Imaginations nya GPU-arkitektur i A-serien är företagets största lansering på 15 år

Den mobila GPU-marknaden domineras idag av Qualcomms anpassade Adreno GPU: er och ARM: s Mali GPU: er. Men tidigare var situationen annorlunda. Det fanns några fler konkurrenter på den mobila GPU-marknaden, vilket bidrog till att öka konkurrenskraften i branschen. Speciellt Imagination Technologies var en av branschens främsta aktörer. Det brittiska företaget är fortfarande ett av ledarna inom det mobila GPU-området tack vare leverantörer licensierar sina GPU-teknologier, men dess egna PowerVR-märkta GPU: er finns i väldigt få produkter dessa dagar. Tidigare användes dess avancerade mobila GPU: er av Apple i företagets A-serie SoCs, fram till Apple A10 2016. Dess low-end och mid-range GPU: er, å andra sidan, används av företag som MediaTek, Rockchip, etc. Nu är Imagination Technologies tillbaka med en stor lansering av GPU-arkitektur i form av den nya A-seriens arkitektur. Företaget kallar det sitt viktigaste GPU-meddelande på 15 år, och det marknadsför de nya GPU: erna som att ha världens snabbaste GPU IP.

För att lära oss hur detta påverkar den mobila GPU-marknaden, låt oss fördjupa oss i företagets bakgrund och se hur det passar på den mobila GPU-marknaden.

Imagination Technologies - Bakgrund

Imagination Technologies har historiskt sett varit en av de ledande på marknaden för mobila grafikprocessorer, eftersom den har funnits sedan 1990-talet. Företaget äger ett antal GPU IP-patent, vilket innebär att SoC-leverantörer måste betala licensavgifter. Dess kakelbaserade deferred rendering-teknik (TBDR) är ett bra exempel. PowerVR-märket av GPU: er konkurrerade med Qualcomms Adreno GPU: er och ARM: s Mali GPU: er, men efter att Texas Instruments lades ner 2012 var företagets enda licenstagare i high-end Apple.

Apple och Imagination var länkade fram till 2017, eftersom Imagination till och med byggde skräddarsydda versioner av sina PowerVR GPU: er för iPhones och iPads. Apple bekräftade att det var i diskussion med Imagination att förvärva företaget i mars 2016, men det blev ingen affär. I april 2017 meddelade Imagination att Apple hade berättat för företaget att det skulle gå över till anpassade GPU: er inom 15-18 månader, och flyttade bort från Imaginations PowerVR GPU: er. Ett par månader senare gjorde Imagination ett chockerande tillkännagivande: den ställde upp på sig själv försäljning, och dess börsvärde hade minskat avsevärt på kort tid eftersom dess största kund gick bort från att använda sin teknologi. Imagination köptes i september 2017 av Canyon Ridge, ett kaliforniskt aktiebolag med kinesiska investerare. Utvecklingen var minst sagt överraskande.

Samma månad lanserade Apple A11 SoC vid sidan av lanseringen av iPhone 8/iPhone X. A11 sades innehålla Apples första anpassade GPU. Apple fortsatte dock att betala licensavgifter till Imagination eftersom A11:s anpassade GPU fortfarande använde Imaginations GPU-teknik (inklusive TBDR). Enligt AnandTech, Apples anpassade GPU-design anses allmänt vara en gaffel av Imaginations IP 2015, som Apple fortsätter att utveckla självständigt tack vare en arkitektonisk licens. Förhållandet mellan Apple och Imagination idag är inte känt, och officiellt förblir Apples anpassade GPU-arkitektur en svart låda.

Efter att ha förvärvats av Canyon Ridge, befann sig Imagination i en position där de inte hade någon kund för sina avancerade GPU: er. De företagets PowerVR Rogue-arkitektur hade hittat sin väg till iPhone och iPad i high end, men efter A11 fanns det inga andra köpare. I lågpris- och mellanklasssegmenten fortsatte Imagination att licensiera GPU-teknik till leverantörer som MediaTek, Rockchip och Unisoc. Dess PowerVR 8XT- och 9XTP-arkitektur gjorde det dock inte till några fraktprodukter. Faktum är att MediaTek migrerade från att använda PowerVR GPU: er till att använda ARM: s Mali GPU: er. Till exempel Helio P90 använde Imaginations PowerVR GM9446 GPU (som var baserad på den äldre Rogue-arkitekturen), men MediaTek flyttade sedan till ARMs Mali-G76MC4 GPU i Helio G90T.

