Imaginationin uusi A-sarjan GPU-arkkitehtuuri on yhtiön suurin lanseeraus 15 vuoteen

Mobiili-GPU-markkinoita hallitsevat nykyään Qualcommin mukautetut Adreno-grafiikkasuorittimet ja ARM: n Mali-grafiikkasuorittimet. Aiemmin tilanne oli kuitenkin toinen. Mobiili-GPU-markkinoilla oli muutama kilpailija, mikä auttoi lisäämään alan kilpailukykyä. Erityisesti Imagination Technologies oli yksi alan tärkeimmistä toimijoista. Iso-Britanniassa toimiva yritys on edelleen yksi johtajista mobiilin GPU-tilan toimittajien ansiosta lisensoi GPU-teknologioitaan, mutta omia PowerVR-merkkisiä GPU: ita löytyy hyvin harvoista näistä tuotteista päivää. Aiemmin Apple käytti sen huippuluokan mobiiligrafiikkasuorittimia yhtiön A-sarjan SoC: issa aina Apple A10:een vuonna 2016 asti. Toisaalta sen matala- ja keskitason GPU: ita käyttävät yritykset, kuten MediaTek, Rockchip jne. Nyt Imagination Technologies on palannut suurella GPU-arkkitehtuurin julkaisulla uuden A-sarjan arkkitehtuurin muodossa. Yhtiö kutsuu sitä tärkeimmäksi GPU-ilmoituksekseen 15 vuoteen, ja se mainostaa uusia GPU: ita maailman nopeimpana GPU-IP: nä.

Saadaksesi selville, miten tämä vaikuttaa mobiilin GPU-markkinoihin, syvennytään yrityksen taustaan ​​ja katsotaan kuinka se sopii mobiilin GPU-markkinoille.

Imagination Technologies - tausta

Imagination Technologies on historiallisesti ollut yksi johtavista mobiiligrafiikkasuorittimien markkinoilla, sillä se on toiminut 1990-luvulta lähtien. Yhtiö omistaa useita GPU-IP-patentteja, mikä tarkoittaa, että SoC-myyjien on maksettava sille lisenssimaksuja. Sen laattapohjainen viivästetty renderöintitekniikka (TBDR) on hyvä esimerkki. PowerVR-merkki GPU kilpaili Qualcommin Adreno GPU: iden ja ARM: n Mali GPU: iden kanssa, mutta Texas Instrumentsin sulkemisen jälkeen vuonna 2012 yhtiön ainoa huippuluokan lisenssinsaaja oli Apple.

Apple ja Imagination olivat linkitettyinä vuoteen 2017 asti, kun Imagination rakensi jopa räätälöityjä versioita PowerVR-grafiikkasuorittimistaan ​​iPhoneille ja iPadeille. Apple vahvisti, että se keskusteli Imaginationin kanssa yrityksen ostamisesta maaliskuussa 2016, mutta kauppaa ei syntynyt. Huhtikuussa 2017 Imagination ilmoitti, että Apple oli kertonut yritykselle siirtyvänsä mukautettuihin GPU: ihin 15–18 kuukauden kuluessa. kaukana Imaginationin PowerVR GPU: ista. Pari kuukautta myöhemmin Imagination teki järkyttävän ilmoituksen: se asetti itsensä puoleen myynti, ja sen markkina-arvo oli pienentynyt merkittävästi lyhyessä ajassa, kun sen suurin asiakas siirtyi pois sen käytöstä teknologiaa. Imaginationin osti syyskuussa 2017 kalifornialainen osakeyhtiö Canyon Ridge kiinalaisten sijoittajien kanssa. Kehitys oli vähintäänkin yllättävää.

