芯东西（公众号：aichip001）
作者 |  ZeR0
编辑 |  漠影

芯东西9月11日报道，今日，英国半导体IP供应商Imagination推出用于车载智能和交互的汽车图形处理器（GPU）IP产品IMG DXS GPU。其峰值性能比上一代汽车GPU IP提高了50%，可扩展至192GPixel/s、6TFLOPS、24TOPS，通过软硬件协同优化可将计算工作负载性能提升多达10倍。

据介绍，全新DXS GPU具有可扩展、灵活的特点，专为处理驾驶舱、信息娱乐和高级驾驶辅助系统（ADAS）中的图形和计算工作负载而设计，能支持一辆汽车的所有图形和计算要求，算力可从单核0.25TFLOPS扩展到1.5TFLOPS。

该处理器并引入了创新的分布式功能安全机制，消除了在Imagination处理器上实现ASIL-B等级功能安全的额外开销。目前，该产品已经获得了汽车市场的使用许可。

一、适用于多Chiplet芯片，性能效率提升20%

“GPU在汽车中的角色不再仅限于图形处理。”Imagination首席产品官James Chapman说，其汽车GPU的渲染能力、计算能力均受到青睐。据他分享，在软件定义汽车时代，硬件设计需要具有长期属性，这促使硬件设计人员去选择灵活且可编程的处理器，使其既能处理当前的AI工作负载，又能适应未来出现的新需求。

IMG DXS是Imagination最高性能且具备功能安全的GPU IP产品，每个核心的性能比上一代最强核心提升了至少50%。顶级IMG DXS核配置在1GHz时可 提供理论上的48GPixel/s、1.5TFLOPS和6TOPS INT8性能，并支持扩展到4个核。

Imagination多核技术可实现两核、三核、四核配置，内核之间的低带宽总线和对隔离的支持使IMG DXS可适用于多Chiplet芯片。

全新DXS GPU IP采用了在D系列PowerVR架构中引入的流水线数据主控、2D双速纹理处理、高性能RISC-V固件处理器等特性，性能效率比上一代汽车GPU IP提高了20%，并确保其在实际基准测试中的表现优于竞品IP核心。

相比前一代，IMG DXS增设了专用的FP16流水线，并优化内存，以加速计算应用。

这些改进得到了一系列基于开放标准的高度优化计算库和AI工具包的支持，使Imagination开发者能快速将代码移植到Imagination GPU上，充分挖掘硬件性能。

二、首度引入分布式安全机制，获得ASIL-B功能安全认证

IMG DXS是Imagination首款带有“分布式安全机制”的处理器。据介绍，这是目前市场上功能安全实现效率最高的解决方案。

根据ISO 26262汽车安全完整性等级（ASIL）体系，汽车上运行的所有功能都要根据潜在风险进行等级认证。汽车制造商及其供应商必须确保支持该功能实现的组件都符合故障检测和处理的必要标准，其中ASIL-A等级的要求最低，ASIL-D等级的要求最全面。

实现ASIL-B功能安全，以前有两种主要方法：一种是双核锁步法，硅片面积增加100%；另一种是工作负载重复法，安全工作负载性能减半。而全新的“分布式安全机制”解决方案，使DXS在性能、功耗、面积（PPA）开销远小于上述两种主要方法的情况下实现了ASIL-B功能安全。

分布式安全机制对GPU性能的影响几乎为0，而面积代价极低，估计仅为10%。

它利用了当今处理器固有的并行性，以及任何线程都不会被完全利用的事实。获得专利的机制将这些线程组合成对，并在空闲时注入安全测试，从而在ASIL标准设定的时间范围内识别故障。

三、提供全新计算库和AI工具包，系统性能提升可达10倍

将性能发挥到极致，离不开软硬件协同优化。

IMG DXS针对下一代车辆智能所需的计算机视觉、数据处理等计算工作负载进行了优化。通过将DXS的基础硬件与新增的FP16流水线和一组新的计算库及AI工具包相结合，用户可在车辆中计算工作负载方面实现比上一代产品高达10倍的性能提升。

底层优化往往涉及硬件架构，需要对GPU产品具备丰富的经验和深刻的理解。Imagination新的计算库（imgBLAS、imgNN、imgFFT），可帮助软件开发人员实现高达80%的GPU利用率。

这也将加速常见计算工作负载的处理，如计算机视觉和ADAS系统感知数据的预处理和后处理。

这些库与新的参考工具包（oneAPI和TVM）相结合，创建了一个基于开放标准的实用软件栈。

软件开发人员可以利用该软件栈轻松地将其计算应用移植到基于Imagination IP的硬件上，最大限度地提高其性能。 

Imagination GPU产品管理总监章政分享说，由于AI算法还在不断更新，在AI没有完全固化前，编程性对于适配新算法非常重要。GPU因其天生的并行性，可以做大规模计算，提供更高的算力。

“软件的可移植性和利用异构硬件的能力对汽车行业的未来至关重要。UXL基金会希望通过开源方式持续开发oneAPI标准，为开发人员实现这一目标提供清晰而便捷的途径。”UXL基金会指导委员会主席Rod Burns认为，Imagination今天发布的计算软件解决方案强化了他们基于开放标准、来为开发者构建最佳路径的承诺。

澎峰科技首席执行官张先轶谈道，澎峰科技为希望加速AI应用的公司开发异构计算软件栈和基础设施解决方案，正使用Imagination的计算软件解决方案，在Imagination GPU上运行各种AI应用，包括其大语言模型推理引擎PerfXLM。

“与CPU方案相比，我们到目前为止已实现的性能提升就高达100%，而且只需花费很少的时间来进行移植。”张先轶说。

Imagination的汽车GPU支持OpenGL ES、Vulkan、OpenGL和OpenCL，可运行INTEGRITY RTOS、Linux、Android等主流汽车操作系统。基于硬件的虚拟化技术使Imagination GPU能够同时运行8个操作系统，并通过完全的内存隔离，实现完全安全的GPU多任务处理。

Imagination与全球领先的安全关键型图形和计算软件驱动程序和库构建者和提供商CoreAVI合作开发安全关键型驱动程序，为Imagination GPU提供OpenGL SC和Vulkan SC支持。

“随着汽车的自主化程度越来越高，人们更加重视汽车能够以适当的方式去检测和处理故障的能力。”CoreAVI首席市场和销售官兼副首席执行官Dan Joncas说，“通过与我们合作，Imagination能够通过全面覆盖了硬件和软件的完整安全性工具包，来满足汽车行业的复杂要求。”

结语：汽车对像素处理需求暴涨，带动高性能GPU IP出货量攀升

据Moor Insights & Strategy的首席分析师Anshel Sag分享，过去十年，汽车中对像素处理的需求大幅增长，数字驾驶舱、全宽仪表盘显示屏和后排娱乐屏幕提供了类似智能手机的视觉体验，Imagination在3D图形性能、灵活的多任务处理和强大的安全性方面的出色表现使其受欢迎程度迅速攀升。

目前Imagination已是驾驶舱和信息娱乐单元的头部GPU IP提供商，拥有超过3.95亿的汽车出货量。其GPU、CPU及AI IP产品线已覆盖桌面端、移动端、消费级、汽车等广泛市场。

Imagination与客户紧密合作，将客户在现实中遇到的问题反馈给设计部门，使其后代GPU能够更好地匹配市场需求。除了提供高性能IP来帮助客户推出更具竞争力的产品外，这家半导体IP头部企业也在持续优化其计算库和软件栈，以便开发者降低工作复杂度，更高效地完成硬件功能的实现并充分挖掘GPU性能。