知道 Imagination 的 GPU IP 手機廣泛應用的人很多，不知道 Imagination 是做桌面 PC GPU 起家的人也不少。過去幾年，AI 爆發、雲端遊戲茁壯、智慧車快速更新、手遊普及，以及光線追蹤興起，讓 GPU 無論手機、PC 或雲端領域都展現更高價值。
手機GPU IP市場保持領先的Imagination，近期推出高效能GPU IP系列IMG DXD，效能比上代IMG BXT單核心提升2.25倍，滿足主流遊戲玩家和雲端遊戲需求，支援DirectX 11，可跑主流遊戲及基於Windows的應用程式和手機遊戲。
「晶片設計複雜度不斷增加，我們IP有非常顯著的價值。」Imagination市場副總裁 Victoria Rege說，「透過IP客戶可縮短產品上市時間、減少總體擁有成本。同時，還可以優化功耗、性能及面積大小。」
Imagination全新IMG DXD更重要價值在與其他高性能GPU大廠直接提供晶片產品不同，是基於IMG DXD GPU IP，晶片設計公司可設計差異化高性能GPU晶片，有Imagination豐富IP產品輔助，就能開啟GPU多樣化時代，特別是中國。
已有獲IMG DXD授權的客戶在開發產品。
從A到D，Imagination重回高效能GPU市場
Imagination從1992年開始就開發GPU，至今已經有30多年的經驗。
最早的時候，Imagination是開發一個針對桌面端和PC端的GPU，透過PC GPU提供良好的遊戲體驗，也在這個過程中寫入了Imagination的DNA裡。變化發生在21世紀初。
2001年開始，Imagination開始涉足IP領域，此時，Imagination充分發揮在GPU領域的經驗，提供IP解決行動裝置的問題。從最初的PAD到後來到智慧型手機，Imagination的晶片出貨量也快速成長，2013年達到10億顆，2017年增加至40億顆。
當然，在這個過程中Imagination的IP也不再侷限於GPU，CPU和AI的IP也被廣泛應用於汽車、AI等市場。
「我們最近一次GPU的架構變化，是在2019年交付了IMG A系列」，Victoria Rege進一步表示，「2020年發布的IMG B系列，是我們進一步涉足高階桌面級GPU。最新發布的IMG D系列，就是Imagination高階桌面級GPU IP的下一個迭代。」
對於經驗豐富的Imagination來說，開發出優秀的高效能GPU IP不是難事。IMG D系列的這款IMG DXD就讓人眼前一亮，效能大幅提升。
相較於目前在PCIe factor板上推出的圖形處理器IMG BXT，單核心效能提升了2.25倍，雙核心配置的IMG DXD，更是可以提供5 TFLOPS FP32 和144 GTexel/s，足以滿足主流遊戲玩家對流暢幀速率的需求。
發展快速的雲端遊戲也是IMG DXD的目標市場。
「我們要專注解決雲端遊戲市場的幾個需求，包括玩家體驗（速度、延遲、效率）、玩家數量、營運成本。」Imagination公司創新技術副總裁Kristof Beets介紹。
IMG DXD如何透過強勁的性能和各種特性來滿足這些市場的需求？
IMG D系列實現高性能的六大「絕活」
計算核心的架構升級是效能提升的源頭，Kristof Beet介紹，IMG DXD 的運算核心增加了兩個額外的USC，也增加了CPU讓效能變得更高，也增加了支援雙速率FP16，加上32kb的本地儲存，優化的GPU架構的緩存，支援高性能GPU的需求。
同時，為了支援DirectX，在紋理處理方面增加了BCN格式，也對固定的功能模組進行了最佳化滿足DirectX的要求。
在架構中增加關鍵的先進功能的絕活之外，Imagination實現IMG DXD實現高性能、高效率還有另外5個絕活。
第一個絕活就是片段著色率，這個技術可以在不影響視覺體驗的情況下減少每個畫面所需的處理量。
片段著色意味著著色器不是以「像素點」著色，而是以「像素塊」。比如，以2×2或4×4的像素塊去著色，可以在不損失視覺效果的前提下，帶來效能的提高，功耗和成本的降低。
第二個絕活就是2D雙速率紋理，可以加快遊戲中的後製效果。
「傳統的GPU是用一個2D影像映射到一個3D球上，需要很多計算，例如視覺調整、透視計算等，帶來成本的大幅增加。」Kristof Beets說，「透過2D雙速率紋理技術，整個處理的過程更為直觀，在視覺圖像的後處理場景，可以把吞吐量提升一倍。」
第三個絕活是基於RISC-V的現代韌體處理器，可將GPU管理效能提高40%。
韌體處理器是用來處理軟硬體介面，對於GPU的效率和延遲非常重要。
以前Imagination的GPU管理是一個專有架構，切換到RISC-V之後，可以用標準化的流程和編譯器，讓Imagination的GPU IP進入了一個時代，也能夠支援更高性能的實現。
第四個絕活叫做管線資料主控。
