正如手機廠商之間的競爭越來越激烈一樣，手機芯片公司的競爭也因為5G和AI發生著變化。今年4月，高通推出了面向遊戲玩家的驍龍730G處理器平台。三個月後，高通沒有召開發布會推出驍龍855+，提升5G、遊戲、AI和XR體驗。8月，聯發科也推出了首款為遊戲而生的移動平台Helio G90/G90T。

高通和聯發科推出遊戲處理器是看好不斷增長的移動遊戲市場以及手游對GPU更高的性能的需求，這種需求向上傳導就會影響Arm、Imagination等IP提供商。從各家最新發布的GPU產品看，移動GPU市場正因5G、AI、自動駕駛等迎來了變革。

手游成GPU升級重要推手，AI性能倍數提升

市場研究公司Jon Peddie Research的首席研究員兼創始人Jon Peddie表示：“事實上對於移動SoC來說，市場領導者都擁有自己的GPU技術，並以每年5％的速度在增加市場份額。為了防止流失其潛在市場，其他的移動SoC公司就需要一種令人信服的GPU來創造一些真正的競爭力。”

比如，今年9月隨iPhone 11發布的蘋果 A13處理器，集成的GPU速度提升20%，功耗降低40%。高通本月發布的驍龍865，集成的全新Adreno 650 GPU，整體性能較前代平台提升25%。

顯然，GPU IP的提供方需要更顯著的提升吸引華為、聯發科、三星等公司，而AI性能的提升又是關鍵之一。今年5月，Arm推出了全新的GPU架構Valhall，基於Valhall架構的全新GPU Mali-G77可以實現性能提升40%、效能提升30%，性能密度提升30%、機器學習性能提升60%。Arm表示，Mail-G77著力於在移動遊戲方面的提升，同時也非常注重AR和VR方面的應用。

不過，GPU IP並非Arm的強項，只是在被業界調侃為“買CPU送GPU”的方式下，Mali GPU被廣泛採用。擅長GPU IP的Imagination更值得關注，本週二，Imagination宣布推出有史以來性能最強大的GPU IP，也是其第十代PowerVR圖形處理器架構IMG A系列（IMG A-Series）。

根據官方的說法，IMG A系列在每一個維度上都提供了顯著的改進，在相同的時鐘和半導體工藝上，與當前正在出貨的PowerVR設備相比，性能提高了2.5倍，機器學習處理速度提高了8倍，且功耗降低了60％。

Imagination Technologies產品管理資深總監Kristof Beets

Imagination新款GPU的參數除了有圖像處理性能，還給出了AI性能。一款GPU為何在提升圖像處理性能的同時還要強調AI性能？Imagination Technologies產品管理資深總監Kristof Beets接受專訪時表示，圖形的處理背後也有AI，比如人臉解鎖，表面上看是一個圖形圖像的動態處理過程，但也需要有AI的識別和處理才能完成。

“圖形處理和AI處理更像是一個多任務的並行處理計算方式。我們在GPU上加入神經網絡加速器的功能，能夠為那些沒有預算購買神經網絡引擎的客戶提供了一個選擇。” Kristof表示。

“不過，目前GPU的首要任務還是圖形處理，接下來才是其它的通用處理。但這種優先級是否會發生變化，還是要看市場的需求。”

為了更好地滿足圖形處理和AI的需求，Imagination全新GPU採用了HyperLane技術，Priority HyperLanes技術可提供動態拆分；例如，在執行一項AI任務時可以優先處理圖形需求，為其提供充足的計算資源，並用剩餘的計算資源處理AI任務。HyperLane技術還可以隔離受保護的內容以進行權限管理。據悉，所有IMG A系列GPU可支持多達八個HyperLanes。

HyperLane還支持一個稱為AI Synergy的新功能，通過AI Synergy，GPU在可以提供圖形處理功能的同時，使用其備用資源來支持可編程AI以及固定功能，即Imagination神經網絡加速器。

另外，為了實現更高和更穩定的遊戲性能，IMG A系列採用了TBDR和DVFS技術。Kristof介紹，基於分塊延遲渲染（TBDR）技術，IMG A系列的PowerVR架構GPU只需繪製屏幕上可見的內容，使它具有帶寬和功耗優勢。使用主動動態電壓與頻率調節（DVFS）以及時限調度算法（Deadline Scheduling algorithms）的先進功耗控制技術，可提供超低響應延遲的快速功耗控制。如果GPU的某些部分沒有得到充分利用或沒用於處理工作，它們就會被立即降頻甚至進入睡眠狀態，以確保最佳的功耗效率。