Samassa kuussa Apple julkaisi A11 SoC: n iPhone 8/iPhone X -julkaisun rinnalla. A11:n sanottiin sisältävän Applen ensimmäisen mukautetun GPU: n. Apple kuitenkin jatkoi lisenssimaksujen maksamista Imaginationille, koska A11:n mukautettu GPU käytti edelleen Imaginationin GPU-tekniikkaa (mukaan lukien TBDR). Mukaan AnandTech, Applen räätälöityä GPU-suunnittelua pidetään yleisesti Imaginationin IP: n haarukkana vuonna 2015, jonka Apple kehittää edelleen itsenäisesti arkkitehtuurilisenssin ansiosta. Applen ja Imaginationin suhdetta ei nykyään tunneta, ja virallisesti Applen mukautettu GPU-arkkitehtuuri on edelleen musta laatikko.

Canyon Ridgen ostettua Imagination joutui tilanteeseen, jossa sillä ei ollut asiakkaita huippuluokan GPU: ille. The yrityksen PowerVR Rogue -arkkitehtuuri oli löytänyt tiensä huippuluokan iPhoneen ja iPadiin, mutta A11:n jälkeen ei ollut muita ostajia. Matalissa ja keskisuurissa segmenteissä Imagination jatkoi GPU-teknologian lisensoimista toimittajille, kuten MediaTek, Rockchip ja Unisoc. Sen PowerVR 8XT- ja 9XTP-arkkitehtuuri ei kuitenkaan päässyt mihinkään toimitustuotteeseen. Itse asiassa MediaTek siirtyi PowerVR-grafiikkasuorittimien käytöstä ARM: n Mali-grafiikkasuorittimiin. Esimerkiksi, Helio P90 käytti Imaginationin PowerVR GM9446 GPU: ta (joka perustui vanhempaan Rogue-arkkitehtuuriin), mutta MediaTek siirtyi sitten ARM: n Mali-G76MC4 GPU: hun. Helio G90T.

Tällä välin ARM: n Malin GPU: t itse osoittautuivat kilpailukyvyttömiksi mobiiligrafiikkasuorittimien markkinoilla, koska niillä oli huonompi PPA (performance) aluetta kohti) verrattuna Qualcommin räätälöityihin Adreno-grafiikkasuorittimiin, jotka mukauttavat GPU: n IP-osoitetta, ja viime aikoina Applen mukautettuihin GPU: ihin. ARM: n Mali-G71 ja Mali-G72 kärsi huonommasta suorituskyvystä ja tehotehokkuudesta verrattuna tuon ajan Adreno-grafiikkasuorittimiin. Samalla kun Mali-G76 oli vankka parannus, se ei silti riittänyt ottamaan Qualcommin mobiiligrafiikkasuorittimen suorituskyvyn ja tehokkuuden kruunun Android-markkinoilla.

Qualcomm oli hyvällä paikalla Android-grafiikkasuorittimien markkinoilla, sillä sen grafiikkasuorittimet nauttivat luokkansa parhaasta suorituskyvystä, mutta laajemmilla SoC-markkinoilla se joutui Applen räätälöityjen GPU: iden voittamaksi. The Applen A11-, A12- ja A13-suorittimien mukautetut GPU: t ovat huomattavasti nopeampia kuin Adreno 540, Adreno 630 ja Adreno 640 Snapdragon 835:ssä, Snapdragon 845:ssä ja Snapdragon 855:ssä vastaavasti. Yhtäkkiä Applella oli suuri johto mobiiligrafiikkasuorittimen suorituskyvyssä, ja Qualcomm putosi toiselle sijalle. ARM: n Malin GPU: t olivat jonkin verran jäljessä PPA: n ja tehokkuuden suhteen.

Tämän vuoden toukokuussa ARM ryhtyi korjaamaan suorituskyky- ja tehokkuusvajetta julkistamalla Mali-G77 uudella Valhall GPU-arkkitehtuurilla 40 % suorituskyvyn parannuksilla. GPU saavutti kaksi ensimmäistä suunnitteluvoittoaan Samsungin muodossa Exynos 990 ja MediaTek Dimensity 1000 SoCs.

