總結(jié)一下，此次發(fā)布會Imagination發(fā)布了針對AI和視覺的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件加速器PowerVR 3NX NNA；同時還發(fā)布了三款新品GPU，分別是PowerVR 9XEP、9XMP、9XTP，基本上從低端到高端應(yīng)用需求全覆蓋。

詳解3NX-NNA，升級5大核心帶來哪些改變？

2018年可以說是AI芯片的爆發(fā)之年，以手機市場為例，芯片廠商對于AI能力的宣傳力度已經(jīng)逐漸超過了傳統(tǒng)的CPU和GPU性能。不少業(yè)內(nèi)專家認為，在手機性能過剩的當下，未來手機芯片的競爭焦點將是AI功能。

目前包括高通、華為、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳在內(nèi)的手機芯片公司紛紛押寶AI功能，并在手機SOC中加入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算的硬件加速器。業(yè)界最大的兩大知識產(chǎn)權(quán)（IP）供應(yīng)商ARM和Imagination自然也不會缺席。

ARM此前就發(fā)布了其第一代機器學習處理器架構(gòu)“Trillium”，將DeePhi神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壓縮技術(shù)、FPGA的可編程性，以及DSP的低功耗處理能力聚合在一起。

而Imagination則在2017年就發(fā)布了全球第一款神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器PowerVR?2NX NNA（簡稱2NX），這是一個專門做人工智能硬件加速的IP。作為獨立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，2NX不需要跟CPU、GPU綁定，既可以輔助加速，也可以獨立存在。

Imagination產(chǎn)品部資深總監(jiān)Neal Forse透露，去年2NX發(fā)布后在業(yè)界反映非常好，目前已經(jīng)有兩家中國手機廠商簽約采用這款I(lǐng)P。

從左到右依次為：

Kristof Beets, Imagination Technologies PowerVR產(chǎn)品管理和技術(shù)營銷高級總監(jiān)

Neal Forse，Imagination Technologies視覺和人工智能產(chǎn)品管理高級總監(jiān)

David McBrien，Imagination Technologies銷售和市場營銷執(zhí)行副總裁

劉國軍（James Liu）, Imagination Technologies副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理

Graham Deacon，Imagination Technologies PowerVR圖形處理商務(wù)運營副總裁

2018年12月4日，Imagination在深圳舉行了一年一度的技術(shù)交流會。在此次交流會上，Imagination推出了幾款具有新特性的IP，其中就包括基于2NX基礎(chǔ)升級的PowerVR?3NX NNA（簡稱3NX）。以及三款新的GPU系列，包括PowerVR?9XEP、9XMP、9XTP。

據(jù)介紹，3NX主要針對四大應(yīng)用市場，包括移動計算（手機、平板），智能安防，消費電子，汽車自動駕駛。其中自動駕駛將是3NX接下來發(fā)展的重點市場。

3NXAX3595的多核演進圖

相比2NX，3NX有哪些性能上的提升呢？筆者總結(jié)了幾點：

第一，IP核心數(shù)增加。相比2NX的AX2145和AX2185，3NX增加到了5個核，這帶來了強大的性能提升。

這5個核心包括AX3145、AX3385、AX3365、AX3595以及一個低端核。其中AX3145的單核算力達到1.2TOPS，AX3385為5 TOPS，AX3365為2.4 TOPS，AX3595為10 TOPS，最低端核為0.6TOPS。

3NX在PPA上的提升

如同CPU、GPU的多核方式，3NX支持多核方式，多核方式帶來的好處非常多。首先是性能上，通過多核方式，3NX最高可達到160TOPS的算力，如此高的算力將在汽車等高端應(yīng)用上產(chǎn)生作用。

“和上一代相比，性能提升了70%，效率提升了40%。功耗降低了40%，帶寬降低了35%?！盜magination Technologies視覺和人工智能產(chǎn)品管理高級總監(jiān)Neal Forse表示，之所以能做到這一點，主要是因為采用了新的無損壓縮算法。

3NX-F 可編程的擴展性

3NX系列另外一個關(guān)鍵特性是可編程的拓展性，因此這里叫3NX-F，F(xiàn)代表靈活性。通過增加可編程的擴展性來優(yōu)化硬件，這樣做的目的是讓客戶實現(xiàn)差異化設(shè)計。比如可以讓客戶不斷加入新的技術(shù)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，還可以構(gòu)建一個Open CL的內(nèi)核。

除了高性能之外，也別忘記了3NX還有一顆低端的0.6TOPS核，這顆核心使得3NX可以實現(xiàn)低功耗的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。對于一些對功耗和成本比較低的應(yīng)用，如簡單的人臉識別等。還有一些你可能想不到的應(yīng)用，比如在國外有用3NX來檢測街上的流浪漢，避免在冬天這些人被凍死。Neal Forse表示，對于幀率要求較低的IOT市場，以及低功耗、廣域網(wǎng)的應(yīng)用，功耗可以做到非常低，可以實現(xiàn)毫瓦級別的功耗。

