Imagination Technologies ogłosiło nową architekturę procesorów graficznych serii A. Firma twierdzi, że jest to najszybszy IP GPU na rynku.
Rynek mobilnych procesorów graficznych jest obecnie zdominowany przez niestandardowe procesory graficzne Adreno firmy Qualcomm i procesory graficzne Mali firmy ARM. Jednak w przeszłości sytuacja była inna. Na rynku mobilnych procesorów graficznych było jeszcze kilku konkurentów, co pomogło zwiększyć konkurencyjność w branży. W szczególności Imagination Technologies była jednym z głównych graczy w branży. Dzięki dostawcom ta brytyjska firma nadal pozostaje jednym z liderów w branży mobilnych procesorów graficznych licencjonuje swoje technologie GPU, ale własne procesory graficzne marki PowerVR można znaleźć w bardzo niewielu produktach dni. W przeszłości wysokiej klasy mobilne procesory graficzne firmy Apple były używane przez Apple w układach SoC firmy z serii A, aż do Apple A10 w 2016 roku. Z drugiej strony jego procesory graficzne z niższej i średniej półki są używane przez takie firmy jak MediaTek, Rockchip itp. Teraz Imagination Technologies powraca z premierą ważnej architektury GPU w postaci nowej architektury serii A. Firma nazywa to najważniejszym ogłoszeniem dotyczącym procesorów graficznych od 15 lat i promuje nowe procesory graficzne jako posiadające najszybszy na świecie adres IP procesorów graficznych.
Aby dowiedzieć się, jaki wpływ ma to na rynek mobilnych procesorów graficznych, przyjrzyjmy się historii firmy i zobaczmy, jak wpisuje się ona w rynek mobilnych procesorów graficznych.
Technologie wyobraźni - tło
Imagination Technologies historycznie jest jednym z liderów na rynku mobilnych procesorów graficznych, ponieważ działa od lat 90-tych. Firma posiada szereg patentów na GPU IP, co oznacza, że dostawcy SoC muszą uiszczać opłaty licencyjne. Dobrym przykładem jest technologia odroczonego renderowania opartego na kafelkach (TBDR). Marka procesorów graficznych PowerVR konkurowała z procesorami graficznymi Adreno firmy Qualcomm i procesorami graficznymi Mali firmy ARM, ale po zamknięciu Texas Instruments w 2012 r. jedynym licencjobiorcą firmy na produkty z najwyższej półki był Apple.
Apple i Imagination były ze sobą powiązane do 2017 roku, ponieważ Imagination stworzyło nawet niestandardowe wersje swoich procesorów graficznych PowerVR dla iPhone'ów i iPadów. Apple potwierdził, że prowadził rozmowy z Imagination w sprawie przejęcia firmy w marcu 2016 r., ale do porozumienia nie doszło. W kwietniu 2017 r. firma Imagination ogłosiła, że Apple poinformował ją, że w ciągu 15–18 miesięcy przejdzie na niestandardowe procesory graficzne, przenosząc się z dala od procesorów graficznych PowerVR firmy Imagination. Kilka miesięcy później Imagination wydało szokujące oświadczenie: stawiło się na to sprzedaży, a jego kapitalizacja rynkowa została w krótkim czasie znacznie zmniejszona, ponieważ największy klient odszedł od jego używania technologia. Imagination została kupiona we wrześniu 2017 roku przez Canyon Ridge, kalifornijską spółkę kapitałową z chińskimi inwestorami. Delikatnie mówiąc, rozwój sytuacji był zaskakujący.
W tym samym miesiącu Apple wypuściło SoC A11 wraz z premierą iPhone'a 8/iPhone'a X. Mówi się, że A11 zawiera pierwszy niestandardowy procesor graficzny Apple. Jednak Apple w dalszym ciągu płacił opłaty licencyjne na rzecz Imagination, ponieważ niestandardowy procesor graficzny A11 nadal korzystał z technologii GPU Imagination (w tym TBDR). Według AnandTech, niestandardowy projekt procesora graficznego Apple jest powszechnie uważany za rozwidlenie własności intelektualnej Imagination z 2015 r., którą Apple nadal rozwija niezależnie dzięki licencji architektonicznej. Obecnie relacje między Apple a Imagination nie są znane i oficjalnie niestandardowa architektura procesorów graficznych Apple pozostaje czarną skrzynką.
