芯东西（公众号：aichip001）
作者 |  高歌
编辑 |  Panken

芯东西11月5日报道，今天，英国IP厂商Imagination推出了其旗舰级GPU IP产品IMG CXT和光线追踪架构PowerVR Photon。Imagination称，这是行业中首个针对移动端优化的光线追踪架构。

IMG CXT通过专用的光线加速集群（RAC）承担此前的光线追踪任务，在提升芯片性能的同时，降低了芯片功耗，使其在移动端有能力实现光线追踪效果。

会上，Imagination中国区董事长白农、副总裁兼中国区总经理刘国军、中国区战略市场与生态副总时昕等人和芯东西等媒体进行了深入地交流和探讨，分享了IMG CXT具体采用的光线追踪技术、不同等级光线追踪技术的区别等产品细节，以及Imagination的整体战略与运营情况。

▲IMG CXT多核架构

一、集成专用硬件，提升GPU计算和纹理性能

Imagination中国区战略市场与生态高级副总时昕分享了IMG CXT和PowerVR Photon如何做到了当前最高等级的移动光线追踪。

对于推出的IMG CXT，时昕谈道:“这是一个革命性的时刻”。此前，为了明确不同性能、效率下的光线追踪表现，Imagination建立了光线追踪等级系统（RTLS），确立了从0级到5级共6个等级的光线追踪功能。

▲光线追踪等级系统（RTLS）

目前，采用Photon架构的IMG CXT处于RTLS的第4级。相比于3级光线追踪方案，第四级产品可以分析所有的传播中的光线，并创建多组相干光线，共同针对场景进行测试，可以带来更多的并行测试和更高的效率。

相较于之前BXT MC1 GPU来说，CXT RT3内核新集成了3个光线加速集群（RAC），该RAC包含光线存储（Ray Store）、光线任务调度器（Ray Task Scheduler）和相干性聚集器（Coherency Gatherer）等。

通过将此前着色器完成的很多工作迁移到这些专用集群中，GPU芯片的计算和纹理性能提升了50%，几何性能也提升了50%，单核AI性能6TOPS。

但IMG CXT GPU能够在有限的功耗预算下，以高帧率提供逼真的光线追踪阴影、反射、全局照明和环境光遮蔽效果。

▲采用光线追踪技术（上）和没有采用光线追踪技术的图像差别（下）

而通过4个CXT RT3内核的加持下，其功耗效率比现有光线追踪解决方案高2.5倍，32位浮点光栅性能为9TFLOPS，光线追踪性能为7.8GRay/s。

此外，CXT完全支持Vulkan的光线追踪技术，包括光线查询和光线管线两种技术。简单来说，光线管线需要从光源出发，追踪最后进入画面的光线；而光线查询则是从画面反向入手推导，相对光线管线技术需要推导的光线条数更少，功耗更低，但也更难实现。

二、从硬件入手研发光线追踪，已具备L5级技术实力

时昕提到Imagination在GPU领域的时间已经超过35年，是唯一一家非美国核心专利持有公司。在这一领域，其总共有2680专利和申请。

而早在2014年，Imagination就研发了行业中首个光线追踪硅架构，并演示了代号为“Plato”的GR6500测试芯片。

但是由于该产品的生态和技术上的不成熟，Imagination并没有将这一技术推向市场。而是在一致发展、完善和优化该架构。

时昕称，此前有些移动端光线追踪方案往往局限于软件调教，不具备相应的硬件能力。

Imagination的技术前瞻副总裁Kristof Beets也通过线上的方式参与了本次活动，他认为基于软件的移动端光线追踪技术可能在Demo中可以展现出较为良好的效果，但是在真实地游戏体验中，基于软件的光追方案可能会占用大量运算资源，占用较高的功耗。

他还透露，事实上当前Imagination已能够研发具有5级性能的光线追踪方案，但是通过和游戏开发者等行业人士交谈，Imagination发现市场并没有做好相应的准备，行业缺少适应这一技术的移动端3D引擎和内容，需要以4级光线追踪技完成对市场的培育后在进行新的发布。

在IP设计流程中，Imagination和很多软件、芯片厂商都有过合作，具备灵活、开放的商业模式，但是本次并没有某家公司进入IP的核心设计流程。

此外，Imagination还推出了PVRTune工具，该工具可以让开发者查看底层的光线追踪计数器，例如每秒的光线数、包围盒测试器负载、缓存命中率、每秒遍历（递归）的光线数。事实上，IMG CXT GPU IP已经被提供给很多芯片厂商，但是时昕并没有透露具体的客户名字。

▲PVRTune工具

三、工程师人数占比达8成，主要布局四大领域

刘国军也分享了Imagination的经营和战略布局。

他提到在2017年的时候，Imagination的员工为六七百人，当前Imagination在全球拥有超过800名员工，其中80%以上为工程师。

凭借强劲的研发实力，2020年，Imagination营收达1.25亿美元，年收入增长44%，在移动GPU和汽车GPU的市场份额分别为37%和45%。

当前，Imagination拥有GPU、RISC-V CPU、AI专用人工智能硬件和网络解决方法四大产线。

其中在GPU领域，Imagination的产品分别为专注成本的XE/XM GPU和高端高性能、光线追踪XT GPU和安全领域（汽车）的XS GPU。在AI专用硬件领域，Imagination具有NNA高性能低功耗神经网络加速器。据刘国军透露，Imagination的主要战略重心则集中在汽车、移动和消费、数据中心/桌面和计算领域。

结语：移动端光追成蓝海，功耗、面积为最大桎梏

随着智能手机终端技术的不断进步，其在当前生活中的占比也越来越高，同时消费者对于便捷地移动端产品要求也越来越高。

最近一段时间以来，已有不少厂家瞄准移动端光线追踪这一技术，力图在移动端复刻PC技术。在会后芯东西和Imagination专家的交流来看，移动端主要的技术瓶颈仍为在功耗、芯片面积限制情况下的性能问题。而等级越高的光线追踪解决方案，其功耗也应当越低，以实现移动端的桌面级体验。