解密：Imagination IP产品及其核心技术

提起Imagination Technologies这家公司，人们首先想到的是图形处理IP公司，而一旦近距离接触，就不难发现，他们的IP产品范围涵盖芯片、软件甚至是云服务，包括图形图像、视频显示、嵌入式处理器、多标准通信与互连、以及跨平台V.VoIP和VoLTE软件等方案。据Imagination公关部主管David Harold介绍，目前，全球排名前20位芯片供应商和OEM都有采用该公司的IP，产品应用领域包括智能手机、平板电脑、电视/机顶盒、游戏机、收音机、音频连接和视频设备、汽车仪表板、导航和通信等，并针对数字广播和网络音频专门成立了战略产品事业部。这么看来，这家成立于1985年拥有超过1000名员工的英国公司的确很低调。 “迄今为止，全球搭载PowerVR视频内核的产品已经3亿部，是竞争者的10倍！”Harold表示，“我们看好处理器内核Meta的业务前景，因为OS的发展已经使得处理器是何种架构越来越不重要。”现在，全球超过8亿部设备采用了Imagination的IP，每天有100万部设备下线，相当于每秒钟11部设备。Harold说，目前市面上超过100款SoC采用了该公司的PowerVR SGX IP，去年发布的第6代Rogue架构已有10家客户获得授权，正在研发的20个项目中，已有4个在进行流片，其中2个已经顺利实现。他并表示，Imagination的Ray Tracing(光线跟踪)技术将在未来5年~10年为公司业务带来更高的增长。 当然，以图形计算为目标的PowerVR GPU仍然是Imagination的主力，包括作为游戏和UI引擎的基于OpenGL ES2的3D图形处理内核(第5和第6代PowerVR)和基于OpenRL(Ray Tracing)的符合标准的API的渲染处理等。Imagination业务开发经理Wasim Ahmed认为HSA(异构混合并行处理)的发展为GPU提供了更多的需求，大量并行计算将越来越多地交给GPU来处理，从而释放CPU资源，“多核处理器在4核之后不会走得更远，因为多核CPU在性能上不是线性增长，并行度高的计算趋势是让GPU来承担，”Ahmed表示，“GPU和编解码都是硬件加速，这是提高处理器效率的有效方式。”