Vuoden 2019 puolivälistä lähtien mobiili GPU-markkinat heijastivat todellisuutta, että Applen ja Qualcommin kehittämät mukautetut GPU: t olivat parempia kuin ARM: n ja Imaginationin kaltaisten lisensoidut GPU: t. Kilpailun kannalta tämä on huono asia alalle, koska se toimii esteenä kilpailulle, jos lisensoitu IP on huonompi kuin mukautettu IP, jota ei lisensoida millekään kolmannen osapuolen SoC-toimittajalle. Samsung tietää tämän, ja yhtiö on jo tehnyt sitoutunut lisensoimaan AMD: n GPU IP: n tulevissa Exynos SoC: issa (julkaistiin kahden vuoden kuluttua).

Tätä taustaa vasten lava oli asetettu Imaginationin tärkeimmälle ilmoitukselle 15 vuoteen.

AXT-, AXM- ja AX-sarjan grafiikkasuorittimet

Imagination on julkistanut uuden A-sarjan GPU-arkkitehtuurinsa väittäen, että sillä on nopein koskaan luotu GPU-IP. Se on iso väite. Yrityksen tavoitteena on tässä osoittaa, että arkkitehtuuri on parempi kuin Applen ja Qualcommin valmistamat mukautetut GPU: t. Pohjimmiltaan Imagination haluaa tehdä lisensoiduista GPU: ista jälleen käyttökelpoisia ja tarjota paremman vaihtoehdon kuin ARM: n Malin GPU: t.

A-sarjan arkkitehtuuri on Imaginationin 10. sukupolven GPU-arkkitehtuuri. Se koostuu kolmesta GPU-kategoriasta: XE-, XM- ja XT-tuotelinjat, jotka tarkoittavat matalan, keskitason ja huippuluokan segmenttejä. PowerVR-brändiä ei enää käytetä kuvaamaan arkkitehtuuria, koska yritys käyttää sitä nyt kuvaamaan TBDR-tekniikkaa. Nopein GPU IP -vaatimus koskee XT-tuotelinjaa, koska se on tarkoitettu mobiiligrafiikkasuorittimien premium-sarjaksi.

Imagination väittää A-sarjan GPU-arkkitehtuurin olevan 2,5 kertaa nopeampi kuin Imaginationin edellisen sukupolven Series 9 GPU ISO-alueen ja prosessisolmujen vertailussa. Mielikuvitus ei vertaa A-sarjaa 8XT- tai 9XT-linjoihin, koska näitä GPU-sarjoja käyttäviä tuotteita ei ole julkisesti saatavilla. AnandTech toteaa, että tiedot perustuvat todennäköisesti Helio P90:n GM9446-grafiikkasuorittimeen, joka on Rogue-pohjainen 9XM-sarjan GPU.

A-sarjassa on 4 kertaa enemmän ALU: ta 9XM Rogue GPU: n kautta. Sen sanotaan olevan 8 kertaa nopeampi tekoäly. Lopuksi Imagination sanoo, että A-sarjan arkkitehtuuri käyttää 60 % vähemmän tehoa samanlaiseen suorituskykyyn.

Uusi A-sarjan arkkitehtuuri soveltuu neljään XT-sarjan kokoonpanoon ja yhteen XM-kokoonpanoon. XE-sarja ei itse asiassa perustu uuteen arkkitehtuuriin, koska se on jatkoa Roguelle. AXT-64-2048 on lippulaiva-grafiikkasuoritin, jossa on 2.0 TFLOPS, 64 gigapikseliä/s täyttönopeus ja 8 TOPS AI-suorituskykyä. Toisaalta AXT-32-1024:n sanotaan olevan ensiluokkainen mobiili GPU, jossa on 1 TFLOPS, 32 gigapikseliä/s täyttönopeus ja 4 TOPS AI-suorituskykyä. Kaksi muuta kokoonpanoa ovat AXT-48-1536 ja AXT-16-512, kun taas AXM-sarjassa on AXM-8-256, joka on mitoitettu 256 GFLOPS: lle, 8 gigapikselin/s täyttönopeudelle ja 1 TOP AI: lle. esitys.