Po przejęciu przez Canyon Ridge firma Imagination znalazła się w sytuacji, w której nie miała klienta na swoje wysokiej klasy procesory graficzne. The firmowa architektura PowerVR Rogue trafiła do iPhone'a i iPada z najwyższej półki, ale po A11 nie było innego kupujący. W segmentach z niższej i średniej półki Imagination nadal udzielała licencji na technologię GPU takim dostawcom, jak MediaTek, Rockchip i Unisoc. Architektura PowerVR 8XT i 9XTP nie znalazła się jednak w żadnym produkcie wysyłkowym. W rzeczywistości MediaTek migrował z używania procesorów graficznych PowerVR na korzystanie z procesorów graficznych Mali firmy ARM. Na przykład Helio P90 użył procesora graficznego PowerVR GM9446 firmy Imagination (opartego na starszej architekturze Rogue), ale MediaTek następnie przeniósł się na procesor graficzny ARM Mali-G76MC4 w wersji Helio G90T.
W międzyczasie same procesory graficzne ARM Mali okazały się niekonkurencyjne na rynku mobilnych procesorów graficznych, ponieważ miały gorszą PPA (wydajność na obszar) w porównaniu do niestandardowych procesorów graficznych Adreno firmy Qualcomm z niestandardowym adresem IP procesora graficznego, a ostatnio także niestandardowymi procesorami graficznymi firmy Apple. ARM Mali-G71 i Mali-G72 charakteryzowały się gorszą wydajnością i efektywnością energetyczną w porównaniu z ówczesnymi procesorami graficznymi Adreno. Podczas Mali-G76 była solidną poprawą, to wciąż nie wystarczyło, aby przejąć od Qualcomm koronę wydajności i wydajności mobilnego procesora graficznego na rynku Android.
Qualcomm miał dobrą pozycję na rynku procesorów graficznych dla Androida, ponieważ jego procesory graficzne cieszyły się najlepszą w swojej klasie wydajnością, ale na szerszym rynku układów SoC został pokonany przez niestandardowe procesory graficzne Apple. The niestandardowe procesory graficzne w układach Apple A11, A12 i A13 SoC są znacznie szybsze niż Adreno 540, Adreno 630 i Adreno 640 w Snapdragon 835, Snapdragon 845 i Snapdragon 855 odpowiednio. Nagle Apple uzyskało dużą przewagę pod względem wydajności mobilnych procesorów graficznych, a Qualcomm spadł na drugie miejsce. Procesory graficzne ARM Mali pozostawały daleko w tyle pod względem PPA i wydajności energetycznej.
W maju tego roku ARM przystąpił do korygowania deficytu wydajności i efektywności, ogłaszając Mali-G77 z nową architekturą GPU Valhall z 40% poprawą wydajności. Procesor graficzny odniósł swoje pierwsze dwa zwycięstwa projektowe w postaci Samsunga Exynos 990 I MediaTek Dimensity 1000 SoC.
Od połowy 2019 r. rynek mobilnych procesorów graficznych odzwierciedlał rzeczywistość, w której niestandardowe procesory graficzne opracowane przez Apple i Qualcomm są lepsze niż licencjonowane procesory graficzne takich firm jak ARM i Imagination. Jeśli chodzi o konkurencję, jest to niekorzystne dla branży, ponieważ stanowi barierę dla konkurencji, jeśli licencjonowany adres IP jest gorszy od niestandardowego adresu IP, który nie będzie licencjonowany żadnemu zewnętrznemu dostawcy SoC. Samsung o tym wie i firma już to zrobiła zobowiązała się do licencjonowania adresu IP procesorów graficznych AMD w przyszłych układach SoC Exynos (które mają zostać wprowadzone na rynek za dwa lata).
W tym kontekście przygotowano grunt pod najważniejsze ogłoszenie Imagination od 15 lat.
Seria procesorów graficznych AXT, AXM i AX
Imagination ogłosiło nową architekturę GPU z serii A, twierdząc, że ma najszybszy adres IP GPU, jaki kiedykolwiek stworzono. To duże roszczenie. Celem firmy jest pokazanie, że architektura jest lepsza od niestandardowych procesorów graficznych Apple i Qualcomm. Zasadniczo Imagination chce przywrócić żywotność licencjonowanych procesorów graficznych i zapewnić lepszą alternatywę niż procesory graficzne ARM Mali.
Architektura serii A to architektura GPU 10. generacji firmy Imagination. Składa się z trzech kategorii procesorów graficznych: linii produktów XE, XM i XT, które oznaczają segmenty z niższej, średniej i wyższej półki. Marka PowerVR nie jest już używana do opisu architektury, ponieważ firma używa jej teraz do opisania technologii TBDR. Twierdzenie dotyczące najszybszego adresu IP procesora graficznego dotyczy linii produktów XT, ponieważ jest ona pomyślana jako seria mobilnych procesorów graficznych klasy premium.
Imagination twierdzi, że architektura procesorów graficznych serii A jest 2,5 razy szybsza niż procesory graficzne Imagination serii 9 poprzedniej generacji w obszarze ISO i porównaniu węzłów procesowych. Imagination nie porównuje serii A z liniami 8XT lub 9XT, ponieważ nie ma publicznie dostępnych produktów korzystających z tych serii GPU. AnandTech zauważa, że dane najprawdopodobniej opierają się na procesorze graficznym GM9446 zastosowanym w Helio P90, będącym procesorem graficznym z serii 9XM opartym na procesorach Rogue.