PowerVR 6 Rogue架构。
XJwednc

Imagination提供的第三方数据显示，使用该公司GPU IP的芯片在全球移动设备GPU市场占50.1%份额；在全球GPU IP市场中，该公司占据78.8%的份额，这反映了用户对Imagination的接受程度很高。该公司最新一代的PowerVR 6系列PowerVR G6230和G6430 GPU IP内核进一步体现了其优势所在。基于G6200和G6400内核的可扩展计算集群Rogue架构，PowerVR G6230和G6430分别为双集群和四集群设计架构，在很小的面积内提供最佳的性能和极低的功耗。“PowerVR 6系列GPU内核设计可提供从超过千亿次浮点运算性能(100GGIGAFLOPS)到万亿次浮点运算性能(teraFLOPS)的可配置性能范围，从而在从移动设备到高端计算与图形方案的需求范围内实现高级别图形性能。”Ahmed说。PowerVR 6系列具有多种特性，包括先进的可扩展计算集群架构，高效无损图像和参数压缩以及PVRTC2纹理压缩，增强的任务调度架构，基于Imagination Meta技术的专用内部任务处理器，以及新一代基于分块像素延迟渲染专利技术(TileBased Deferred Rendering，TBDR)的渲染管线架构。“这些功能有机组合成高性能长延时容忍架构，它具有业界最低的内存带宽消耗(仅为竞争者的1/10)，以及业界最高的每平方毫米和每毫瓦功耗性能记录。目前，海思、MTK、TI、ST-Ericsson和瑞萨都已采用PowerVR 6系列内核。” 在视频处理IP方面，目前全球采用PowerVR VPU的产品出货已经超过2.5亿片，超过竞争者10倍。这些IP基于第4代PowerVR视频内核，主要面向电视、流媒体、相机和摄像机、转码器等应用，支持标准格式(H.264、MPEG2、VC-1和VP6/8)以及标准的API(OpenMax和DirectX)。Ahmed表示，就高清视频应用看，移动、远程服务、数码相机、HEVC、4K硬件显示、10位 OLED显示、无线远程显示和OTT数字广播等都将带来更多的机会。Imagination不久前新推出的PowerVR D4500MP视频解码器和E4500MP视频编码器，在色彩保真度、色彩深度与解析度方面提高了性能。 这两款IP基于PowerVR VXD和VXE Series3多标准视频编解码器技术，提供高达10位色彩精度，可呈现超过十亿种色彩，而传统的8位系统只能提供1600万种色彩，这为无线显示和视频捕获提供了更高的色彩精度、高清和超高清显示(H.264 L5.24Kx2K@60fps)性能。为进一步增强色彩表现力，两款内核将色彩解析度增大至4:4:4(或4:2:2)，可为所有的视频单元组件提供全分辨率数据。这使得YCbCr和RGB之间的转换由于不需要插值而变得更加容易和精确，从而适用于无线显示子系统。 D4500MP支持所有主流的视频标准，能够用少于15毫瓦(40LP工艺)的功耗对H.264HP 1080P30视频进行解码。其多核架构能在使用主流的硅半导体工艺制程时，以超低的功耗针对高分辨率或高帧速不同应用需求进行配置，最高支持完整H.264 level 5.2等级。这种高性能可确保4K分辨率内容以H.264 L5.2 4Kx2K@60fps进行解码输出；E4500MP是一款多标准、多码流视频编码器，支持所有主流高清视频和静态影像标准。该内核支持4Kx2K@30fps分辨率编码，其视频源缩放组件能够缩减视频源的码流规模,这是诸如自适应流媒体、同播低分辨率和高分辨率视频等各类新应用的重要应用特性。 相较于图形和视频处理，人们对Imagination的通信与连接多模解调IPEnsigma RPU的了解相对陌生，这一产品主要面向广播、电视、双向无线电的数据传输，并支持这些领域的所有标准，如DVB-T/S/C、DAB、DVB-H、T-DMB、802.11a/b/g/n和Bluetoothv3.0等，也是目前唯一支持所有主要的电视、收音机、Wi-Fi和蓝牙标准的IP。不久前，其Ensigma UCCP IP参考平台获得了Wi-Fi Direct认证，加大了在各种无线设备中的应用，Wi-Fi Direct技术可以使得这些设备直接互连。 音频DSP处理同样是Imagination关注的重点，其IP产品主要是Meta系列，已被应用于许多主流品牌的产品中，如Pure、索尼、Roberts、Alpine等。Meta系列内核采用硬件多线程，在一个处理器中将通用应用处理器和DSP功能结合在一起。通过使用真正的硬件多线程和高效DSP架构，Meta处理器对SoC系统延迟具有超常的容忍度，并同时提供复杂的DSP和数学运算能力，以及可应用于音频SoC等实时响应需求的应用等级。日前，Meta处理器获得Dolby MS11认证，从而支持更多的音频格式，包括杜比DigitalPlus、杜比Digital、带有杜比元数据的HE AAC、以及所有HE AAC/AAC码流。这确保了与世界范围内已安装的家庭影院系统和未来广播音频标准的最佳兼容性。 Imagination正在加大其在中国大陆和台湾地区的影响力。Ahmed表示，该公司目前在中国大陆的主要客户包括海思、君正和瑞芯微。在OEM方面，主要是采用MTK MT6577和TIOMAP4460的客户，如华为、魅族和Zopo等超过70种手机产品；台湾方面，MTK、Mstar、GeneralPlus、Skyviia、瑞昱、凌阳、SiS和Infomax都有采用Imagination IP产品，Ahmed表示，越来越多的公司获得他们的IP授权，“下一步，我们将在这一区域增加本地办事处和本地工程及销售支持。” 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载