作為獨立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，NNA也常被人拿來和寒武紀、地平線等提供XPU的算法公司進行比較。Neal Forse對此沒有正面回應(yīng)，只是表示“我們喜歡這樣的競爭”。他同時認為，每家AI廠商的起點都不一樣，競爭對手可能用可編程的架構(gòu)、DSP做神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方案，再加上指令集。而imagination的做法是通過計算優(yōu)化的方案，看如何通過最優(yōu)的計算引擎來把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射到硬件上。“我們的優(yōu)化是來自線下的編譯，而不是在線的執(zhí)行?！?/p>

9X EP、9XMP、9XTP，不管玩什么游戲，總有一款GPU適合你

PowerVR?9XE9XM 9XT

前面說了這么多關(guān)于人工智能的新IP介紹，但不管怎么說Imagination畢竟以前專門給蘋果提供GPU，GPU還是其主打的拳頭產(chǎn)品。Imagination的GPU產(chǎn)品線包括PowerVR?XM、XE和XT系列，相比其他競爭對手，PowerVR?系列最大的優(yōu)勢是性能高、功耗低。

PowerVR?9XE9XM 9XT主要特性

2017年，Imagination推出了兩款PowerVR?GPU產(chǎn)品Series 9XM與9XE，為價格低廉的產(chǎn)品也帶來了絕佳的圖像體驗。此次新品發(fā)布會上，Imagination PowerVR?業(yè)務(wù)部副總裁 Graham Deacon介紹了三款新IP，包括PowerVR?9XEP、9XMP、9XTP，分別對應(yīng)不同市場。

9XEP主要關(guān)注在低端手機以及數(shù)字電視市場，為硬件設(shè)備上的GUI以及HMI提供最佳體驗，包括休閑游戲等應(yīng)用。其特點是可在最小面積上提供最高的填充率。9XEP可以達到每個時鐘1-8個像素填充率， 每個時鐘16-64個FP32 OPS。

采用前代PowerVR?技術(shù)的數(shù)碼相框產(chǎn)品

這個行業(yè)更看重用戶界面而非游戲性能，要求更高的分辨率。另外數(shù)字電視也越來越多采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進行語音識別、面部識別、安全特性等應(yīng)用。機頂盒市場比較看重成本，預(yù)計整機價格在40~50美金左右，對于SOC的成本要求很高。

采用前代PowerVR?技術(shù)的車載中控產(chǎn)品

此外，9XEP還可以廣泛應(yīng)用于車載中控系統(tǒng)。現(xiàn)在高端汽車可能有5~6個顯示屏，除了車載顯示屏，在抬頭顯示、電子后視鏡等領(lǐng)域都將開始采用顯示屏。

采用前代PowerVR?技術(shù)的面部識別demo

以汽車中常見的應(yīng)用為例，比如“車道偏離警示”大概需要10個GFLOPs，低性能GPU可以支持這樣的性能要求；但是“行人預(yù)測”就需要很寬的性能要求，至少需要100個GFLOPS，這些都對GPU提出了更高要求。

▲圖為采用9XMP與三星S9+以及華為Mate10 Pro游戲畫面的對比，可以看到細節(jié)和對比度的差異

9XMP主要是關(guān)注游戲以及中端手機市場。其特性是在最低的面積有最好的計算能力，同時還保證成本。主要是關(guān)注游戲的性能密度和加了相關(guān)的特殊特性，它的處理數(shù)量是每時鐘4-8個像素，128-256 FP32 Ops。和上一代相比，9XMP在性能密度方面提升了45%，通過增加性能密度的方式改善游戲性能，同時加入專用的紋理緩存以及視覺無損壓縮技術(shù)（PowerVR?PVRIC4），確保帶寬降低50%。

▲圖為9XEP、9XMP、9XTP的畫面細節(jié)對比

▲PowerVR?PVRIC4第四代視覺無損壓縮技術(shù)

9XTP可以說是這次發(fā)布的旗艦型產(chǎn)品，主要關(guān)注最高端的游戲體驗。9XTP每時鐘可以超過192FP32 Ops，架構(gòu)可擴展，可以在最低的面積實現(xiàn)更好的算力。

9XTP聚焦于高功效和高性能，有50%配置方面的改進。9XTP同時采用PVRIC4的壓縮技術(shù)，可實現(xiàn)視覺無損壓縮，可以保證內(nèi)存的帶寬降低50%。

9XEP和9XMP IP Core主要采用PowerVR?Rogue架構(gòu)，這個架構(gòu)在2010年推出，已經(jīng)非常成熟和成功。

GPU需求和市場趨勢

Imagination PowerVR?業(yè)務(wù)部副總裁 Graham Deacon認為，除了高端的GPU，其實客戶對于低成本的嵌入式GPU需求量也很大。需要更高的性能和特性，但是要求系統(tǒng)成本更低，因此必須提供高密度、低帶寬、低功耗、低SOC芯片面積的產(chǎn)品。Imagination的一大優(yōu)勢是可根據(jù)客戶需求來定制GPU，同時提供更好的靈活性、可擴展性等差異化因素。