Seria A ma 4 razy więcej jednostek ALU w porównaniu z procesorem graficznym 9XM Rogue. Mówi się, że ma 8 razy większą wydajność AI. Wreszcie Imagination twierdzi, że architektura serii A zużywa o 60% mniej energii przy podobnej wydajności.
Nowa architektura serii A ma zastosowanie w czterech konfiguracjach serii XT i jednej konfiguracji XM. Seria XE tak naprawdę nie opiera się na nowej architekturze, jest bowiem kontynuacją Rogue. AXT-64-2048 to flagowy procesor graficzny z 2,0 TFLOPS, szybkością wypełniania 64 gigapikseli/s i 8 TOPY wydajności AI. Z drugiej strony AXT-32-1024 jest uważany za mobilny procesor graficzny klasy premium z 1 TFLOPS, szybkością wypełniania 32 Gigapikseli/s i wydajnością AI na poziomie 4 TOP. Pozostałe dwie konfiguracje to AXT-48-1536 i AXT-16-512, podczas gdy seria AXM obejmuje AXM-8-256, który ma wydajność 256 GFLOPS, szybkość wypełniania 8 gigapikseli/s i 1 TOP AI wydajność.
Jeśli chodzi o mobilne procesory graficzne, plan Imagination zakłada wykorzystanie AXT-32-1024 jako idealnego miejsca dla mobilnych procesorów graficznych klasy premium. Dwie większe konfiguracje można zastosować na przykład w urządzeniach takich jak Chromebooki lub serwery. Imagination nadal uważa, że AXT-48-1536 ma działać jako alternatywny, większy mobilny procesor graficzny klasy premium, podczas gdy AXT-64-2048 to znacznie większy procesor graficzny, który Imagination mogłaby stworzyć, gdyby użytkownicy byli zainteresowani To.
Nowy adres IP procesora graficznego zawiera wiele zmian: 4 razy więcej jednostek ALU, architekturę o szerokości 128 i wiele więcej. AnandTech omówił nową technologię serii A szczegółowo, dlatego czytelnicy powinni zapoznać się z zakresem publikacji.
Architektura szeregowa - Outlook
Perspektywy architektury serii A firmy Imagination wyglądają świetnie. Na pierwszy rzut oka procesor graficzny AXT-32-1024 będzie znacznie szybszy niż nawet konstrukcje nowej generacji, takie jak Procesor graficzny Adreno firmy Qualcomm w Snapdragon 865, a nawet niestandardowy procesor graficzny Apple, nie mówiąc już o Mali-G77. Wyobraźnia uwzględnia tę kwestię również w przypadku PPA, a firma odnotowuje istniejący problem polegający na tym, że Procesory graficzne Mali mają taką samą wydajność jak procesory graficzne Adreno firmy Qualcomm, zajmując jednocześnie 184% obszaru krzemu, co prowadzi do niższego PPA. Wydajność energetyczna również powinna być świetna.
Plan rozwoju GPU Imagination jest również bardzo agresywny. W 2020 roku architekturę serii A zastąpi architektura serii B z wydajnością na poziomie 30%. ulepszenia, które z kolei zostaną zastąpione w seriach C i D w latach 2021 i 2022 z roczną wydajnością 30% ulepszenia. Rynek mobilnych procesorów graficznych w dużej mierze zrezygnował z tego poziomu zaawansowania pokoleniowego. Imagination planuje także włączenie ray tracingu w kolejnej architekturze GPU.
Jeśli chodzi o zwycięstwa w projektowaniu, jest to mieszana torba. Qualcomm nie będzie licencjonować tej architektury, a zdecydowana większość telefonów z Androidem na świecie korzysta z układów SoC Qualcomm. Samsung podpisał już umowę partnerską z AMD na wykorzystanie Radeona IP w przyszłych SoC Exynos. Pozostałymi dwoma głównymi dostawcami są należąca do Huawei grupa HiSilicon i MediaTek, które obecnie korzystają z procesorów graficznych Mali firmy ARM. Ponieważ MediaTek korzystał wcześniej z procesorów graficznych PowerVR, istnieje możliwość, że w przyszłych SoC firma powróci do Imagination z ARM. Firma ogłosiła już flagowy SoC dla urządzeń na rok 2020 w postaci Dimensity 1000.
Ogłoszenie przez Imagination nowej architektury serii A było bardzo potrzebne na rynku mobilnych procesorów graficznych. Jeśli wszystko się powiedzie, rynek mobilnych procesorów graficznych będzie teraz znacznie bardziej konkurencyjny pod względem licencjonowanych procesorów graficznych, z których może korzystać wielu dostawców.
Przez: AnandTech