Under tiden visade sig själva ARM: s Mali GPU: er vara okonkurrenskraftiga på den mobila GPU-marknaden, eftersom de hade sämre PPA (prestanda) per område) jämfört med Qualcomms anpassade Adreno GPU: er som anpassade GPU IP, och på senare tid, Apples anpassade GPU: er. ARMs Mali-G71 och Mali-G72 led av sämre prestanda och energieffektivitet jämfört med den tidens Adreno GPU: er. Medan Mali-G76 var en solid förbättring, det räckte fortfarande inte för att ta den mobila GPU-prestanda och effektivitetskronan på Android-marknaden från Qualcomm.

Qualcomm var på en bra plats på Android GPU-marknaden eftersom dess GPU: er hade klassens bästa prestanda, men på den bredare SoC-marknaden fann de sig slagen av Apples anpassade GPU: er. De anpassade grafikprocessorer i Apple A11, A12 och A13 SoCs är betydligt snabbare än Adreno 540, Adreno 630 och Adreno 640 i Snapdragon 835, Snapdragon 845 och Snapdragon 855 respektive. Plötsligt hade Apple en stor ledning i mobil GPU-prestanda, med Qualcomm förflyttad till andra plats. ARM: s Mali GPU: er var en bit efter när det gäller PPA såväl som energieffektivitet.

I maj i år började ARM korrigera prestanda- och effektivitetsunderskottet genom att tillkännage Mali-G77 med den nya Valhall GPU-arkitekturen med 40 % prestandaförbättringar. GPU: n fick sina två första designvinster i form av Samsung Exynos 990 och MediaTek Dimensity 1000 SoCs.

I mitten av 2019 återspeglade den mobila GPU-marknaden verkligheten att anpassade GPU: er utvecklade av Apple och Qualcomm var bättre än licensierade GPU: er från sådana som ARM och Imagination. När det gäller konkurrens är detta en dålig sak för branschen, eftersom det fungerar som ett hinder för konkurrens om den licensierade IP-adressen är sämre än anpassad IP som inte kommer att licensieras till någon tredjeparts SoC-leverantör. Samsung vet detta, och företaget har redan åtagit sig att licensiera AMD: s GPU IP i framtida Exynos SoCs (som kommer att lanseras om två år).

Mot denna bakgrund var det dukat för Imaginations viktigaste tillkännagivande på 15 år.

AXT-, AXM- och AX-serierna av grafikprocessorer

Imagination har tillkännagett sin nya A-serie GPU-arkitektur, med påståendet att den har den snabbaste GPU IP som någonsin skapats. Det är ett stort påstående. Företagets mål här är att visa att arkitekturen är bättre än de skräddarsydda GPU: erna från Apple och Qualcomm. I huvudsak vill Imagination göra licensierade GPU: er livskraftiga igen och tillhandahålla ett bättre alternativ än ARMs Mali GPU: er.

A-seriens arkitektur är Imaginations 10:e generationens GPU-arkitektur. Den består av tre kategorier av GPU: er: XE-, XM- och XT-produktlinjerna, som betecknar low-end, mid-range och high-end segmenten. PowerVR-varumärket används inte längre för att beskriva arkitekturen, eftersom företaget nu använder det för att beskriva TBDR-tekniken. Det snabbaste GPU IP-kravet gäller XT-produktlinjen, eftersom det är tänkt som en premiumserie av mobila GPU: er.

A-seriens GPU-arkitektur hävdas av Imagination vara 2,5 gånger snabbare än Imaginations tidigare generation Series 9 GPU i en jämförelse mellan ISO-områden och processnoder. Fantasi jämför inte A-serien med 8XT- eller 9XT-linjerna eftersom det inte finns några offentligt tillgängliga produkter som använder dessa GPU-serier. AnandTech noterar att uppgifterna sannolikt är baserade på Helio P90:s GM9446 GPU, som är en Rogue-baserad 9XM-serie GPU.