Mitä tulee mobiiligrafiikkasuorittimiin, Imaginationin suunnitelmana on saada AXT-32-1024 huippuluokan mobiiligrafiikkasuorittimelle. Kahta suurempaa kokoonpanoa voidaan käyttää laitteissa, kuten Chromebookeissa tai palvelimissa. Imagination näkee edelleen AXT-48-1536:n toimivan vaihtoehtoisena suurempana premium-mobiilinäytönohjaimena, kun taas AXT-64-2048 on paljon suurempi grafiikkasuoritin, jonka Imagination voisi luoda, jos käyttäjät olisivat kiinnostuneita se.

Uusi GPU-IP sisältää paljon muutoksia: 4x enemmän ALU: ita, 128-laajuista arkkitehtuuria ja paljon muuta. AnandTech on kattanut uuden A-sarjan tekniikan yksityiskohtaisesti, joten lukijoiden kannattaa tarkistaa julkaisun kattavuus.

Sarjan arkkitehtuuri - Outlook

Imaginationin A-sarjan arkkitehtuurin näkymät näyttävät hyvältä. Päällisin puolin AXT-32-1024 GPU on paljon nopeampi kuin jopa seuraavan sukupolven mallit, kuten Qualcommin Adreno GPU Snapdragon 865:ssä ja jopa Applen mukautettu GPU, puhumattakaan Mali-G77. Mielikuvitus kattaa sen myös PPA: n suhteen, ja yritys panee merkille olemassa olevan ongelman Malin GPU: illa on sama suorituskyky kuin Qualcommin Adreno-grafiikkasuorittimilla ja ne vievät 184 % piialuetta, mikä vähentää PPA. Tehotehokkuuden pitäisi myös olla hyvä.

Imaginationin GPU-tiekartta on myös erittäin aggressiivinen. Vuonna 2020 A-sarjan arkkitehtuuria seuraa B-sarjan arkkitehtuuri 30 prosentin suorituskyvyllä parannuksia, jotka puolestaan ​​onnistuvat C- ja D-sarjoilla vuosina 2021 ja 2022 vuosittaisella 30 % suorituskyvyllä parannuksia. Mobiili-GPU-markkinat ovat suurelta osin luopuneet tämän sukupolvien edistymisen tasosta. Imagination aikoo myös ottaa säteenseurannan käyttöön seuraavassa GPU-arkkitehtuurissa.

Suunnitteluvoittojen suhteen se on sekalainen. Qualcomm ei lisensoi tätä arkkitehtuuria, ja suurin osa maailman Android-puhelimista käyttää Qualcommin SoC: ita. Samsung on jo allekirjoittanut kumppanuussopimuksen AMD: n kanssa käyttääkseen Radeonia IP tulevissa Exynos SoC: issa. Kaksi suurta toimittajaa jäljellä ovat Huawein HiSilicon Group ja MediaTek, jotka molemmat käyttävät tällä hetkellä ARM: n Mali-grafiikkasuorittimia. Koska MediaTek on aiemmin käyttänyt PowerVR-grafiikkasuorittimia, On mahdollista, että yritys siirtyy takaisin Imaginationiin ARM: sta tulevissa SoC: issa. Yhtiö on jo ilmoittanut lippulaivasta SoC: sta vuoden 2020 laitteille Dimensityn muodossa 1000.

Imaginationin ilmoitus uudesta A-sarjan arkkitehtuurista tarvittiin kipeästi mobiili-GPU-markkinoilla. Jos kaikki käy, mobiili GPU-markkinat ovat nyt paljon kilpailukykyisempiä lisensoitujen GPU: iden suhteen, joita useat myyjät voivat käyttää.

---

Kautta: AnandTech