur er anvendelig til fire konfigurationer i XT-serien og en XM-konfiguration. XE-serien er faktisk ikke baseret på den nye arkitektur, da den er en fortsættelse af Rogue. AXT-64-2048 er et flagskibs-GPU med 2,0 TFLOPS, 64 gigapixel/s opfyldningshastighed og 8 TOPS AI-ydeevne. AXT-32-1024 siges på den anden side at være en premium mobil GPU med 1 TFLOPS, 32 Gigapixel/s opfyldningshastighed og 4 TOPS AI-ydeevne. De to andre konfigurationer er AXT-48-1536 og AXT-16-512, mens AXM-serien har AXM-8-256, som er vurderet til 256 GFLOPS, 8 gigapixel/s opfyldningshastighed og 1 TOP af AI ydeevne.
Med hensyn til mobile GPU'er er Imaginations plan at have AXT-32-1024 som det bedste sted for en premium mobil GPU. De to større konfigurationer kan bruges i enheder som f.eks. Chromebooks eller servere. AXT-48-1536 er stadig forestillet af Imagination at fungere som en alternativ større premium mobil GPU, mens AXT-64-2048 er en meget større GPU, som Imagination kunne skabe, hvis brugerne var interesserede i det.
Den nye GPU IP indeholder en masse ændringer: 4x flere ALU'er, 128-bred arkitektur og meget mere. AnandTech har dækket den nye A-serie teknologi i detaljer, så læserne bør tjekke publikationens dækning.
En seriearkitektur - Outlook
Udsigterne for Imaginations A-seriearkitektur ser godt ud. Umiddelbart vil AXT-32-1024 GPU være meget hurtigere end selv næste generations designs som f.eks. Qualcomms Adreno GPU i Snapdragon 865 og endda Apples brugerdefinerede GPU, for ikke at sige noget om Mali-G77. Imagination har det også dækket, når det kommer til PPA, hvor virksomheden bemærker det eksisterende problem, hvor Mali GPU'er har samme ydeevne som Qualcomms Adreno GPU'er, mens de optager 184 % siliciumareal, hvilket fører til lavere PPA. Effekteffektiviteten bør også være stor.
Imaginations GPU-køreplan er også meget aggressiv. I 2020 vil A-seriens arkitektur blive efterfulgt af B-seriens arkitektur med 30 % ydeevne forbedringer, som igen vil blive efterfulgt af C- og D-serien i 2021 og 2022 med en årlig ydeevne på 30 % forbedringer. Det mobile GPU-marked har stort set opgivet dette niveau af generationsfremskridt. Imagination planlægger også at have ray tracing aktiveret i den næste GPU-arkitektur.
Med hensyn til design vinder, er det en blandet sag. Qualcomm vil ikke licensere denne arkitektur, og langt de fleste af verdens Android-telefoner bruger Qualcomm SoCs. Samsung har allerede indgået et partnerskab med AMD om at bruge sin Radeon IP i fremtidige Exynos SoC'er. De to store leverandører tilbage er Huaweis HiSilicon Group og MediaTek, som begge i øjeblikket bruger ARMs Mali GPU'er. Da MediaTek tidligere har brugt PowerVR GPU'er, det er en mulighed, at virksomheden vil flytte tilbage til Imagination fra ARM i fremtidige SoC'er. Virksomheden har allerede annonceret et flagskib SoC for 2020-enheder i form af Dimensity 1000.
Imaginations annoncering af den nye A-serie-arkitektur var meget tiltrængt på det mobile GPU-marked. Hvis det hele spiller ud, er det mobile GPU-marked nu meget mere konkurrencedygtigt med hensyn til licenserede GPU'er, der kan bruges af flere leverandører.
Via: AnandTech