顯然，手游市場規模的增長潛力影響了從手機終端到芯片再到GPU IP的設計，但除了圖像計算性能的提升，AI性能的提升也成為了亮點，這其中除了因為AI正被越來越多地應用之外，利用GPU的並行計算能力進行圖像處理的同時滿足AI的需求也可以最大化GPU的價值。

這也就意味著，移動GPU在滿足手機市場的同時，也可以應用於自動駕駛、AIoT等市場，並且，這可能成為移動GPU新的增長點。

即將支持光線追踪

GPU的圖像計算和AI性能的提升依舊是對已有性能和技術的改進，但市場更需要一些新的技術。去年8月，英偉達推出新一代GPU架構——Turing（圖靈），並且推出了全球首批支持即時光線追踪（Real Time Ray Tracing）的GPU。

Turing架構以及支持光線追踪GPU的推出立即引發了巨大的關注，一時間，在廣告、電影、建築等行業已經廣泛應用的光線追踪技術走入了公眾視野。

如今，光線追踪也將在移動GPU上實現。Imagination PowerVR產品執行副總裁Steve Evans發布IMG A系列時透露，Imagination正在研發支持光線追踪技術的移動GPU架構，將會在未來幾年內推向市場。

Kristof接受采訪時表示：“我們在5年前就推出過光線追踪的技術。不過我們發現推出一項新技術是相對容易的，但生態的建設非常困難。也就是說，要說服客戶使用新的產品和技術需要投入非常大量的資源。”

“要說服客戶接受新技術建立生態很重要的就是成本問題，比如光線追踪技術要達到或接近真實效果需要很高的成本投入，所以在效果和成本之間也需要達到一個平衡。” Kristof進一步表示。

那Imagination和英偉達的支持光線追踪的GPU有何不同？Kristof表示：“兩者的功能和基本概念是一樣的，細節包括算法和實施上有所不同。我們支持光線追踪的GPU更強調效能和功耗。”

Imagination的光線追踪GPU IP不會大幅增加成本。

那麼，在英偉達高性能光線追踪GPU的推動下，市場對於光線追踪GPU的接受程度正在增加，等到Imagination推出高效能的光線追踪GPU IP之時，可能也是GPU迎來光線追踪時代的開始。

移動GPU市場將變

每次技術和產品的變革都伴隨著行業的變革，移動GPU市場如今發生的變化，非常有利於Imagination贏得更大的市場。兩年前，蘋果突然宣布，將在15 個月到2 年內停止使用該公司的GPU 設計，轉而採用自己設計的產品。失去當時佔其營收來源超過50%的Imagination最終不得不選擇將自己出售。最終，中國私募投資基金凱橋（Canyon Bridge）在2017年斥資5.5億英鎊（約合49億元人民幣）收購了Imagination。

兩年後，Imagination帶來了十分具有競爭力的GPU IP。Imagination發布IMG A時和市場主流的GPU做了一個對比，以高通為基準，實現相同性的能Arm需要184%的芯片面積，這意味著功耗更大，用IMG A系列GPU如果要達到與高通GPU相同的性能，面積要小一半左右。如果是同樣的芯片面積，則可以實現比高通GPU高175%的性能。不僅如此，Imagination還計劃以每年30%的性能提升持續推出B、C、D系列的GPU。

另外，Imagination還面向不同的市場推出了AXE、AXM、AXT的產品，分別面向高性能移動設備和汽車應用、中端移動設備以及入門級移動設備和物聯網。

Imagination公司副總裁/中國區總經理劉國軍錶示：“就收入來講，Imagination是全球第三大IP廠商但就影響力而言，我們是全球排名第二的廠商。”

隨著5G、AI、自動駕駛技術發展，特別是5G商用將帶來的AR、VR、雲遊戲等應用，移動GPU的AI性能也將變得更加重要。另外，隨著光線追踪技術正在被越來越廣泛的接受，率先宣布將會推出支持光線追踪移動GPU的Imagination能否向前更進一步？