AI沒想象中強大，GPU+AI更適合提升系統(tǒng)能力

值得一提的是，對于AI硬件加速器的需求增加，是否會對GPU的需求降低呢？Imagination如何在兩種IP之間取得平衡？

對于這個話題，Neal Forse認為這兩者是互補的，這也是為什么Imagination在發(fā)布GPU的同時也發(fā)布NNA。

比如一些低端的產(chǎn)品可能只需要通過GPU來進行一部分AI的計算，而一些高端的產(chǎn)品則采用專門的硬件加速器來做處理。

Neal Forse表示，在發(fā)展AI運算的過程中，異構(gòu)性一直是Imagination擁抱的策略。他認為目前深度學習算法存在很大問題，只是做簡單的感測識別，無法進行進一步的推理。未來神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能評價標準將不一定是計算效率的提升，而是機器學習效率的提升。

此外，傳感器融合也是未來人工智能的一個發(fā)展方向。未來可能每個傳感器都會對應(yīng)一個NNA的引擎，再加上AI數(shù)據(jù)分析。這樣可以大大降低終端的數(shù)據(jù)處理壓力，進一步提升計算結(jié)果。

人工智能的未來將如何發(fā)展？其實從目前來看業(yè)界對于人工智能的關(guān)注度過高，但其實AI并沒有預(yù)想中的那么強大。真正的強人工智能——機器擁有意識，并能夠基于認知推理作出決策其實現(xiàn)在業(yè)界根本還沒摸到邊，并且未來技術(shù)發(fā)展有賴于5G等通信技術(shù)的普及。

那么現(xiàn)在的弱人工智能，其實最大的用處是進一步用來增強系統(tǒng)的能力，而非將其作為有一個核心賣點。在現(xiàn)有的芯片封裝密度下如何讓其獲得機器學習的能力？Imagination給出的方案顯得比較靠譜，那就是同時提供高性能的GPU和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器。

通過GPU來處理AI應(yīng)用中的可視化操作，比如圖像識別和排序、手勢識別驅(qū)動接口以及實時視頻分析等。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器NNA則用來為高級推理和邊緣數(shù)據(jù)處理提供硬件加速。如此一來，客戶可以根據(jù)自己的需求各取所需。

汽車行業(yè)“老司機”，Imagination能否對標Nvidia?

總結(jié)一下，此次發(fā)布會Imagination發(fā)布了針對AI和視覺的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件加速器PowerVR 3NX NNA；同時還發(fā)布了三款新品GPU，分別是PowerVR 9XEP、9XMP、9XTP，基本上從低端到高端應(yīng)用需求全覆蓋。

另外，作為蘋果曾經(jīng)的GPU供應(yīng)商，Imagination在手機移動領(lǐng)域的市場地位非常高，目前采用Imagination相關(guān)IP的手機客戶每年發(fā)布上億顆芯片，可以說與ARM和高通三分天下。

不過隨著手機市場近些年的下滑趨勢，Imagination也在積極開拓新的市場，比如汽車市場。

Imagination Technologies銷售和市場營銷執(zhí)行副總裁David McBrien表示，Imagination多年來一直在為汽車行業(yè)提供各種IP模塊，其實Imagination和TI、瑞薩等合作伙伴在汽車儀表盤領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)50%的市場份額。

2018年P(guān)owerVR?的汽車硬件產(chǎn)品之一是PowerVR?8XT-A GPU，它支持SoC設(shè)計人員所需的增強恢復(fù)和可靠性功能，以獲得針對數(shù)字人機界面（HMI）和自動駕駛汽車的處理器的汽車安全認證（AVS）。Imagination打算通過量身定制的解決方案繼續(xù)擴展其PowerVR?汽車硬件IP產(chǎn)品組合，除了明年會推出另一款汽車級GPU IP之外，還將提供支持ASIL的NNA，而這又可以與PowerVR?8XT-A GPU和其他處理模塊混合搭配。

除此之外，Imagination還宣布推出PowerVR?Automotive完整產(chǎn)品套裝，以促進汽車半導體行業(yè)的增長和加速。PowerVR?Automotive結(jié)合了硬件知識產(chǎn)權(quán)（IP）、軟件、工具、文檔和長期支持五大基本要素，隨著汽車行業(yè)邁向全自動駕駛，其可支持市場中的現(xiàn)有客戶和新進入者以滿足行業(yè)的安全標準和性能要求。

很明顯，Imagination未來在汽車領(lǐng)域?qū)说氖荖vidia，其未來目標是將GPU和NNA放入更多tear 1的汽車供應(yīng)商采購列表中。