A-serien har 4x fler ALU: er jämfört med en 9XM Rogue GPU. Det sägs ha 8 gånger snabbare AI-prestanda. Slutligen säger Imagination att arkitekturen i A-serien använder 60 % lägre effekt för liknande prestanda.

Den nya A-seriens arkitektur är tillämplig för fyra konfigurationer i XT-serien och en XM-konfiguration. XE-serien är faktiskt inte baserad på den nya arkitekturen, eftersom den är en fortsättning på Rogue. AXT-64-2048 är ett flaggskepps-GPU med 2,0 TFLOPS, 64 gigapixel/s fyllnadshastighet och 8 TOPS AI-prestanda. AXT-32-1024, å andra sidan, sägs vara en premium mobil GPU med 1 TFLOPS, 32 Gigapixel/s fyllnadshastighet och 4 TOPS AI-prestanda. De andra två konfigurationerna är AXT-48-1536 och AXT-16-512, medan AXM-serien har AXM-8-256, som är klassad för 256 GFLOPS, 8 gigapixel/s fyllnadshastighet och 1 TOPP AI prestanda.

När det gäller mobila GPU: er, är Imaginations plan att ha AXT-32-1024 som sweet spot för en premium mobil GPU. De två större konfigurationerna kan användas i enheter som Chromebooks eller servrar, till exempel. AXT-48-1536 är fortfarande tänkt av Imagination att fungera som en alternativ större premium mobil GPU, medan AXT-64-2048 är en mycket större GPU som Imagination skulle kunna skapa om användare var intresserade av Det.

Den nya GPU-IP: n innehåller många förändringar: 4x fler ALU: er, 128 bred arkitektur och mycket mer. AnandTech har täckt den nya A-seriens teknik i detalj, så läsare bör kolla in publikationens täckning.

En seriearkitektur - Outlook

Utsikterna för Imaginations A-seriearkitektur ser bra ut. AXT-32-1024 GPU kommer att vara mycket snabbare än till och med nästa generations design som t.ex. Qualcomms Adreno GPU i Snapdragon 865 och till och med Apples anpassade GPU, för att inte säga något om Mali-G77. Imagination har det också täckt när det kommer till PPA, med företaget som noterar det befintliga problemet där Mali GPU: er har samma prestanda som Qualcomms Adreno GPU: er samtidigt som de tar upp 184 % kiselarea, vilket leder till lägre PPA. Effekteffektiviteten bör också vara stor.

Imaginations GPU-färdplan är också mycket aggressiv. År 2020 kommer A-seriens arkitektur att efterträdas av B-seriens arkitektur med 30 % prestanda förbättringar, som i sin tur kommer att lyckas med C- och D-serierna 2021 och 2022 med en årlig prestanda på 30 % förbättringar. Den mobila GPU-marknaden har i stort sett gett upp denna nivå av generationsframsteg. Imagination planerar också att aktivera strålspårning i nästa GPU-arkitektur.

När det gäller designvinster är det blandat. Qualcomm kommer inte att licensiera denna arkitektur, och den stora majoriteten av världens Android-telefoner använder Qualcomm SoCs. Samsung har redan tecknat ett partnerskap med AMD för att använda dess Radeon IP i framtida Exynos SoCs. De två stora leverantörerna kvar är Huaweis HiSilicon Group och MediaTek, som båda för närvarande använder ARMs Mali GPU: er. Eftersom MediaTek tidigare har använt PowerVR GPU: er, det är en möjlighet att företaget kommer att gå tillbaka till Imagination från ARM i framtida SoCs. Företaget har redan tillkännagett ett flaggskepp SoC för 2020-enheter i form av Dimensity 1000.

Imaginations tillkännagivande av den nya A-seriens arkitektur var välbehövlig på den mobila GPU-marknaden. Om allt spelar ut är den mobila GPU-marknaden nu mycket mer konkurrenskraftig när det gäller licensierade GPU: er som kan användas av flera leverantörer.

---

Via: AnandTech