在傳統的GPU上，例如IMG BXT中，是設定一個渲染，然後在Workload之間進行處理，會導致每個Workload之間的空閒時間。IMG DXD改變這種方式，可以在前一個Workload沒有結束的時候，就可以設定下一個Workload直接開始，避免了中間的浪費。
第五個絕活是支援ASTC HDR，可以在使用高品質紋理時最大限度地減少頻寬，這也是支援DirectX的一部分。
在一系列的技術絕活加持下，IMG DXD的單核心解決方案DXD-72-2304，對比BXT-32-1024雙核心解決方案，性能實現了全面的提升，例如在ALU和紋理處理方面有12%的提升，差距最大的Workload1和Workload2，針對的就是高階桌上遊戲的場景。
IMG DXD-72-2304雙核心配置是一個更受歡迎的配置，可以達到144GTexel/s的填充率，1GHz的頻率，FP32的性能是4.6TFLOPS，FT16翻倍達到9.2TFLOPS，INT8的AI性能可以再翻倍達到18TFLOPS。
當然，為了滿足雲端遊戲客戶對於多用戶、可擴展的需求，IMG DXD的多核心技術完全可以勝任， Imagination的HyperLane虛擬化技術，支援一個核分成八個硬體的不同域，每個域都可以完成獨立的Workload。
從邏輯上說，IMG DXD最多可以做到4核，能把四個核融合在一起去做大體量的實體的Workload。當然，也可以根據客戶的需要，透過像Chiplet的技術進一步擴展核的數量。
例如，IMG DXD 4核心方案完全可以做到32個虛擬域、完全獨立的運行不同使用者的遊戲。
「因為我們是在硬體層面做分割，所以帶來的性能降低相比基本上可以忽略不計」，Kristof Beets強調。
Imagination公司應用工程總監艾克補充到，「四個核實現32路的虛擬域之後，可以把用戶的資料也進行分離，每個用戶之間資料也可以做保護、隔離，這樣可以做到節省功耗、靈活度比較高的雲端遊戲的方案。」
桌面GPU開啟多元化的時代，中國是重點
有了Imagination提供的高效能GPU IP，晶片設計公司就更容易基於IMG DXD設計出差異化的桌面GPU。
高效能的IP之外，客戶會關心生態議題，支援DirectX就意味著有強大的生態。
「DirectX 11是非常關鍵的API，大部分主流的遊戲都支援DirectX 11的。要支援DirectX 11.0就包括所有的細節，這是微軟所規定的所有的特性，不是可選的特性，也不是一個用軟體模擬的特性。我們希望後續的版本能支援DirectX 12.0。」Kristof Beets進一步表示，「除此之外，我們的硬體還支援OpenGL 4.7，以及Vulkan API」。
提供生態的支援對開發者至關重要，這是GPU能夠真正實現多樣化的關鍵。
所以Imagination還會有一系列生態系統的相容，包括DDK發布、及時支援新OS版本和新API等。Imagination也已經和許多中國廠商合作，包括米哈遊、騰訊旗下的光子工作室群、完美世界等，支援各種遊戲引擎。
「無論是對於高效能層級的需求，還是低成本層級的需求，客戶都可以基於我們的虛擬化技術和多核心的這種技術實現。」Kristof Beets提到了Imagination能夠滿足客戶差異化需求的另一個關鍵。
「除了提供IP，我們也可以對架構和結構做一些專利授權。有了這些授權，合作夥伴就可以完全對雲端遊戲的需求量身客製晶片。」Kristof Beets強調，「降低延遲並不只是要在GPU上去努力，它是一個整體性問題，我們基於IP的這種服務的方式，能夠提供靈活度，也能降低客戶成本，並縮短可以產品上市的時間。」
還有一個關鍵特性，IMG DXD 適用於所有流行的CPU 架構，包括RISC-V，也支援Linux、Android和Windows以及UOS和Kylin OS等新興作業系統。
中國正是會出現各種差異化GPU的重要市場。
「2015年開始，Imagination加大了對於中國市場的重視程度，回顧過去三、四年，中國市場的成長非常快，體現在我們在中國客戶的成長，以及我們在中國的員工投入等各方面成長。」Imagination公司副總裁兼中國區總經理劉國軍說，「做為IP供應商，我們也非常重視重視在中國的生態建設，我們與各方面的生態夥伴進行合作，包括客戶、以及中間的方案開發商、軟體開發商等。」
劉國軍對於市場的前景也充滿信心，「現在處於半導體行業週期性的谷底，市場的回暖與應用相關，我們認為AI的落地和汽車，與算力和GPU都相關，我們對未來充滿信心。」
高效能、高彈性的GPU IP，是Imagination為桌面差異化GPU以及雲端遊戲時代準備的基石，只有在如此強大的基石之上，才能迎來GPU差異化創新以及蓬勃發展的雲端遊戲時代。
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